Módulo de control de filtrado y aplicación de químicos ...laboratorios.fi.uba.ar/lse/tesis/LSE-FIUBA-Trabajo... · el ﬁltrado mecánico y la dispersión de químicos. Filtrado

UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES

FACULTAD DE INGENIERÍA

CARRERA DE ESPECIALIZACIÓN EN SISTEMAS

EMBEBIDOS

MEMORIA DEL TRABAJO FINAL

Módulo de control de filtrado yaplicación de químicos para el sistema

de monitoreo y control de piscinas

Autor:Ing. Marcelo Franz Moreno Marin

Director:Esp. Ing. Patricio Bos (FIUBA)

Jurados:Esp. Ing. Facundo Larosa (UTN-FRH, FIUBA)

Esp. Ing. Juan Vicente Montilla Cabrera (FIUBA)Esp. Ing. Ramiro Alonso (FIUBA)

Este trabajo fue realizado en las Ciudad Autónoma de Buenos Aires, entre agostode 2016 y julio de 2017.

III

Resumen

En la presente memoria se describe el proceso de diseño y manufactura de unprototipo para el control automático de bombas y dispersores químicos de unapiscina. El prototipo realizado para la empresa ComSi S.A. permite mejorar lacalidad del agua, definir programas y horarios de filtrado de manera remota a

través de la plataforma web de la empresa y de manera local mediantecomunicaciones Wi-Fi y bluetooth.

Para el desarrollo del proyecto se realizó un análisis de requerimientos y seimplementó un sistema operativo simple, que incluye un planificador

(scheduler), un despachador (dispatcher) y diferentes tareas con distintasprioridades. Además se utilizaron técnicas de ingeniería de software, protocolos

de comunicación en sistemas embebidos y diseño de circuitos electrónicos.

V

Agradecimientos

Primeramente, agradecer a Dios por permitirme tener la experiencia de estudiaren esta universidad, conocer un país nuevo y gente muy admirable.

Agradezco a todos los docentes y compañeros de la especialidad, quienes metransmitieron muchos conocimientos nuevos e importantes para mi desarrolloprofesional.

Agradezco a la gente de la empresa ComSi S.A. por la confianza depositada, siem-pre fueron muy atentos conmigo y me apoyaron en todo lo que involucró estetrabajo.

Agradezco a mis padres, Walter y Liliana, por impulsarme a realizar este post-grado.

Agradezco a mi esposa, Mariela Castro, por la paciencia, compañía y apoyo du-rante este proceso.

VII

Índice general

Resumen III

1. Introducción General 11.1. Manejo y control del agua en piscinas . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.1.1. Piscina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1.2. Depuración y mantenimiento del agua . . . . . . . . . . . . 2

Filtrado mecánico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Dispersión de químicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.2. Motivación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.3. Objetivos y alcance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2. Introducción Específica 52.1. Diagrama de bloques del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.2. Información del proyecto complementario . . . . . . . . . . . . . . . 62.3. Requerimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.4. Planificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3. Diseño e Implementación 133.1. Arquitectura general del módulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133.2. Subsistema de entradas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

3.2.1. Sensores de corriente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143.2.2. Electrodos para la detección de agua . . . . . . . . . . . . . . 153.2.3. Software para el subsistema de entradas . . . . . . . . . . . 16

3.3. Subsistema de salidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163.3.1. Relés para el control de actuadores de bombas . . . . . . . . 163.3.2. Dispersores de químicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173.3.3. Software para el subsistema de salidas . . . . . . . . . . . . . 17

3.4. Subsistema de comunicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183.4.1. Bluetooth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183.4.2. WiFi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183.4.3. 2G/3G . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193.4.4. Software para el subsistema de comunicaciones . . . . . . . 20

3.5. Subsistema de control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203.5.1. Modulo Comsi 2011 ATXMEGA 16A4 . . . . . . . . . . . . . 203.5.2. Pantalla de cristal líquido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.6. Aplicación móvil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223.7. Simulación del proyecto complementario . . . . . . . . . . . . . . . 24

4. Ensayos y Resultados 274.1. Test de los subsistemas (hardware y firmware) . . . . . . . . . . . . 274.2. Test del prototipo completo (hardware y firmware) . . . . . . . . . 29

5. Conclusiones 31

VIII

5.1. Trabajo realizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315.2. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315.3. Trabajo futuro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Bibliografía 33

IX

Índice de figuras

1.1. La piscina “infinita” del Marina Bay Sands SkyPark en Singapur. . 11.2. Esquema de filtrado con bomba en piscina. . . . . . . . . . . . . . . 21.3. Distintos químicos utilizados en el filtrado de piscina. . . . . . . . . 3

2.1. Diagrama de bloques del prototipo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.2. Descripción de la solución completa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.3. Boya de medición de temperatura para piscina. . . . . . . . . . . . . 72.4. Diagrama Activity on Node del proyecto. . . . . . . . . . . . . . . . 12

3.1. Diagrama de bloques del prototipo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133.2. Prototipo ensamblado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143.3. Sensor de corriente YHDC SCT013. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.4. Interruptor Conductivo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.5. Placa de relés optoacoplados de 4 canales. . . . . . . . . . . . . . . . 173.6. Módulo bluetooth HC-05. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183.7. Módulo WiFi ESP8266-01. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193.8. Módulo enfora GSM-1218. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193.9. Pantalla de cristal líquido WH1602. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213.10. Capturas de pantalla de la aplicación “Control piscina”. . . . . . . . 223.11. Aplicación “Control piscina” en funcionamiento. . . . . . . . . . . . 233.12. Capturas de pantalla de la aplicación “Simulación piscina”. . . . . . 25

4.1. Prototipo funcionando . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

XI

Índice de Tablas

3.1. Tramas de comunicacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

XIII

Dedicado a mi papá Walter

1

Capítulo 1

Introducción General

En el presente capitulo se explican los conceptos generales del proyecto relativosal mantenimiento del agua y a los procedimientos que se realizan para llevara cabo esta labor. También se detallan los motivos que llevaron a realizar esteproyecto, información de la empresa auspiciante, cuáles son los objetivos y elalcance.

1.1. Manejo y control del agua en piscinas

1.1.1. Piscina

Se define piscina como una “construcción que contiene gran cantidad de agua yque se destina al baño, a la natación o a otros ejercicios y deportes acuáticos”.1

Para que la piscina pueda ser aprovechada, como se observa en la figura 1.1, esnecesario realizar mantenimientos y depurar el agua de manera periódica.

