Monitorización de gases con Arduino


Gracias  a la plataforma de Cayenne , de la que hemos hablado en este blog en numerosas  ocasiones, es bastante sencillo monitorizar cualquier variable física  de un modo realmente sencillo  simplemente arrastrando al panel de control de Cayenne sin escribir apenas código, tanto para el dispositivo IoT como para la parte web  o incluso la app móvil,  pues incluso proporcionan una app multipropósito para controlar su dispositivo IoT.

En esta ocasión  ejemplo  vamos a lo fácil que es crear un monitor temperatura ,humedad y humos  usando Arduino   y la plataforma Cayenne , sin tener conocimientos  de programación consiguiendo controlar o monitorizar  un Arduino o Raspberry Pi    en tan solo unos minutos.

 

En efecto   gracias  a un  framework  genérico desarrollado por  myDevices IO Project Builder llamado Cayenne , los desarrolladores , fabricantes y  también aficionados  pueden  construir rápidamente prototipos y proyectos que requieran controlar o monitorizar   cualquier cosa conectada a una  Raspberry  o un ARduino  , permitiendo con una sóla cuenta gratuita de Cayenne, crear un número ilimitado de proyectos  mediante una solución  muy sencilla  basada en arrastrar y solta.
Obviamente el punto fuerte de Cayenne  son las  capacidades de  IO  para que pueda controlar de forma remota sensores, motores, actuadores, incluidas los puertos  de GPIO con  almacenamiento ilimitado de datos recogidos por los componentes de hardware,   triggers y alertas,  pues  proporcionan las herramientas necesarias para la automatización y la capacidad de configurar alertas. 
Ademas desde el interfaz se puede crear cuadros de mando personalizados para mostrar su proyecto con arrastrar y soltar widgets que también son totalmente personalizables.

Resumidamente algunas  características clave de esta novedosa  plataforma son las siguientes:

  •  Ofrecen una aplicación móvil para configurar, el monitor y los dispositivos de control y sensores desde cualquier lugar.
  • Fácil instalación que conecta rápidamente los dispositivos, sensores, actuadores, y las extensiones en cuestión de minutos.
  • Motor de reglas para desencadenar acciones a través de dispositivos.
  • Panel personalizable con widgets de visualización de arrastrar y soltar.
  • Programación de las luces, motores y actuadores
  •  Control de GPIO que se pueden configurar desde una aplicación móvil o  desde un navegador
  • Acceso remoto instantáneo desde su smartphone o con un ordenador
  • Para construir un proyecto de la IO a partir de cero se ha logrado el objetivo de proporcionar  un Proyecto Generador de IO que reduce el tiempo de desarrollo de horas en lugar de meses.

Sabemos la gravedad que puede suponer un incendio, por lo que es sumamente importante disponer de medidas en los edificios de detección eficaces para protegerlos contra la acción del fuego.

En este post  vamos a intentar abordar el grave problema de los incendios desde una perspectiva completamente diferente usando para ello un Arduino   y  un hardware especifico consistente en un DHT22 , un detector de  gas   junto con  la plataforma  Cayenne.

Tradicionalmente los detectores de incendios difieren en función de los principio de activación siendo los mas habituales los de Tipo Óptico basado en células fotoeléctricas ,las cuales, al oscurecerse por el humo o iluminarse por reflexión de luz en las partículas del humo, disparando una sirena o alarma.Asimismo existen detectores de calor

La solución que se propone se basa en detectores termicos al ser los mas precisos ,al que se ha añadido para aumentar la fiabilidad y mejorar la flexibilidad un doble sensor permitiendo de esta manera poder modificar los parámetros de disparo con un enorme facilidad como vamos a ver aparte de poder transmitir la información en múltiples formatos y formas hasta nunca vistas.

 

Monitorización de gases con Arduino

En esta  ocasión vamos  a ver  cómo monitorizar  temperatura, humedad así como ofrecer a alertas en tiempo real  si suben  las concentraciones de gas o humo respecto al nivel normal usando la plataforma a Arduino (si no dispone de un Arduino , un    proyecto  muy similar  lo  abordamos en este blog  con una Raspberry Pi 2)

Como vamos  a ver es realmente sencillo  construir un proyecto de este tipo  usando la plataforma  Cayenne  y desde luego  muy útil , pues podemos prevenir fuego o incluso  fugas de gas  en cualquier lugar   monitorizando  ademas en tiempo real desde Internet.

