COMUNICACIONES INALÁMBRICAS
Informe Tema: Medición
de Temperatura vía Bluetooth, microprocesador y teléfono celular (o computadora). computadora).
utizando
un
Objetivos: Objetivo General
Implementar un dispositivo capaz de medir la temperatura del ambiente en el que se encuentra y transmitir la l a información hacia un teléfono móvil o una laptop mediante dispositivos bluetooth
Objetivos Específicos
Diseñar e implementar un circuito capas de recopilar la información generada por el sensor de temperatura y transmitirla a través de una interfaz serial hacia el modulo bluetooth
Conocer las características, parámetros, funcionamiento y operación del módulo Bluetooth HC-05, el cual utilizaremos para transmitir la información entre los dispositivos.
Desarrollar una interfaz que permita receptar y presentar la información proveniente del dispositivo sensor de temperatura, para ejecutar dentro de un dispositivo celular que soporte el sistema operativo “Android 2.1 2.1”.
Utilizar las herramientas gráficas del software APP INVENTOR2 tomando en consideración los parámetros del sistema operativo “Android” que permite desarrollar la aplicación necesaria para el teléfono móvil.
MARCO TEÓRICO BTM-5 Bluetooth Wireless HC-05 TTL Master/Slave Transceiver Module
Este módulo permite utilizar un puerto serial por medio de bluetooth, BTM-5 es un módulo de clase 2 de Bluetooth que utiliza un chipset BlueCore4-external producido por Bluetooth Cambridge Silicon Radio. Este módulo puede trabajar tanto en modo maestro como en modo esclavo, se puede cambiar fácilmente su configuración a través de comandos AT.
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Cada BTM-5 realiza un enlace automático con un par maestro/esclavo con la dirección del dispositivo por defecto en el instante del encendido. Después de que se ha establecido la conexión, el usuario puede transmitir y recibir datos a través de la interfaz UART (Transmisor-Receptor Asíncrono Universal), la transmisión es casi transparente para el usuario, que se conecta de forma inalámbrica. El usuario también puede utilizar el módulo con el ordenador portátil, PDA, teléfono móvil, etc. En el mercado es conocido como modulo bluetooth HC-05, El cual es un componente de tipo smd, es decir, es como un integrado que tendremos que soldar a nuestra placa con conectores de superficie. Pero hay en el mercado infinidad de montajes que ya bien preparados para su conexión directa. La alimentación estándar del HC-05 es de 3.3v, pero el sistema ya viene preparado para poderlo alimentarlo hasta los 6v.
Características principales Bluetooth v2.0 + EDR Esta versión de la especificación básica de Bluetooth fue lanzado en 2004. La principal diferencia es la introducción de una velocidad de datos mejorada (EDR) para la transferencia de datos más rápida. La tasa nominal de EDR es de unos 3 Mbit / s, aunque la velocidad de transferencia de datos de práctica es de 2,1 Mbit / s. EDR utiliza una combinación de GFSK y Phase Shift Keying modulación (PSK) con dos variantes, π/4-DQPSK y 8DPSK. EDR puede proporcionar un menor consumo de energía a través de un ciclo de trabajo reducido. Configuración por defecto para el puerto COM: 9600, N, 8,1 Frecuencia: 2.4GHz banda ISM Alcance 10 mts Chipset CSR BC417143 Tensión de alimentación: 3.3V Modulación: GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) Seguridad: Autentificación y encriptación. Velocidad-> Asíncrono: 2.1Mbps (Max) / 160 kbps ; Síncrono: 1Mbps/1Mbps Soporta comandos AT para configuración a través de un puerto serie. Temperatura de trabajo: -20 ºC a +75 ºC Dimensiones: 26.9mm x 13mm x 2.2 mm
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Output Power Class -4 ~ 6dBm adjustable , Class 2 Sensitivity -80dBm at 0.1% BER
HTerm Es un programa que nos sirve como interfaz de terminal en serie que puede operar sobre Windows y Linux.
Características
Soporte de puertos virtuales de serie (RS232).