FIGURA 1.1: La piscina “infinita” del Marina Bay Sands SkyParken Singapur.

1http://dle.rae.es/?id=TCRT1ER

http://dle.rae.es/?id=TCRT1ER

2 Capítulo 1. Introducción General

1.1.2. Depuración y mantenimiento del agua

El cuidado del agua en las piscinas es muy importante pues se trata de mantenerel lugar estética y sanitariamente aceptable. Mediante el mantenimiento del aguase busca tener aguas cristalinas, evitar el cambio excesivo del agua y tener un am-biente sano, libre de bacterias, larvas y otros organismos no deseados. Para lograresto se realizan distintos procesos que de los cuales los dos más importantes sonel filtrado mecánico y la dispersión de químicos.

Filtrado mecánico

Como se observa en la figura 1.2 este método consiste en hacer circular el agua através de un filtro. Este elemento contiene distintos materiales filtrantes como serarena sílice de diferentes granulometrías, carbón activado, cuarzo entre otros. Eltamaño del filtro tendrá relación proporcional a la cantidad de superficie filtrantenecesaria para el caudal de agua a filtrar. Una bomba autocebante hace pasar elagua por el filtro, reteniendo las impurezas en su interior.

FIGURA 1.2: Esquema de filtrado con bomba en piscina.

Dispersión de químicos

Existen distintos químicos para el reciclado del agua como se observa en la figura1.3 donde se ve de derecha a izquierda, sulfato de aluminio, sulfato de cobre ycloro. El cloro cumple la función de desinfectante, el sulfato de cobre eliminaalgas y quita el color verdoso de la piscina y el sulfato de aluminio precipita laspartículas al fondo de la piscina facilitando el trabajo de filtrado.

1.2. Motivación 3

FIGURA 1.3: Distintos químicos utilizados en el filtrado de piscina.

1.2. Motivación

ComSi S.A. es una Pyme argentina que desde el 2001 provee soluciones y servi-cios tecnológicos de datos móviles y M2M para telecontrol y telemetría. Cuentacon un equipo de desarrolladores que tiene una amplia experiencia en solucionesa medida e innovadoras. Diseña y fabrica en Argentina dispositivos electrónicosy aplicaciones de software e integra tecnologías de punta y servicios de comu-nicaciones. El desarrollo de este proyecto es impulsado y patrocinado por estaempresa.

Siguiendo con la línea de la empresa, la idea general es realizar un prototipo quepermita facilitar el manteniendo en las piscinas, manteniendo a los propietarios yusuarios informados en todo momento a través de las herramientas de telemetríaque se implementaron.

Si bien la principal motivación de este proyecto es culminar la tesis de postgradoa su vez el prototipo plantea ser un producto innovador, de fabricación nacional,que facilita a los usuarios realizar los respectivos programas de mantenimientoayudando a conseguir piscinas más estéticas, higiénicas y mejor controladas, lo-grando cuidar más la salud de los usuarios. Esto le deja al autor la satisfacciónpersonal de saber que se está realizando algo beneficioso para la sociedad.

1.3. Objetivos y alcance

El proyecto incluye:

1. Análisis de requerimientos del cliente para la concepción general del pro-yecto.

2. Selección de materiales para entradas, salidas y comunicaciones que cum-plan los requerimientos.

3. Diseño de alto nivel del módulo (Diagrama de bloques).

4. Plan de pruebas unitarias y ensayos para cada subsistema.

5. Plan de pruebas de integración y ensayos para agrupaciones de subsiste-mas.

6. Plan de pruebas del sistema y ensayos para el sistema completo

4 Capítulo 1. Introducción General

7. Prototipo preliminar finalizado que permita mostrar las funcionalidades delembebido.

8. Documentación del módulo y subsistemas que incluya:

8.1. Descripción de entradas, salidas y métodos de comunicación (Datostécnicos).

8.2. Hipótesis de diseño, justificación de la elección del diseño, estudiosprevios y marco teórico (si aplica).

8.3. Diagramas de arquitectura.

8.4. Reporte de ensayos realizados.

8.5. Referencias bibliografías.

5

Capítulo 2

Introducción Específica

En el presente capítulo se realiza un diagrama en bloques del sistema en el que sedescriben las características generales del prototipo y sus distintos subsistemas.Se muestra la idea global de la empresa en la que se inserta el presente proyectoy el proyecto complementario encargado del suministro de datos relevantes delestado del agua. Se muestran los requerimientos y la planificación de los mismosen tareas.

2.1. Diagrama de bloques del sistema

El diagrama de bloques del sistema se observa en la figura 2.1.

FIGURA 2.1: Diagrama de bloques del prototipo.

El funcionamiento general del sistema está controlado por el módulo Comsi 2011ATXMEGA 16A4 que se describirá en la subsección 3.5. Es una placa fabricadapor la empresa, que se encarga de gestionar los subsistemas.

Se observa en la figura 2.1 un subsistema de entradas que será descrito en la sub-sección 3.2 y que maneja dos tipos de entradas que son sensores analógicos de

6 Capítulo 2. Introducción Específica

corriente y electrodos para agua. Los sensores de corriente van conectados a lasbombas para tener una retroalimentación del estado de las mismas y prevenirsobrecalentamientos. Los electros se conectan en la cañería a las salidas de lasbombas para verificar si la bomba se encuentra con líquido y prevenir su deterio-ro.

Como salidas se tienen relés para los actuadores de las bombas y salidas digitalesa 3.3 voltios para los dispersores de químicos que en la figura 2.1 representan elsubsistema de salidas. El manejo de las salidas se detalla en profundidad en lasubsección 3.3.

El subsistema de comunicaciones, presentado en la figura 2.1, tiene tres tipos deperiféricos que son 2G/3G, bluetooth y WiFi. El módulo 2G/3G se encuentraembebido en la placa fabricada por la empresa y permite la comunicación con laplataforma de ComSi para la transferencia de datos de manera remota. El móduloWiFi cumple la misma función que el módulo 2G/3G permitiendo conectividaden el caso de contar con una red de internet inalámbrica en el lugar de operación.El módulo de bluetooth se encarga de la comunicación con el proyecto comple-mentario para la transferencia de datos censados y también puede conectarse conun celular para transmitir y recibir información. El subsistema de comunicacionesse detalla en profundidad en la subsección 3.4.

2.2. Información del proyecto complementario

El presente proyecto es parte de una solución más grande que se muestra en lafigura 2.2, donde se puede ver que además de este proyecto existe un segundoproyecto o proyecto complementario llamado “Modulo de monitoreo del estadodel agua de la piscina”.