El hardware  necesario para este proyecto es el  que describimos  a continuación:

 

Sensor de Co2

Como sensor de humo se ha usado un detector de gases basado en el circuito MQ4 .Este detector se puede montar un circuito con el sensor , o bien se puede adquirir con el sensor y el modulo de disparo con un led ya soldado, lo cual por su bajo coste  (menos de 2€ en Amazon  )es la opción más recomendada. Estos módulos permiten Dual-modo de señal de salida, es decir cuentan con dos salidas diferenciadas:
  • Salida analógica : 0.1 – 0 .3 V (relativa a polución , La máxima concentración se muestra con un  voltaje de 4 V
  • Salida con sensibilidad de nivel TTL (la salida es a nivel alto si se detecta GLP, el gas, el alcohol, el hidrógeno y mas)

Estos módulos son de rápida a respuesta y recuperación ,cuentan con una buena estabilidad y larga vida siendo ideales para la detección de fugas de gas en casa o fabrica .Son ademas muy versátiles , pudiendo usarse para múltiples fines ,detectando con facilidad lo siguientes gases:

  • Gas combustible como el GLP
  • Butano
  • Metano
  • Alcohol
  • Propano
  • Hidrogeno
  • Humo
  • etc.

Algunas de las características del módulo:

  • Voltaje de funcionamiento: 5V DC
  • Rango de Detección: 300 a 10000 ppm
  • Salida TTL señal valida es baja
  • Tamaño: 32X22X27mm

 

Para conectar el  detector de gases a nuestra  placa Arduino, es esta ocasión optaremos por usar el puerto  analógico A0,  que conectaremos a la salida analógica  2 del sensor ( marcado como OUT).

La alimentación del sensor la tomaremos desde cualquiera de las dos conexiones de +5V de nuestra Arduino conectándo al pin 4 del sensor (marcado como +5v) y la conexión de masa pal pin1 del detector ( marcado como GND)

Sensor DHTXX

DHT11 y  DHT22 son dos modelos de una misma familia de sensores, que permiten realizar la medición simultánea de temperatura y humedad usando ademas un único  hilo para comunicar los datos vía serie, para lo cual  ambos  disponen de un procesador interno que realiza el proceso de medición, proporcionando la medición mediante una señal digital, por lo que resulta muy sencillo obtener la medición desde un microprocesador como Arduino o ESP8266.

Ambos son similares ( DHT11 presenta una carcasa azul  , mientras que el sensor DHT22  es blanco)  compartiendo además los mismos pines  disponiendo de  4 patillas, de las cuales usaremos sólo 3: Vcc, Output y GND.  Como peculiaridad ,la  salida la conectaremos a una entrada digital  , pero necesitaremos poner una resistencia de 10K entre Vcc y el Pin Output.

El  DHT11  puede medir temperaturas entre 0 a 50, con una precisión de 2ºC, humedad entre 20 a 80%, con precisión del 5% y con una a frecuencia de muestreo de 1 muestras por segundo (1 Hz)

En clara superioridad  con el dHT11 , el modelo DHT22 tiene unas características mucho más profesionales.
  • Medición de temperatura entre -40 a 125, con una precisión de 0.5ºC
  • Medición de humedad entre 0 a 100%, con precisión del 2-5%.
  • Frecuencia de muestreo de 2 muestras por segundo (2 Hz)

Destacar que este tipo de  sensores de temperatura  ( y, aún más, los sensores de humedad) , son sensores con elevada inercia y tiempos de respuesta elevados. Es decir, al “lentos” para reflejar los cambios en la medición.

Conectar el DHT11   o el DHT22  a  un Arduino o ESP82366  es sencillo, simplemente alimentamos desde Arduino al sensor a través de los pines GND y Vcc del mismo. Por otro lado, conectamos la salida Output a una entrada digital de Arduino como por ejemplo el pin 22  (No necesitaremos poner una resistencia de 10K entre Vcc y el Pin Output al llevarla ya  integrada la placa ).