Soporte de todas las velocidades en baudios disponibles en el hardware de destino
Entrada y salida en ASCII, hexadecimal, binario y decimal
Enviar y guardar archivos
Paridad de transmisión y recepción
Copia todos los formatos recibidos en el portapapeles
Archivo de configuración totalmente automático en formato XML individualizado.
Versión: v0.8.1
LM35 Es un sensor de temperatura con una precisión calibrada de 1ºC. Su rango de medición abarca desde -55°C hasta 150°C. La salida es lineal y cada grado centígrado equivale a 10mV, por lo tanto: 150ºC = 1500mV -55ºC = -550mV
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Características
Está calibrado directamente en grados Celsius.
La tensión de salida es proporcional a la temperatura.
Tiene una precisión garantizada de 0.5°C a 25°C.
Opera entre 4 y 30 voltios de alimentación.
Baja impedancia de salida.
Baja corriente de alimentación (60uA).
Bajo costo.
No requiere de circuitos adicionales para calibrarlo externamente.
Android
Es una plataforma de software para dispositivos móviles que incluye un sistema operativo y aplicaciones base. Es un conjunto de herramientas y aplicaciones vinculadas a un distribución Linux para dispositivos móviles. Por sí solo no es un sistema operativo. Es de código abierto, gratuito y no requiere pago de licencias. Es una plataforma de código abierto para dispositivos móviles que está basada en Linux y desarrollada por Open handset alliance, se prevee que los primeros teléfonos con Android aparezcan en el segundo semestre de 2008 y compañías poderosas como LG, Motorola y HTC ya han diseñado alguno de los prototipos que incorporarán el sistema Android. Es una stack de software para dispositivos móviles que incluye un sistema operativo, middleware y aplicaciones base. Los desarrolladores pueden crear aplicaciones para la plataforma usando el SDK de Android. Las solicitudes se han escrito utilizando el lenguaje de programación Java y se ejecutan en Dalvik, una máquina virtual personalizada que se ejecuta en la parte superior de un núcleo de Linux.
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Android utiliza una serie de tecnologías open source para que las aplicaciones en el cobren sentido, las más importantes son tres, J ava, XML y SQLite.
Herramientas Las herramientas para la realización de aplicaciones en Android más usuales son la plataforma de desarrollo Eclipse y un pluging proporcionado por Google para la confección de proyectos tipo Android. A parte será necesario tener instalada la última máquina virtual de java.
APP Inventor App Inventor es una aplicación proporcionada por Google y mantenida actualmente por el Instituto de Tecnología de Massachusetts. Permite a cualquier persona, incluyendo a aquellas no familiarizadas con la programación crear aplicaciones de software para el sistema operativo Android mediante interfaces visuales del tipo arrastrar y soltar. No está creada paga ganar dinero con ella sino para hacer la programación más accesible a todo el mundo. El diseñador es uno de las dos principales herramientas que se utilizará en la creación de tus aplicaciones. El otro es el Editor de bloques. Usaremos estos últimos para asignar comportamientos a los componentes, como el evento que debe ocurrir cuando el usuario pulsa un botón. Su aplicación aparecerá paso a paso de en la pantalla del teléfono a medida que añada piezas a la misma, para que puedas probar tu trabajo. Cuando haya terminado, usted puede empaquetar la aplicación y producir una aplicación independiente para instalar. Antes de poder utilizar App Inventor, es necesario configurar el ordenador e instalar los archivos de instalación de App Inventor en el equipo. Para utilizar esta aplicación se debe tener una cuenta de Google, la última actualización de Java y además el instalador de APP.
Emulador Mediante esta función se puede crear un dispositivo móvil casi completamente funcional dentro del sistema operativo, PC o Mac, para el desarrollo de las aplicaciones. El emulador de Android está contenido dentro del paquete del SDK, se trata de una herramienta creada por Google para poder probar las aplicaciones móviles sin necesidad de instalarlas en un dispositivo.
Creación de proyectos con Android 1. Ingresar con una cuenta de Google a App Inventor y entrar a “My Projects”
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2. En el listado de proyectos, se crea un nuevo proyecto con el botón “ project” y selecciono “start new proyect”.