FIGURA 2.2: Descripción de la solución completa.

2.3. Requerimientos 7

El proyecto complementario consiste en un dispositivo tipo boya flotante, similara la que se puede observar en la figura 2.3, que realiza mediciones constantes deciertos parámetros del agua como ser temperatura, salinidad, PH, sólidos disper-sos entre otros. También cuenta con comunicación wifi para la conexión con laplataforma y bluetooth para conectarse con el “Sistema de monitoreo y controlde piscina” y remitir los datos muestreados.

FIGURA 2.3: Boya de medición de temperatura para piscina.

Este proyecto permite al “Sistema de monitoreo y control de piscina”, que es elprototipo detallado en esta memoria, tener datos actuales en todo momento delestado de la piscina permitiendo al usuario un tipo de uso automático en funcióna los datos remitidos. El proyecto complementario se encuentra en proceso dedesarrollo por lo que para el presente proyecto se realizó una aplicación de celularque simula los datos que proveería. El proyecto complementario es desarrolladopor el Ing. Fabrizio Gelsi, estudiante de la especialidad en sistemas embebidos dela Universidad de Buenos Aires

2.3. Requerimientos

A continuación se detallan los requerimientos de este proyecto, que fueron anali-zados junto con la empresa ComSi:

1. Operación: El módulo tendrá tres modos de operación, “manual”, “auto-mático” y “programa”. Se pueden seleccionar a través de las conexioneswifi/3G/bluetooth:

1.1. Modo manual. Permite al usuario encender apagar las bombas y dosi-ficar químicos a través de la aplicación Android.

1.2. Modo programa. Permite al usuario crear un programa de horariospara el funcionamiento de las bombas y dosificación de químicos através de la aplicación Android.

1.3. Modo automático. Con los datos recibidos del proyecto complementa-rio se evalúa el estado del agua y se determina que químicos dosificary que cantidades además de la activación de la/s bombas de filtrado.


2. Variables a controlar:

2.1. Entradas:

2.1.1. Sensor de potencia de la bomba de filtrado [1. . . 3]: Resolución de0.5Watt a 220V.

2.1.2. Electrodo para detección de agua [1. . . 3]: Analógico 0-5V.

2.2. Salidas:

2.2.1. Actuador electromecánico para aplicación de químico [1...3]: Sali-da digital 3.3V.

2.2.2. Actuador eléctrico para bomba de filtrado [1...3]: Salida digital3.3V a relé en placa módulo de 5V – 220V-10A.

2.3. Comunicación:

2.3.1. Wifi: Módulo de conexión inalámbrica 2.4 GHz con un consumomáximo de 100mA y 5V que cumpla las normas 802.11 a, b, g, n.

2.3.2. 3G: Módulo de conexión inalámbrica con un consumo máximo de100mA y 5V que trabaje en las bandas 3G (HSPA+, UMTS/WCD-MA): 850 / 1900 MHz.

2.3.3. Bluetooth: Módulo de conexión inalámbrica con un consumo de100mA y 5V versión 2.0 o superior, modo maestro/esclavo. Al-cance sin barreras de 10 m.

3. Software:

3.1. Controlador: El software para el controlador será desarrollado en len-guaje C en Atmel Studio.

3.2. Aplicaciones remotas.

3.2.1. Aplicación móvil: Se desarrollará una aplicación para Android pa-ra la visualización de datos y variables.

3.2.2. Aplicación web: Se ocupará la plataforma Web iDAT de ComSi.

4. Arquitectura del módulo:

4.1. Subsistema de entradas: Se desarrollará un diagrama de bloques crean-do una arquitectura que transfiera los datos al microcontrolador ATX-MEGA, cumpliendo con todos los requisitos descritos como “Entra-das”.

4.2. Subsistema de salidas: Se desarrollará un diagrama de bloques crean-do una arquitectura que transfiera los datos desde el microcontroladorATXMEGA, cumpliendo con todos los requisitos descritos como “Sali-das”.

4.3. Subsistema de comunicaciones: Se desarrollará un diagrama de blo-ques creando una arquitectura que transfiera los datos de forma bi-direccional entre este subsistema y el microcontrolador ATXMEGA,cumpliendo con todos los requisitos descritos como “Comunicación”.

4.4. Alimentación eléctrica: Alimentación 220v, internamente se regulará a5v.

2.4. Planificación 9

4.5. Subsistema de control: Será diseñado bajo la placa de ComSi que cons-ta de un microcontrolador ATXMEGA 16A4 de ATMEL.

5. Condiciones ambientales:

5.1. Temperatura: El módulo deberá operar entre temperaturas de 0 y 60grados Celsius

6. Documentación:

6.1. Descripción de entradas: Realizar un informe de las entradas detallan-do todos los datos técnicos y nominales (adjuntar hojas de datos sicorresponde).

6.2. Descripción de salidas: Realizar un informe de las salidas detallandotodos los datos técnicos y nominales (adjuntar hojas de datos si corres-ponde).

6.3. Descripción de módulos de comunicación: Realizar un informe de losmódulos de comunicación detallando todos los datos técnicos y nomi-nales (adjuntar hojas de datos si corresponde).

6.4. Hipótesis de diseño, justificación de la elección del diseño, estudiosprevios y marco teórico (si aplica).

6.5. Diagrama de arquitectura: Recopilación documentada de cada subsis-tema en diagramas de bloques que muestre la forma de trabajo generaldel módulo.

6.6. Reporte de ensayos realizados: Recopilación documentada de las prue-bas unitarias, de integración y finales realizadas durante el desarrollodel proyecto.