El esquema eléctrico queda como la siguiente imagen:

 

Los sensores DHT11 y DHT22 usan su propio sistema de comunicación bidireccional mediante un único hilo , empleando señales temporizadas por lo que en general, lo normal es que empleemos una librería existente para simplificar el proceso.Por ejemplo podemos usar la librería de Adafruit disponible en este enlace.

En este ejemplo como podemos  en el esquema final ver, el pin  digital usado es el el pin 22

Como realmente  lo que buscamos es controlar los puertos del GPIO  a distancia y mediante un interfaz gráfico remoto, para comenzar la configuración de su Arduno   ,lo primero es crear una cuenta gratuita en cayenne-mydevices.com que servirá tanto para entrar en la consola web como en la aplicación móvil.

Para ello, vaya a la siguiente url  e introduzca simplemente su nombre ,dirección de correo y una clave de acceso  que  utilizara para validarse.

paso1.png

Una vez registrado , solamente tendrá que elegir la plataforma  para avanzar en el asistente. Obviamente   seleccionamos  en nuestro caso   Arduino

paso2.png

El  siguiente pasos es obtener el Token para nuestro Arduino , el cual copiaremos en nuestro skecth

 Cargar Sketch

Necesitaremos    añadir el valor del token de Cayenne al obtenido  en el paso anterior  y cargar el  siguiente código .(fuente MQ2)

#include “CayenneEthernet.h”
#include “DHT.h”

#define DHTPIN 22
#define DHTTYPE DHT22
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

char token[] = “”; //fill with your token

const int MQ2 = A0;

void setup()
{
Serial.begin(115200);
Cayenne.begin(token);
dht.begin();
}

void loop()
{
Cayenne.run();
}

CAYENNE_OUT(V0)
{
float t = dht.readTemperature();
Cayenne.virtualWrite(V0, t); //virtual pin
}

CAYENNE_OUT(V1)
{
float h = dht.readHumidity();
Cayenne.virtualWrite(V1, h); //virtual pin
}

CAYENNE_OUT(V2) {
Cayenne.virtualWrite(V2, MQ2);
}

 Configuración Cayenne

Montado ya el circuito y cargado el firmware de Arduino  ( y por supuesto conectado este a Internet ) , lo siguiente es, configurar el panel de control de  Cayenne  y  añadir un widget para sensor de gas MQ2 al pin virtual 2.

 

Picture of Setup Cayenne Dashboard

Si ha seguido todos los pasos anteriores tendremos en la consola de Cayenne nuestra placa Arduino  con la información en tiempo real de la temperatura o detección de gas.Ademas, por si fuera poco gracias a la aplicación móvil  de Cayenne , también podemos ver en esta en tiempo real lo que están captando los sensores que hemos instalado

Pero aunque el resultado es espectacular todavía nos queda una característica para que el dispositivo sea inteligente : el poder interaccionar ante los eventos de una forma lógica,lo cual lo haremos a través de lo triggers , los cuales nos permitirán desencadenar acciones ante cambios en las variables medidas por los sensores.

A la hora de definir triggers en Cayenne podemos hacerlo tanto desencadenado acciones como pueden ser enviar corres de notificaciones o envio de SMS’s a los destinatarios acordados o bien actuar sobre las salidas.

Para definir un disparador en myTriggers, pulsaremos “New Trigger” y nos presentara dos partes:

  • IF ; aqui arrastraemos el desecadenante, lo cual necesariamene siempre sera la lectura de un sensor ( en uestro caso el termometro o el detector de gas)
  • THEN: aqui definiremos lo que queremos que se ejecute cuando se cumpla la condición del IF. Como comentábamos se pueden actuar por dos vías : se puede activar /desactivar nuestra actuador ( el buzzer) o también enviar correos o SMS’s

En este caso   puede establecer   el trigger para MQ2 sensor de gas  si el valor supera el valor  500,  que  entonces de  una alerta a su teléfono móvil.

 

Picture of Setup Cayenne Dashboard
Picture of Setup Cayenne Dashboard

 

Es obvio que las posibilidades son infinitas ( y las mejoras de este proyecto también), pero desde luego un circuito así es indudable la gran utilidad que puede tener.¿Se anima a replicarlo?