3. Una vez creado el proyecto, aparecen las herramientas para comenzar a trabajar en la aplicación.
4. Para poder programar las funcionalidades de la aplicación se requiere abrir el editor de bloques en “Blocks” el mismo que descargará un archivo “AppInventorForAndroidCodeblock.jnlp” el cual se abrirá en Java.
5. En el Block Editor, se escoge la pestaña My Blocks y “Screen1″, arrastrar “Screen1.Initialize” al escritorio de trabajo para indicar las acciones que realizará la aplicación.
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DESARROLLO Empezaremos con el diseño gráfico que tendrá nuestra aplicación entonces se pondrán botones, gráficos etc. Es necesario crear un interfaz para presentar los datos de la temperatura, además de ubicar botones que permitan controlar la aplicación como por ejemplo seleccionar nuestro dispositivo bluetooth, conectarnos a este y desconectarnos de este así como salir de la aplicación
Para la programación de la aplicación no es necesario utilizar línea de código, sino que se van incorporando bloques que controlan los elementos que se han utilizado. Configuración para búsqueda, selección y conexión del dispositivo bluetooth
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Configuración de recepción de la información y activación de la alarma en caso de exceder la temperatura permitida
Configuración de botones de control de temperatura desconexión del dispositivo y cierre de la aplicación
Funcionamiento de la aplicación: Una vez que se ha terminado de programar, el funcionamiento del programa es el siguiente: La pantalla mostrara la temperatura medida por el sensor de temperatura en grados centígrados, para la selección de nuestro dispositivo existe un botón que permite buscar y conectarnos al módulo bluetooth, además de un botón que permite la desconexión y salida de la aplicación A continuación mostramos su funcionamiento.
Diagrama esquemático del circuito simulado en proteos El circuito consta del sensor de temperatura que envía información al conversor A/D del microcontrolador ATMEGA 164p el cual procesa la información y la envía por su puerto serial en forma de bits hacia el modulo bluetooth HC-05, el cual se encargara de transmitir los datos hasta el dispositivo celular o la interfaz bluetooth de la laptop.
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U4 40 41 42 43 44 1 2 3 9 RXD TXD RTS CTS
10 11 12 13 14 15 16 29 27 4
PB0/XCK0/T0/PCINT8
PA0/ADC0/PCINT0
PB1/T1/CLKO/PCINT9
PA1/ADC1/PCINT1
PB2/AIN0/INT2/PCINT10
PA2/ADC2/PCINT2
PB3/AIN1/OC0A/PCINT11
PA3/ADC3/PCINT3
PB4/SS/OC0B/PCINT12
PA4/ADC4/PCINT4
PB5/MOSI/PCINT13
PA5/ADC5/PCINT5
PB6/MISO/PCINT14
PA6/ADC6/PCINT6
PB7/SCK/PCINT15
PA7/ADC7/PCINT7
PD0/RXD0/PCINT24
PC0/SCL/PCINT16
PD1/TXD0/PCINT25
PC1/SDA/PCINT17
PD2/INT0/RXD1/PCINT26
PC2/TCK/PCINT18
PD3/INT1/TXD1/PCINT27
PC3/TMS/PCINT19
PD4/OC1B/XCK1/PCINT28
PC4/TDO/PCINT20
PD5/OC1A/PCINT29
PC5/TDI/PCINT21
PD6/ICP/OC2B/PCINT30
PC6/TOSC1/PCINT22
PD7/OC2A/PCINT31
PC7/TOSC2/PCINT23
AREF
XTAL1
AVCC
XTAL2
RESET
R2
37
VCC
36
10k
35
1
34
U5
33
U1:A
32 31
18.0
LM35
8
30 3 19
2
1
20
VOUT
2
21 3
22 23
4
LM358
24
R1 39k
25 26 8
% 9 7
7
200k
ATMEGA164P
RV2
RV1 75k
Aplicaciones Son diversas y variadas las áreas de uso y aplicación de los módulos de bluetooth pues son módulos muy populares para aplicaciones con microcontroladores y pics lo cual nos permite adaptarlos y utilizarlos en muchas áreas en este caso la aplicamos al campo de la medición de temperatura en:
Invernaderos, En una producción en invernadero, el ambiente exterior determinará las condiciones internas, ya que la temperatura aumentará o disminuirá dependiendo de la cantidad de sol que reciba la cubierta plástica. La temperatura marca notablemente todos los procesos vitales de una planta, si sometemos a nuestras plantas a temperaturas muy bajas o temperaturas muy elevadas (30°c) la planta limitara cada uno de sus procesos fisiológicos, reflejándose en un menor crecimiento, follaje, aborto de flores, tamaño de fruto, etc.