6.7. Referencias bibliografías: Recopilación de la autoría de toda la docu-mentación consultada

2.4. Planificación

Para la planificación del proyecto se procedió al desglose del mismo en tareas yse propuso un tiempo para cada una:

1. Planificación (37h)

1.1. Redacción e interpretación de los requerimientos (10h)

1.2. Planificación de tiempos y recursos (15h)

1.3. Planificación de comunicación, riesgos y calidad (2h)

1.4. Documentación de la planificación (10h)

2. Investigación. (190h)

2.1. Análisis de productos similares en el mercado. (20h)

2.2. Análisis y comprensión del software Atmel Studio (10h)

2.3. Análisis y comprensión de las placas ComSi. (10h)


2.4. Análisis y compresión de las interfaces de comunicación ComSi. (10h)

2.5. Análisis de dosificadores para químicos (basado en ideas existentes)(30h)

2.6. Análisis de sensores de potencia para bombas (recopilación de hojasde datos) (20h)

2.7. Análisis de sensores de caudal (recopilación de hojas de datos) (20h)

2.8. Análisis de actuadores para bombas. (recopilación de hojas de datos)(20h)

2.9. Análisis de módulos bluetooth para la comunicación. (10h)

2.10. Análisis de módulos wifi para la comunicación. (10h)

2.11. Análisis de módulos 3G para la comunicación. (10h)

2.12. Informe recopilatorio de las ofertas de otras empresas (10h)

2.13. Informe recopilatorio de los sensores (10h)

3. Selección del hardware (16h)

3.1. Selección de sensor de potencia. (2h)

3.2. Selección de sensor de caudal. (2h)

3.3. Selección de actuadores para bombas. (2h)

3.4. Informe con la justificación de los sensores seleccionados (10h)

4. Diseño (70h)

4.1. Arquitectura general del módulo (10h)

4.2. Subsistema de entradas (10h)

4.3. Subsistema de salidas (10h)

4.4. Subsistema de comunicaciones (10h)

4.5. Subsistema de alimentación eléctrica (10h)

4.6. Subsistema de control (10h)

4.7. Informe recopilatorio del diseño. (10h)

5. Implementación(230h)

5.1. Implementación del subsistema de entradas

5.1.1. Sensor de caudal (15h)

5.1.2. Sensor de potencia(15h)

5.1.3. Pruebas unitarias(10h)

5.2. Implementación del subsistema de salidas

5.2.1. Actuadores electromecánicos de químicos(40h)

5.2.2. Actuadores eléctricos de bombas(15h)


2.4. Planificación 11

5.3. Implementación del subsistema de comunicaciones

5.3.1. Comunicación vía bluetooth (10h)

5.3.2. Desarrollo de app para pruebas bluetooth en Android (20h)

5.3.3. Comunicación vía wifi (10h)

5.3.4. Comunicación vía 3G (10h)


5.4. Implementación del subsistema de alimentación eléctrica

5.4.1. Fuente o suministro eléctrico 220v a 5v (20h)

5.4.2. Métodos de mantención del suministro (si corresponde)


5.5. Implementación del subsistema de control

5.5.1. Código para microcontrolador (20h).

5.5.2. Pruebas unitarias (10h)

6. Integración de subsistemas (40h)

6.1. Integración del hardware de los subsistemas (10h)

6.2. Integración de los códigos unitarios con el de microcontrolador (10h)

6.3. Pruebas de integración (20h)

7. Armado (30h)

7.1. Encapsulamiento del módulo en la carcasa provista por ComSi (10h)

7.2. Pruebas finales con el módulo completo (20h)

8. Documentación (46h)

8.1. Recopilación del diseño de arquitectura del módulo(2h)

8.2. Recopilación del software del módulo y app (2h)

8.3. Recopilación de los resultados de pruebas unitarias, integración y fi-nales (2h)

8.4. Creación del manual de usuario (incluye descripción de entradas/sa-lidas) (10h)

8.5. Creación del manual de servicio (información detallada a nivel técnico)(10h)

8.6. Creación del informe final (10h)

8.7. Realizar una presentación del proyecto para disertación (10h)

Cantidad total: 659 h.


El diagrama Activity on Node del proyecto, que se observa en la figura 2.4, mues-tra el orden a seguir para la ejecución de las tareas, las que en total suman 659horas y se marca en rojo el camino crítico del proyecto, el cual nos da un total de619 horas. El camino critico implica las tareas que no pueden tener retraso sino severía comprometido el tiempo total planificado para el proyecto.

FIGURA 2.4: Diagrama Activity on Node del proyecto.

13

Capítulo 3

Diseño e Implementación

En el presente capítulo se realiza una explicación detallada de la arquitecturageneral del módulo y los subsistemas que lo componen, detallando tanto el hard-ware como el software. Se muestra la aplicación móvil “Control piscina” y la apli-cación móvil que simula el proyecto complementario.

3.1. Arquitectura general del módulo

FIGURA 3.1: Diagrama de bloques del prototipo.

El diagrama de bloques del prototipo se observa en la figura 3.1 y ya fue descritoen la sección 2.1. La figura 3.1 corresponde a la figura 2.1 presentada en el capítulo2, pero para comodidad del lector se copia en esta sección. Para cumplir con elcometido del diagrama de bloques se armó un circuito en placa prototipo y seunieron los componentes como se puede ver en la figura 3.2.

14 Capítulo 3. Diseño e Implementación

FIGURA 3.2: Prototipo ensamblado.

Los distintos subsistemas que conforman el prototipo se observan en la figura3.2 y son: 1. Subsistema de entradas, 2. Subsistema de salidas, 3. Subsistema decomunicaciones y 4. Subsistema de control. Detallados en

3.2. Subsistema de entradas

3.2.1. Sensores de corriente

Para la protección de las bombas se planificó el uso de sensores de corriente quepermitan analizar si están apagadas o encendidas y si están siendo forzadas o si-guen trabajando dentro de valores nominales, extendiendo la vida de las mismasy mejorando los períodos de mantenimiento. Para este propósito se selecciona-ron sensores de la marca YHDC, las series SCT013[7], que se puede observar enla figura 3.3. Los sensores de la serie SCT013 son sensores que trabajan comotransformadores, como se ve en la figura 3.3. La corriente que circula por el cableque deseamos medir actúa como el devanado primario (1 espira) e internamentetiene un devanado secundario que puede tener hasta más de 2000 espiras. Existendistintos modelos de sensores con capacidad de medir corriente hasta 5 amperiosy otros modelos hasta 100 amperios y generan a la salida una tensión de 0 a 1voltio directamente proporcional a la corriente de entrada.

3.2. Subsistema de entradas 15

FIGURA 3.3: Sensor de corriente YHDC SCT013.

Para este prototipo se simularon la presencia de estos sensores con el uso de po-tenciómetros conectados a las entradas analógicas del microcontrolador, el ATX-MEGA 16A4 cuenta con un conversor analógico digital de 12 bits multiplexadoentre varios de sus pines en los puertos A y B. [2]

3.2.2. Electrodos para la detección de agua

Se planificó un tipo de electrodo para detección de agua, llamado también in-terruptor conductivo que se observa en la figura 3.4. Estos sensores permitiránsaber si el agua fluye o no por las cañerías de salida de las bombas, permitiendouna mayor certeza de su correcto funcionamiento. Se conectarán directamente alas entradas del microcontrolador pero en el caso de este prototipo se simularonla presencia de estos sensores mediante software, haciendo una lectura directa enlos pines de salida que activan los relés de las bombas. Esto permite un remapeosencillo cuando se tengan los pines definitivos para estos sensores.