 

Fuente  parcial  instructables.com

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Detector de movimiento inteligente


En este ejemplo    volveremos a  usar  un economico NodeMCU ,junto con un  sensor de movimiento PIR  y la plataforma de IoT  Carriots para  construir, usando el IDE de Arduino, un  detector de movimiento inteligente para comerciales y hogar.

El tema  gira en torno a la seguridad de un edificio o casa o una zona restringida detectando cualquier movimiento dentro de un rango específico con un sensor PIR . Gracias al  IoT, además de detectar objetos en movimientos podemos hacer  muchas más cosas como por ejemplo:

  • Encender un dispositivo mediante un relé (en el ejemplo es una luz durante unos 30 segundos).
  •  Al mismo tiempo enviar un correo electrónico al usuario, utilizando la IOT – plataforma Carriots sobre WIFI.
  • El relé se puede conectar a cualquier luz del dispositivo, alarma, cámara, sistema de seguridad…
  • Incluso el disparo puede ser SMS, llamar a las autoridades, llamando a otros servicios…

Node MCU es una plataforma para el desarrollo de proyectos IoT que integra el famoso chip ESP8266, el cual se ha extendido enormemente debido a su facilidad para desarrollar proyectos open source  a los que indudablemente se une su bajisimo precio comparado con otras opciones.
De este componente destaca  integra capacidades de comunicación via WiFi , conteniendo en su interior  microprocesador que puede ser programado fácilmente usando en conocido lenguaje de programación Lua o vía Arduino IDE.

¿Se pregunta cómo controlar  su económico ESP8266 de forma remota desde cualquier lugar del mundo?

En este post repasaremos precisamente el proceso, paso a paso, de cómo escribir código en el IDE de Arduino y programar su ESP8266 permitiendo  que el código  escrito para  el ESP8266 se comunique con la plataforma  de Iot   Carrriots,  la cual  nos va  permitir monitorear  y controlar el ESP8266.

Los pasos  a seguir   para conectar un ESP8266   a  Carriots   son los siguientes:

  •  Instalación del IDE de Arduino .Si aun no lo tiene instalado ,se puede hacer  desde aqui
  • Instalación  del paquete de la placa ESP8266 en Arduino IDE  siguiendo las instrucciones del sitio : https://github.com/esp8266/Arduino

esp

  • Instalación de los controladores USB

Es necesario instalar el controlador USB requerido en su ordenador  para que pueda programar el ESP8266.  Independientemente de la opción de firmware que elijamos, primero necesitamos comunicarnos con la placa de desarrollo ESP-12E utilizando la interfaz USB de la computadora.

El módulo USB a Serial UART incluido en la placa es Silicon Labs ‘CP2012, para lo cual generalmente necesitamos instalar los controladores de puerto COM virtual (VCP) fácilmente disponibles para su sistema operativo específico.Una vez instalado, debemos verificar que el CP2102 sea reconocido por su ordenador

Una vez que el controlador está instalado, podemos conectar el cable USB al puerto USB de la computadora y la placa. Después de hacerlo, deberíamos ver el mensaje: software del controlador del dispositivo instalado correctamente.

Además, podemos verificar manualmente que todo funcione correctamente siguiendo estos pasos:

Abra el Administrador de dispositivos (disponible a través del Panel de control → Sistema y seguridad → Administrador de dispositivos en la sección Sistema)
Debajo de la entrada Puertos (COM & LPT), debe haber un puerto abierto llamado USB-SERIAL CP2102 (COM) donde hay un número típicamente mayor o igual a 3.

Carriots es una Plataforma como Servicio (PaaS en sus siglas en inglés) diseñada para proyectos del Internet de las Cosas (IoT) y de Máquina a Máquina (M2M)

carriots

Carriots es una plataforma IoT creada en España  que  permite crear potentes productos y servicios IoT  haciendo posible conectar fácilmente “sus cosas” al Internet de las Cosas.

Se  pueden construya sus apps inteligentes con Carriots en pocos pasos.

  1. Conectar Dispositivos
  2. Recopilar Datos
  3. Gestionar Dispositivos y Datos
  4. Construir APPs

Principales ventajas

  • Listo para empezar a desarrollar.
  • Minimizar tiempo de desarrollo.
  • Gestión simplificada de múltiples proyectos: Arquitectura de 7 niveles
  • Amplia variedad de APIs y potente SDK: REST API y SDK
  • Escalabilidad inmediata
  • Inicio gratuito y pago por uso.
  • Alojamiento simplificado: Oferta PaaS para escalabilidad fiable.