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En granjas avícolas pues son muy sensibles a los cambios de temperatura y humedad. Unas condiciones ambientales incorrectas afectará a la producción. Con temperaturas mayores a 25ºC pueden conducir a problemas de estrés por calor y pérdida de producción y, más allá de los 30ºC incluso la muerte.
En cuartos de equipos la temperatura del cuarto de telecomunicaciones debe mantenerse continuamente las 24 horas 365 dias entre 18 y 25 grados centígrados
En florícolas La producción de muchas de las especies de flores y follajes de corte requiere de infraestructura y equipos especializados que garanticen condiciones reguladas de temperatura, humedad, luz y riego, a fin de obtener productos de excelente calidad
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Conclusiones:
EL módulo HC-05 permite comunicarnos inalámbricamente y transmitir información de manera inalámbrica entre dispositivos, que se encuentra a distancias de hasta 10m sin necesidad de una línea de vista con velocidades de transmisión de hasta 2.1Mbps Una desventaja en la comunicación médiate dispositivos bluetooth es el tiempo que le toma a un dispositivo iniciar el proceso de asociación así como la transmisión de la información pue se podría considerar como un dispositivo un poco lento a la hora de enviar y recibir información La atenuación e interferencia no afectan en gran medida a los dispositivos bluetooth que estamos utilizando, logrando transmití eficientemente a distancias de hasta 6m en ambientes indoor El módulo HC-05 recibe bits de forma serial y los transmite inalámbricamente a otros dispositivos permitiéndonos elegir la tasa de transmisión que pueden ser configuradas por el usuario, así como el número de bits de datos , bits de paridad y parada, los cuales con enviados en forma serial hasta los otros dispositivos Android permite utilizar aplicaciones desarrolladas por cualquier persona capaces de interpretar la información recibidas en los dispositivos celulares a través de los módulos bluetooth APP inventor es una plataforma desarrollada por google utilizada para, la programación y desarrollo de aplicaciones ejecutables en un sistema operativo Android Los bloques que utiliza APP inventor para la programación no permiten que se puedan realizar aplicaciones demasiado complicadas debido a sus limitaciones.
Recomendaciones
Se debe tomar en cuenta la configuración del dispositivo HC-05 así como la interfaz serial del microcontrolador ya que deben tener los mismos parámetros de velocidad de transmisión así como tamaño de trama. El alcance, velocidad de transmisión y sensibilidad depende del dispositivo bluetooth que seleccionemos lo cual se debe tomar en cuenta a la hora de adquirir un módulo para la transmisión inalámbrica vía bluetooth Debido a los problemas de estabilidad de APP inventor, el celular no se lo puede utilizar como emulador, para que la aplicación funcione, es necesario que los paquetes creados sean descargados al ordenador, posteriormente se copien al móvil y se instale. Para poder realizar la programación en APP inventor, se requiere estar permanentemente conectado al servidor de MIT APP, caso contrario no se podrá programar la aplicación
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Bibliografía
http://www.android.es/movilesandroid.html#ixzz1teJOapQD http://www.tuappinvetorandroid.com/que-es-app-inventor/ http://www.xatakandroid.com/sistema-operativo/que-es-android http://www.utm.mx/~caff/poo/AndroidIntro.pdf http://www.iesromerovargas.net/android/index.htm http://www.todavianose.com/?s=hc+05 http://www.webtronico.com/documentos/BlueTooth_Module_Datasheet.pdf http://makezineblog.files.wordpress.com/2014/03/hc_hc-05-user-instructions bluetooth.pdf http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm35.pdf http://www.der-hammer.info/terminal/
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