FIGURA 3.4: Interruptor Conductivo.


3.2.3. Software para el subsistema de entradas

Para la implementación del software del subsistema de entradas se desarrolló undriver acorde a la placa, creando una capa de abstracción extra a las ya dotadaspor el fabricante. El driver fue llamado GPIO con los respectivos archivos fuen-te GPIO.C y cabecera GPIO.H. Se definieron nombres para los periféricos y sedesarrollaron funciones que se pueden observar en el algoritmo 3.1.

1 typedef enum en_entradas {CORRIENTE0, CORRIENTE1, CORRIENTE2, CORRIENTE3,ELECTRODO0, ELECTRODO01,ELECTRODO2, ELECTRODO03} entradas ;

2

3 void GPIOInit ( void ) ; // I n i c i a l i z a l o s pines correspondientes comoentradas

4

5 u i n t 3 2 _ t GPIORead ( u i n t 3 2 _ t pin ) ; //Permite e n v i a r l e en " pin " una macrode l a s mencionadas en en_entradas y devuelve e l estado de l a misma .

6

7 u i n t 3 2 _ t GPIOAnalogRead ( u i n t 3 2 _ t pin ) ; //Permite e n v i a r l e en " pin " unamacro de l a s mencionadas en en_entradas y devuelve e l va lor del ADC.

8

9 //Algunos ejemplos de uso :10

11 # include "GPIO . h"12

13 u i n t 3 2 _ t valCorrBomba0 , es tadoElectrodo1 ;14

15 GPIOInit ( ) ; // I n i c i a l i z a c i o n de parametros16

17 estadoElectrodo1 = GPIORead (ELECTRODO1) ; //Lectura del estado dele l e c t r o d o 1

18

19 valCorrBomba0 = GPIOAnalogRead (CORRIENTE0) ; //Lectura del sensor dec o r r i e n t e 0

ALGORITMO 3.1: Driver GPIO

3.3. Subsistema de salidas

3.3.1. Relés para el control de actuadores de bombas

Las bombas de filtrado serán controladas por contactores eléctricos que a su vezserán manipulados por relés, que son la etapa de potencia del proyecto.

Para este propósito se seleccionó una placa de relés de cuatro canales que se pue-de observar en la figura 3.5. Los relés se activan con una señal de 0 voltios y sedesactivan con 3.3-5 voltios, se encuentran separados físicamente por optoaco-pladores para una mayor seguridad del controlador principal. Además, cuentacon LED’s de estado para observar si el relé esta energizado o desenergizado.

3.3. Subsistema de salidas 17

FIGURA 3.5: Placa de relés optoacoplados de 4 canales.

3.3.2. Dispersores de químicos

Para esta etapa, el requerimiento fue cambiado a una salida digital. Se asume una“caja negra” que dispersará una porción del químico solicitado por cada flancoascendente que reciba. Para la simulación de esta etapa simplemente se tienenLED’s de distintos colores para ver las señales hacia los dispersores.

3.3.3. Software para el subsistema de salidas

Para la implementación del software del subsistema de salidas se añade al driverGPIO los nombres para los periféricos y se desarrollaron funciones que se puedenobservar en el algoritmo 3.2.

1 typedef enum e n _ s a l i d a s {BUZZER,LCDBACKLIGHT, RELE0 , RELE1 , RELE2 , RELE3 ,DISPERSOR0 , DISPERSOR1 , DISPERSOR2 , DISPERSOR3 } s a l i d a s ;

2

3 u i n t 3 2 _ t GPIOWrite ( u i n t 3 2 _ t pin , u i n t 3 2 _ t s t a t e ) ; // Permite e n v i a r l e en" pin " una macro de l a s mencionadas en e n _ s a l i d a s y en " s t a t e " e l

estado que se quiere e s c r i b i r que puede se r 1 para encender y 0 paraapagar e l p e r i f e r i c o . Se entiende por encender en e l caso de l o s

d i s p e r s o r e s hacer i luminar l o s leds que l o s simulan y en e l caso del o s r e l e s hacer e l contac to del comun con e l normalmente a b i e r t o .

4


7 # include "GPIO . h"8

9 GPIOInit ( ) ; // I n i c i a l i z a c i o n de parametros10

11 GPIOWrite ( RELE1 , 1 ) ; //Encendido de l a bomba 112

13 GPIOWrite ( DISPERSOR0 , 0 ) ; //Apagado del d ispersor 0

ALGORITMO 3.2: Driver GPIO actualizado


3.4. Subsistema de comunicaciones

3.4.1. Bluetooth

Se utilizó el módulo HC-05[3] que se puede observar en la figura 3.6. Tiene lacapacidad de funcionar en modo esclavo lo que permite la comunicación hacia éldesde un dispositivo maestro (celular, tablet o PC) y modo maestro que le permitebuscar dispositivos esclavos y manejar la comunicación. Es configurable a travésde comandos AT mediante comunicación serial, se puede cambiar el nombre, lacontraseña de emparejamiento y la velocidad de transferencia entre otros.

FIGURA 3.6: Módulo bluetooth HC-05.

En el prototipo se conectó este módulo bluetooth al conector serial de la placaque cuenta con un chip MAX3232[5] y se asignaron los pines PC2 y PC3 donde seencuentra un periférico USART del microcontrolador[2].

3.4.2. WiFi

Se ocupó el módulo ESP8266-01 que se puede observar en la figura 3.7. Cuentacon una antena realizada con técnicas de microstrip[6], comunicación serial y dospines de propósito general. Es programable mediante comandos AT. Sin embar-go, también permite el reprogramado de firmware con funcionalidades progra-mables en C. El ESP8266[4] es un microcontrolador de 32bits.

Para este prototipo se reprogramó el módulo WiFi evitando las configuracionesvía comandos AT. Se desarrolló un firmware que permite al módulo trabajar comoun pequeño servidor web y a su vez hacer una conexión TCP con la plataformade la empresa. Se conectó el módulo WiFi al conector serial de la placa que cuentacon un chip MAX3232[5] y se asignaron los pines PC6 y PC7 donde se encuentraun periférico USART del microcontrolador[2].