Hardware

Ahora preparado el entorno , necesitamos el hw  que lo permita , el cual  como vamos a ver,  es muy simple reduciendose a la placa o NodeMCUuna placa de relé, el sensor PIR  y una fuente de 5V DC

Sensor PIR

El sensor PIR usado , es del tipo HC-SR501, de bajo coste   el cual es ampliamente utilizado en diversos equipos eléctricos de detección automática, productos para el control automático especialmente a batería.Tiene alta sensibilidad, alta fiabilidad, bajo consumo de energía, el modo de operación de bajo voltaje.

Especificaciones:

  •  Dimensiones: Cerca de 3,2 x 2,4 cm (L x W).
  •  Rango de tensión: 5V-20V DC.
  •  Corriente estática: < 50uA
  •  Voltaje de salida: 3,3 V (alto) / 0V (bajo)
  •  Modo del disparador: L (no se puede gatillo repetida), H gatillo repetida (Repetición predeterminado de disparo)
  •  El Tiempo de retardo: 0,3 seg 18 seg (ajustable)
  •  Temperatura De funcionamiento: -15 C a 70

 Placa de rele

Por  precio  es mucho mas asequible optar por una placa    de  2 reles    con salida de relé máxima: DC 30V / 10A, AC 250V / 10A. Es  importanet   que el interfaz de tarjeta de relé sea de 5v . En nuestro caso es de 2 canales y cada canal necesita 15-20mA actual controlador

Este tipo de placas es de fácil instalación por el microcontrolador como Arduino, 8051, AVR, PIC, DSP, BRAZO, MSP430, PLC, lógica TTL pues solo ha que conectar la alimentacion  y dos cables de datos en caso de necesitar los dos canales 

Resumiendo , estos son los componentes  necesarias:

  • Placa de desarrollo de NodeMcu Lua WIFI Internet de las cosas basado en ESP8266 – 1 (capacidad de MCU y WIFI)
  • Sensor PIR ( hemos hablado  en este blog )
  • 1 módulo de relé con opto aislamiento de  5V1
  • Fuente de alimentación conmutada  220V/5v ( nos sirve cuaqluier cargador de movil  con salida microusb)
  • Placa Protoboard

Diagrama del circuito:

El circuito   no incluye dificultad alguna ,pues se reduce a conectar el sensor PIR a +5V  y la salida binaria al pin D2, el módulo de rele a +5v   y al pin D2    y por  supuesto la alimentación del circuito que puede ser bien a baterías  o  bien por medio del  propio micro-usb   usado para programar el  NodeMcu

Resumiendo las conexiones con las siguientes:

  • NodeMCU (ESP8266 Dev Kit) D1—> INI del relé
  • NodeMCU (ESP8266 Dev Kit) D2—> Digital sensor PIR
  • NodeMCU (ESP8266 Dev Kit) VCC—> VCC (+) de la batería
  • NodeMCU (ESP8266 Dev Kit) GND—> GND (-) de la batería
  • Relé de VCC—> VCC (+) de la batería
  • Relé de tierra—> GND (-) de la batería
  • PIR Sensor VCC—> VCC (+) de la batería
  • PIR Sensor de tierra—> GND (-) de la batería

Software

Una vez el hardware  montado nos toca escribir el código  el código utilizando el IDE de Arduino para hacer que NodeMCU trabaje con un relé, sensor de movimiento PIR y utilizar IOT plataforma carriots sobre WIFI

El autor se  encontró con  algunos puntos problemas  en el diseño del programa  para ejecutar en la placa NodeMcu;

  • Compruebe que los pines de NodeMcu  están dando la entrada o salida correcta como se están asumiendo, por ejemplo, asegurándose  que usted no está tomando el pin 4 (GPIO) como un pin de entrada asi que por defecto que este pin debe leer…
  • Utilizar un método directo de get y post HTTP en lugar de utilizar una función de visualización por BLYNK o Thinger.io.
  • Observe  que el PIR da salida permanentemenet alta durante un par de envíos pero se necesita traer retraso para evitar el envío de múltiples correos electrónicos. Con algunos servicios como BLYNK este retraso causa un problema  asi que  es mejro a llamar a esa función una vez despues  de 6 o 7 seg.
  • Una vez satisfecha la condición de if loop, llamar a una función, en lugar de escribir todo con el bucle. Esto aporta claridad del código y ayuda en la resolución de problemas.
  • Se  puede  ajustar la sensibilidad del PIR para reducir el tiempo que permanece alta.