3.4. Subsistema de comunicaciones 19

FIGURA 3.7: Módulo WiFi ESP8266-01.

3.4.3. 2G/3G

El modulo enfora GSM0108 se encuentra embebido en la placa provista por Com-Si y se observa en la figura 3.8. Trabaja en las cuatro bandas GSM, permite el envíoy recepción de SMS y datos por 2G, es configurable mediante comandos AT.

FIGURA 3.8: Módulo enfora GSM-1218.

Para este prototipo no se utilizó este dispositivo por la falta de acceso a un seg-mento de la plataforma. Sin embargo, la conexión que realiza mediante 2G es TCPa una dirección IP por lo que el caso se encuentra cubierto por el módulo WiFi.


3.4.4. Software para el subsistema de comunicaciones

Para la implementación del software del subsistema de salidas se desarrolló undriver que crea una capa de abstracción sobre los procedimientos de USART pro-vistos por el fabricante que facilitan el uso de los periféricos destinados a comu-nicación. El driver fue llamado LINK con los respectivos archivos fuente LINK.Cy cabecera LINK.H. Se definieron nombres para los periféricos y se desarrollaronfunciones que se pueden observar en el algoritmo 3.3.

1 typedef enum en_comunicacion {BLUETOOTH, WIFI ,GSM} comunicacion ;2

3 void LINKInit ( void ) ; // I n i c i a l i z a todos l o s pines que correspondan a l a sUSART, áadems de l a velocidad de ótransmis in p r e e s t a b l e c i d a en

9600 .4

5 i n t 3 2 _ t LINKRead ( u i n t 3 2 _ t com , char∗ buff ) ; //Permite e n v i a r l e en "com"e l p e r i f e r i c o de comunicacion a u t i l i z a r , en " buf " e s c r i b e l a cadena

r e c i b i d a y devuelve −1 s i no habia nada para l e e r s ino e l ñtamao del a cadena íleda .

6

7 void LINKWrite ( u i n t 3 2 _ t com , char∗ buff ) ; //Permite e n v i a r l e en "com" e lé p e r i f r i c o de ócomunicacin a u t i l i z a r y en " buff " l a cadena a

e s c r i b i r .8


11 # include "GPIO . h"12 # include "LINK . h"13

14 char [ 2 0 ] cadRecivida ;15 i n t 3 2 _ t tamCad ;16

17 GPIOInit ( ) ;18 LINKInit ( ) ; // I n i c i a l i z a c i o n de parametros19

20 LINKWrite (BLUETOOTH, "PARAM, true , f a l s e , f a l s e , f a l s e , f a l s e , f a l s e , f a l s e ,f a l s e , " ) ; //Cadena de aviso de bomba0 encendida

21

22 i f ( LINKRead (BLUETOOTH, cadRecivida ) > 0) //Lectura de cadena enbluetooth

23 {24 // Codigo a r e a l i z a r25 }

ALGORITMO 3.3: Driver LINK

3.5. Subsistema de control

3.5.1. Modulo Comsi 2011 ATXMEGA 16A4

El control del sistema está dado por el módulo ComSi 2011 ATXMEGA 16A4que se encarga de gestionar los subsistemas del proyecto. Este módulo es unaplaca ya fabricada por la empresa con propósitos generales, cuenta con sistemasde regulación de tensión, interface para pantalla de cristal líquido, comunicaciónserial, interface para debugging, conexión para entradas y salidas. Para el manejodel módulo se hizo uso de Atmel Software Framework (ASF)[1], que permite el

3.5. Subsistema de control 21

manejo de los distintos periféricos. En el caso particular de este prototipo lo másimportante fue el uso de la USART, las interrupciones de timers y el conversoranalógico digital.[2]

3.5.2. Pantalla de cristal líquido

La pantalla de cristal líquido que usa la placa de la empresa se observa en lafigura 3.9 y se utilizó un driver elaborado en la comunidad para otra pantalla yse remapearon los pines a los correspondientes en la placa para la pantalla delprototipo. El driver lleva el nombre de LCDWH1602 y se detallan las funcionesmás importantes en el algoritmo 3.4.

FIGURA 3.9: Pantalla de cristal líquido WH1602.

1 typedef enum en_comunicacion {BLUETOOTH, WIFI ,GSM} comunicacion ;2

3 void LcdIn i t ( void ) ; // I n i c i a l i z a l o s pines def in idos para l a p a n t a l l a .4

5 void LcdWrite ( char ∗ t e x t ) ; //Es cr i be un t e x t o desde e l á c a r c t e r en e lque se encuentra actualmente .

6

7 void LcdClear ( void ) ; //Limpia l a p a n t a l l a .8


11 # include "LCDWH1602 . h"12 # include "LINK . h"13

14 char [ 2 0 ] cadRecivida ;15 i n t 3 2 _ t tamCad ;16

17 LcdIn i t ( ) ; // I n i c i a l i z a c i o n de pines def in idos para p a n t a l l a18 LINKInit ( ) ; // I n i c i a l i z a c i o n de parametros19

20 i f ( LINKRead (BLUETOOTH, cadRecivida ) > 0) //Lectura de cadena enbluetooth

21 {22 LcdWrite ( cadRecivida ) ; //Impresion en p a n t a l l a de l o s datos r e c i b i d o s23 }24

25 _delay_ms ( 5 0 0 0 ) ; // Tiempo de espera para mostrar e l mensaje r e c i b i d o26

27 LcdClear ( ) ; //Limpieza de p a n t a l l a

ALGORITMO 3.4: Driver LCDWH1602


3.6. Aplicación móvil

Se desarrolló una aplicación móvil para Android llamada “Control piscina” quepermite al usuario controlar las salidas y generar programas. Se pueden ver cap-turas de pantalla de la aplicación en la figura 3.10.

FIGURA 3.10: Capturas de pantalla de la aplicación “Control pis-cina”.

La aplicación en funcionamiento se ve en la figura 3.11. El botón “Conexión Blue-tooth” desplega una lista con los dispositivos emparejados y una vez logra laconexión cambia el estado a “ONLINE”. En la subsección de Bombas de filtra-do y Dispersores químicos se tienen un grupo de botones para el encendido y elapagado de los mismos. Finalmente, se puede ver la subsección de Programa quepermite al usuario consultar el estado de un programa, como se puede ver en lafigura 3.11 en la que se observa la respuesta a una consulta. También se puedencancelar programas y establecer programas nuevos.

3.6. Aplicación móvil 23

FIGURA 3.11: Aplicación “Control piscina” en funcionamiento.

Para la comunicación entre la aplicación y el microcontrolador se establecieron lastramas de datos separadas por comas que se pueden ver en la tabla 3.1. La primertrama en la tabla es unidireccional desde la aplicación hacia el microcontroladore indica con la cadena LCD1 que se realizará una “Acción” sobre este periférico yeste parámetro puede ser “SIGUIENTE” o “ANTERIOR”.

La segunda trama en la tabla es bidireccional entre la aplicación y el microcontro-lador. Indica con la cadena PARAM que una bomba o dispersor químico cambióde estado, es decir, que se apagó o se encendió y se indica el estado con las cade-nas “false” o “true”.

La tercer trama en la tabla es bidireccional entre la aplicación y el microcontrola-dor. Indica con la cadena PROGRAM que se realizara una acción sobre algún pro-grama. “NroPrograma” indica el número de programa que puede ser de 1,2,3,4o 5. “AccionPrograma” indica la acción a realizarse que puede ser “SET” paraestablecer un programa tomando los datos de estado, horarios e intervalos de lasbombas y dispersores químicos, “CANCEL” para eliminar un programa y “RE-FRESH” para realizar una consulta sobre el estado del programa. Si esta trama vadesde la aplicación hacia el microcontrolador se está estableciendo o borrando unprograma y si la trama va desde el microcontrolador hacia la aplicación se estáinformando sobre el estado de un programa.

La cuarta trama en la tabla también es bidireccional y es una forma acotada dela tercer trama. Permite hacer una consulta rápida o cancelar un programa desdela aplicación hacia el microcontrolador y hacer una respuesta rápida desde elmicrocontrolador hacia la aplicación.

1Pantalla de cristal líquido, LCD por sus siglas en inglés.


TABLA 3.1: Tramas para la comunicacion con la aplicación móvil

No. Trama

1 LCD, Accion,2 PARAM, EstadoBomba[0..3], EstadoDisp[0..3]3 PROGRAM,AccionPrograma,NroPrograma,

(Estado,Horario,Intervalo)Disp[0..3],(Estado,HorarioDesde,HorarioHasta,Intervalo)Bomba[0..3]

4 PROGRAM, AccionPrograma, NroPrograma,

Para una mejor explicacion de la tabla 3.1 a continuación se muestran unos ejem-plos de tramas.

Ejemplos de tramas de salidas desde la aplicación hacia el microcontrolador:

1. PARAM,true,false,false,false,false,false,false,false,

2. PROGRAM,CANCEL,1,

3. PROGRAM,REFRESH,1,

4. PROGRAM,SET,1, false,17:19,1, false,17:19,1, false,17:19,1, false,17:19,1, fal-se,17:19,17:19,1, false,17:19,17:19,1, false,17:19,17:19,1, false,17:19,17:19,1,

5. LCD,SIGUIENTE,

6. LCD,ANTERIOR,

Ejemplos de tramas de entradas desde el microcontrolador hacia la aplicación:

1. PARAM,true,false,false,false,false,false,false,false,0.00,0.00,0.00,0.00,

2. PROGRAM,SET,1, false,17:19,1, false,17:19,1, false,17:19,1, false,17:19,1, fal-se,17:19,17:19,1, false,17:19,17:19,1, false,17:19,17:19,1, false,17:19,17:19,1,

3. PROGRAM,UNSET,1

3.7. Simulación del proyecto complementario

Se desarrolló una aplicación móvil para Android llamada “Simulación piscina”que permite al usuario simular datos del estado del agua de la piscina. Se puedenver capturas de pantalla de la aplicación en la figura 3.12.

Los cuatro parámetros relevantes que envía la aplicación hacia el microcontrola-dor se observan en la figura 3.12 y son temperatura, pH, cloro y porcentaje desólidos disueltos. Además se puede configurar el intervalo de envío de datos ensegundos, se cuenta con una pequeña consola para observar los datos enviadosde forma periódica y se puede hacer el envío de un solo dato con el botón “Oneshot”.

Para la comunicación entre la aplicación y el microcontrolador se estableció unatrama de datos separadas por dos puntos que se puede observar en la figura 3.12.

3.7. Simulación del proyecto complementario 25

FIGURA 3.12: Capturas de pantalla de la aplicación “Simulaciónpiscina”.

27

Capítulo 4

Ensayos y Resultados

En el presente capítulo se detallan los diferentes test y resultados realizados alprototipo y sus partes. Se muestran los test y resultados de los subsistemas quecorresponden a los test unitarios y los test de integración finales realizados alprototipo completo y los resultados obtenidos.

4.1. Test de los subsistemas (hardware y firmware)

Para el prototipo se realizaron los test unitarios que se listan a continuación segúncada subsistema:

1. SUBSISTEMA DE ENTRADAS:

1.1. Ensayo de los potenciómetros (Simulación de los sensores de corrien-te).

1.2. Ensayo de la función GPIORead.

1.3. Ensayo de la función GPIOAnalogRead.

2. SUBSISTEMA DE SALIDAS:

2.1. Ensayo de la placa de relés.

2.2. Ensayo de los LED’s (Simulación de los dispersores de químicos).

2.3. Ensayo de la función GPIOWrite.

3. SUBSISTEMA DE COMUNICACIONES

3.1. Ensayo del módulo bluetooth.

3.2. Ensayo del módulo WiFi.

3.3. Ensayo del módulo 2G/3G.

3.4. Ensayo de la aplicación móvil via bluetooth.

3.5. Ensayo del servidor web módulo WiFi.

3.6. Ensayo de la comunicación TCP módulo WiFi.

4. SUBSISTEMA DE CONTROL

4.1. Ensayo del driver GPIO.

4.2. Ensayo de los periféricos USART.

28 Capítulo 4. Ensayos y Resultados

4.3. Ensayo del driver LCDWH1602.

4.4. Ensayo de las interrupciones por timer.

Y los resultados obtenidos son los siguientes:

1. SUBSISTEMA DE ENTRADAS:

1.1. Con un multímetro digital se comprobó el correcto funcionamiento delhardware regulando valores desde 0V hasta 3.3V.

1.2. Con el software Atmel Studio y la interface para debugging se compro-bó el correcto funcionamiento de la función de software GPIORead.

1.3. Con el software Atmel Studio y la interface para debugging se com-probó el correcto funcionamiento de la funcion de software GPIOAna-logRead.