A continuación veamos el codigo completo del sw  que habrá que subir  a la placa desde el entorno  de Arduino:

#include “ESP8266WiFi.h”

const char * ssid = “NETGXXXXX”;   //red wifi a la que se conectara

const char * clave = “XXXXXXXXX”;  //clave red wifi para coenctarse

const char * servidor = “api.carriots.com”;

const String APIKEY = XXXXXXXXXX”; //Sustituir con su apikey de Carriots

 const  String DEVICE = “[email protected]”; //Reemplazar por el id_developer del dispositivo de  carriots

int ledpin = 4;

pirpin INT = 12;

int pirstate = LOW;

int val = 0;

void setup() {

Serial.Begin(115200);

Delay(10);

pinMode(ledpin,OUTPUT);

pinMode(pirpin,INPUT);

Serial.println(“calibrando”);

for (int i = 0; i < 20; i ++) {

Serial.Print(“.”);

Delay(1000);

}

//iniciar wifi

Serial.println();

Serial.println();

Serial.Print (“conectarse”);

Serial.println(SSID);

WiFi.begin (ssid, clave);

while  (WiFi.status()! = WL_CONNECTED) {

Delay(500);

Serial.Print(“.”);

}

Serial.println(“”);

Serial.println (“Wi-Fi conectado”);

Serial.println (“dirección IP:”);

Serial.println(WiFi.localIP());

}

//función para hablar con la plataforma Carriot

void sendStream()

{

String txt = “”; //Texto para enviar

if (pirstate == HIGH)

{/ / alarma

txt = “Detecta movimiento;”

} else {/ / alarma en

txt = “Algo mal”;

}

 

Serial.println(txt);

Serial.println(Val); / / para fines de depuración

Client WiFiClient;

const int httpPort = 80;

if  (client.connect (servidor, 80)) {/ / si hay una conexión exitosa

Serial.println(F(“Conectedo”));

//Construir el campo de datos

String json = “{\”protocol\”:\”v2\”,\”device\”:\””+DEVICE+”\”,\”at\”:\”now\”,\”data\”:{\”light\”:\””+txt+”\ “}}”;

//Realizar una solicitud HTTP

Client.println (“POST /streams HTTP/1.1”);

Client.println (“Host: api.carriots.com”);

Client.println (“Accept: aplicación/json”);

Client.println (“User-Agent: Arduino-Carriots”);

Client.println (“Content-Type: aplicación/json”);

Client.Print (“carriots.apikey:”);

Client.println(APIKEY);

Client.Print (“Content-Length:”);

int thisLength = json.length();

Client.println(thisLength);

Client.println (“conexión: cerrar”);

Client.println();

Client.println(JSON);

}

Else {}

//Si no tiene una conexión con el servidor:

Serial.println (F (“Conexión fallida”));

}

}

 

void loop() {}

Val = digitalRead(pirpin);

Serial.println(Val);

if(Val == HIGH) {}

digitalWrite(ledpin,HIGH);

if  (pirstate == LOW) {

Serial.println (“movimiento detectado”);

pirstate = HIGH;

Serial.println (F (“secuencia de enviar”));

sendStream();

Delay(30000);

}

/ * {while(client.available())}

String linea = client.readStringUntil(‘\r’);

Serial.Print(line);

Delay(30000);

} */

}

Else {}

digitalWrite(ledpin,LOW);

if(pirstate == HIGH) {}

Serial.println (“movimiento detectado correo enviado”);

pirstate = LOW;

}

}

}

Programación de disparadores de Carriots enviar Email:

Una vez   que  tenga desplegado el  sw en su  placa NodeMcu  ,la capacidad de activar un correo debe ser  programado o configurado en la plataforma de Internet para este producto que está utilizando (la plataforma Carriots IOT) . Si no sabe como hacerlo en el siguiente video podemso  ver  como  familiarizarse con las funciones y cómo utilizarlas:

 

Obviamente esto podría programarse para llamada, o un texto o una alarma a la policía o quien sea. !Como podemos adivinar   las posibilidades  son infinitas!.