2. SUBSISTEMA DE SALIDAS:

2.1. Se realizaron ensayos con una fuente DC de 5 voltios validando el co-rrecto funcionamiento de la placa, logrando contactar los 4 canales dela placa de relés.

2.2. Se realizaron ensayos con una fuente DC de 5 voltios validando el co-rrecto funcionamiento de los LED’s, visualizando el encendido de cadauno.

2.3. Con el software Atmel Studio y la interface para debugging se compro-bó el correcto funcionamiento de la funcion de software GPIOWrite,además de la visualización del funcionamiento de LED’s y relés.

3. SUBSISTEMA DE COMUNICACIONES:

3.1. Con un conversor serial/USB y el programa “putty” se configuró elmódulo bluetooth mediante comandos AT. Se cambió el nombre dedispositivo y la contraseña por defecto de manera correcta, validandoasí el funcionamiento.

3.2. Con un conversor serial/USB y el programa “putty” se configuró elmódulo WiFi mediante comandos AT y se programó un firmware nue-vo validando el correcto funcionamiento.

3.3. No se utilizó este módulo.

3.4. Se emparejó de forma correcta el celular que porta la aplicacíon con elmodúlo bluetooth. Luego, con un conversor serial/USB y el programa“putty” se realizó una transferencia de tramas de forma bidireccionalvalidando el funcionamiento correcto de la aplicación.

3.5. Con una computadora con explorador web se accede al servidor. Lue-go, con un conversor serial/USB y el programa “putty” se realizó unanálisis de las tramas recibidas durante el uso del servidor validandosu correcto funcionamiento.

3.6. Con un programa elaborado en C se realizó un análisis de los paquetesrecibidos/enviados validando que la transmisión sea correcta.

4. SUBSISTEMA DE CONTROL:

4.2. Test del prototipo completo (hardware y firmware) 29

4.1. Se desarrolló un firmware básico para el microcontrolador que censalos potenciómetros y enciende/apaga las salidas según el dato leído.

4.2. Se desarrolló un firmware básico que lee datos a través de las USARTy enciende/apaga las salidas según la trama recibida.

4.3. Se elaboró un firmware para mostrar mensajes aleatorios por la panta-lla de cristal líquido validando su correcto funcionamiento.

4.4. Se elaboró un despachador para realizar distintas tareas, utilizando losdrivers desarrollados, bajo un esquema cooperativo y validando el co-rrecto funcionamiento del periférico.

4.2. Test del prototipo completo (hardware y firmware)

Para el prototipo se realizaron los test de integración que se ven listan a continua-ción:

1. Ingreso/lectura de parámetros vía aplicación móvil hacia el microcontrola-dor.

2. Ingreso/lectura de parámetros vía servidor local hacia el microcontrolador.

3. Ingreso/lectura de parámetros vía TCP hacia el microcontrolador.

4. Funcionamiento de los programas ingresados.

5. Autogestión de programa mediante los datos de proyecto complementario.

Y los resultados obtenidos son los siguientes:

1. Se logró encender/apagar los dispersores químicos y bombas además detener en pantalla los datos reales del estado actual de las salidas y el valormedido de las corrientes simuladas.



4. Se tienen problemas para el establecimiento de los programas. Se recomien-da cambiar el tipo de tramas, ya que aparentemente por la longitud no lo-gran establecerse bien.

5. El algoritmo para la autogestión de programas presenta fallos y continua endesarrollo.

El prototipo realizando pruebas de integración se observa en la figura 4.1. Enla figura se puede ver como el prototipo interactúa con la aplicación móvil, en-cendiendo una bomba, dos dispersores y mostrando el cambio de estados en lapantalla de cristal líquido y en el celular. Además de la corriente simulada.

30 Capítulo 4. Ensayos y Resultados

FIGURA 4.1: Prototipo funcionando

31

Capítulo 5

Conclusiones

5.1. Trabajo realizado

Se realizó un prototipo de laboratorio que permitió validar todas las funcionali-dades bajo condiciones ideales, permitiendo probar el hardware y desarrollar elsoftware de una manera eficiente acorde a las expectativas de la empresa.

5.2. Conclusiones

Finalizada la realización del prototipo se concluye lo siguiente:

1. Se elaboró un prototipo acorde a los objetivos establecidos y durante el pro-ceso de desarrollo algunos fueron cambiando para lograr un sistema fun-cional.

2. Con la realización del prototipo se pudieron validar los distintos conoci-mientos adquiridos durante la Carrera de Especialista en Sistemas Embebi-dos.

3. Se logró adquirir nuevos conocimientos en el desarrollo de aplicaciones mó-viles en Android para prototipado.

4. Se trabajó con un microcontrolador distinto al que habitualmente se ocupaen la Carrera de Especialista en Sistemas Embebidos. Esto tuvo un impactoen el tiempo que demandó desarrollar el firmware para el prototipo.

5.3. Trabajo futuro

Se planifican trabajos de mejora y ensayos más avanzados en escenarios realespara el prototipo, realizando la adición de dispersores electromecánicos de quí-micos, sensores de corriente, contactores y bombas para la culminación completadel proyecto e iniciar la etapa de manufactura.

33

Bibliografía

[1] Atmel. Atmel Software Framework. Updated: 2016-11. URL:http://www.atmel.com/tools/AVRSOFTWAREFRAMEWORK.aspx.

[2] Atmel. ATxmega128A4U / ATxmega64A4U / ATxmega32A4U /ATxmega16A4U. Datasheet : 2014-09. URL:http://www.atmel.com/images/Atmel-8387-8-and16-bit-AVR-Microcontroller-XMEGA-A4U_Datasheet.pdf.

[3] Guangzhou HC Information Technology Co. HC Serial Bluetooth ProductsUser Instructional Manual. URL:http://cdn.makezine.com/uploads/2014/03/hc_hc-05-user-instructions-bluetooth.pdf.

[4] Espressif. ESP8266EX Datasheet. Version 5.4 - 2017. URL:http://espressif.com/sites/default/files/documentation/0a-esp8266ex_datasheet_en.pdf.

[5] Texas Instrumets. MAX3232 3-V to 5.5-V Multichannel RS-232 LineDriver/Receiver. Datasheet : 2017-06. URL:http://www.ti.com/lit/ds/symlink/max3232.pdf.

[6] Spinningspark. Microstrip. Disponible : 2017-02-17. URL:https://en.wikipedia.org/wiki/Microstrip.

[7] YHDC. Split. Disponible: 2016-06-25. URL: http://www.yhdc.us/index.asp.

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