Fuente 

Alarma inteligente de Humos


Gracias al sw de Cayenne es posible construir equipos muy avanzados sin necesidad de programar nada con un aspecto gratamente muy profesional. Ademas, si sopesamos la gran potencia de calculo de la Raspberrry Pi, junto sus grandes posibilidades de expansión y conectividad ,obtenemos una gran combinación de hardware y software, las cual sin duda nos va a permitir realizar proyectos realmente interesantes .

Sabemos la gravedad que puede suponer un incendio, por lo que es sumamente importante disponer de medidas en los edificios de detección eficaces para protegerlos contra la acción del fuego.

 

En este post  vamos a intentar abordar el grave problema de los incendios desde una perspectiva completamente diferente usando para ello una Raspberry pi 2, un hardware especifico consistente en un DS18B20 , un detector de  gas y un buzzer  junto con  la plataforma  Cayenne.

Tradicionalmente los detectores de incendios difieren en función de los principio de activación siendo los mas habituales los de Tipo Óptico basado en células fotoeléctricas ,las cuales, al oscurecerse por el humo o iluminarse por reflexión de luz en las partículas del humo, disparando una sirena o alarma.Asimismo existen detectores de calor

La solución que se propone se basa en detectores ter micos al ser los mas precisos ,al que se ha añadido para aumentar la fiabilidad y mejorar la flexibilidad un doble sensor permitiendo de esta manera poder modificar los parámetros de disparo con un enorme facilidad como vamos a ver aparte de poder transmitir la información en múltiples formatos y formas hasta nunca vistas.

COMPONENTES NECESARIOS

Para montar la solución propuesta necesitamos los siguientes elementos:

Otros

  • Cable de red
  • Caja de plástico para contener el conjunto
  • Cable de cinta ( se puede reusar un cable de cinta procedente de un interfaz ide de disco)

La solución propuesta se basa en usar una Raspberry Pi y un pequeño hardware de control que conectaremos a los puertos de la GPIO,pero, antes de empezar con el hardware adicional, deberemos ,si aun no lo ha creado todavía , generar una imagen de Raspbian para proporcionar un sistema operativo a la Raspberry Pi.Raspbian trae pre-instalado software muy diverso para la educación, programación y uso general, contando además con Python, Scratch, Sonic Pi y Java

Para instalar Raspbian se puede instalar con NOOBS o descargando la imagen del SO desde la url oficial. y copiando a la SD con el Win32DiskImager desde la página del proyecto en SourceForge

Prueba de acceso y creacion de cuenta

 Prueba de acceso y creacion de cuenta

Creada la imagen del SO, ahora debemos insertar la micro-SD recién creada en su Raspberry Pi en el adaptador de micro-sd que tiene en un lateral . También deberá conectar un monitor por el conector hdmi, un teclado y ratón en los conectores USB, un cable ethernet al router y finalmente conectar la alimentación de 5V DC para comprobar que la Raspberry Pi arranca con la nueva imagen

Para comenzar la configuración de su Raspberry, lo primero es crear una cuenta gratuita en el portal cayenne-mydevices.com que servirá tanto para entrar en la consola web como para validarnos en la aplicación móvil. Para ello, vaya a la siguiente url http://www.cayenne-mydevices.com/ e introduzca lo siguintes datos:

  • Nombre,
  • Dirección de correo elctronica
  • Una clave de acceso que utilizara para validarse.

NOTA: las credenciales que escriba en este apartado le servirán tanto para acceder via web como por vía de la aplicación móvil

Instalación del agente

Una vez registrado , solamente tenemos que elegir la plataforma para avanzar en el asistente. Obviamente seleccionamos en nuestro caso Raspberry Pi pues no se distingue entre ninguna de las versiones ( ya que en todo caso en todas deben tener instalado Raspbian).

Para avanzar en el asistente deberemos tener instalado Raspbian en nuestra Raspberry Pi que instalamos en pasos anteriores .

Concluido el asistente , lo siguiente es instalar la aplicación móvil , que esta disponible tanto para IOS como Android. En caso de Android este es el enlace para su descarga en Google Play.

Es muy interesante destacar que desde la aplicación para el smartphone se puede automáticamente localizar e instalar el software myDevices Cayenne en su Raspberry Pi, para lo cual ambos ( smarphone y Raspberry Pi ) han de estar conectados a la misma red,por ejemplo la Raspberry Pi al router con un cable ethernet y su smartphone a la wifi de su hogar ( no funcionara si esta conectada por 3G o 4G) .

Una vez instalada la app , cuando hayamos introducido nuestras credenciales , si está la Raspberry en la misma red y no tiene instalado el agente, se instalara éste automáticamente .

Hay otra opción de instalar myDevices Cayenne en su Raspberry Pi, usando el Terminal en su Pi o bien por SSH.Tan sólo hay que ejecutar los dos siguientes comandos :

NOTA:la instalación del agente en su Raspberry Pi por comando, no es necesaria .Solo se cita aquí en caso de problemas en el despliegue automático desde la aplicacion movil.

Instalación del sensor temperatura

Instalación del sensor temperatura
582e053f937ddb777c000309.jpeg

Para poder hacer de nuestra Raspberry Pi un detector eficaz de incendios necesitamos añadir sensores que nos permitan medir variables físicas del exterior, para en consecuencia actuar posteriormente

En primer lugar se ha optado por utilizar el sensor DS18B20 creado por Dallas Semiconductor  . Se trata de un termómetro digital, con una precisión que varía según el modelo pero que en todo caso es un componente muy usado en muchos proyectos de registro de datos y control de temperatura.Existen tres modelos, el DS1820, el DS18S20 y el DS18B20 pero sus principales diferencias se observan en la exactitud de lectura, en la temperatura, y el tiempo de conversión que se le debe dar al sensor para que realice esta acción.El DS1820, tiene, además del número de serie y de la interfaz de un conductor, un circuito medidor de temperatura y dos registros que pueden emplearse como alarmas de máxima y de mínima temperatura.

CONEXIÓN DEL DS18B20

El DS18B20 envía  al bus I2C la información de la temperatura exterior en grados C con precisión 9-12 bits, -55C a 125C (+/- 0.5C).a.

Para aprovechar las ventajas de la detección automática de Cayenne de sensores 1-wire, conectaremos este al puerto 4 GPIO (PIN 7) dado que el DS1820 transmite vía protocolo serie 1-Wire

Asimismo es importante conectar una resistencia de 4k7 de pull-up en la línea de datos ( es decir entre los pines 2 y 3 del DS18B20) .

La alimentación del sensor la tomaremos desde cualquiera de las dos conexiones de +5V de nuestra Raspberry (pines 2 o 4 ) y la conexión de masa por comodidad podemos tomarla del pin 9 de las Raspberry

¡Listo! Encienda su Raspeberry Pi y Cayenne automáticamente detectará el sensor DS18B20 y añadirá este a su panel de control

NOTA : Es importante reseñar que los dispositivos 1-Wire se identifican mediante un número (ID) único, razón por la que podríamos conectar varios en cascada, viajando la señal de todos ellos por la misma línea de datos necesitando una única resistencia de pull up para todo el montaje conectándose todos ellos en paralelo (respetando los pines obviamente). El software se encargará de “interrogar” al sensor/dispositivo adecuado.

Instalación de sensor de Co2

Instalación de sensor de Co2m4 bis.jpgIMG_20161115_233915[1].jpg

Para complementar nuestro detector se ha añadido un detector de gases basado en el circuito MQ4 .Este detector se puede montar un circuito con el sensor , o bien se puede adquirir con el sensor y el modulo de disparo con un led ya soldado, lo cual por su bajo coste  (menos de 2€ en Amazon  )es la opción más recomendada. Estos módulos permiten Dual-modo de señal de salida, es decir cuentan con dos salidas diferenciadas:

  • Salida analógica
  • Salida con sensibilidad de nivel TTL (la salida es a nivel alto si se detecta GLP, el gas, el alcohol, el hidrógeno y mas)

Estos módulos son de rápida a respuesta y recuperación ,cuentan con una buena estabilidad y larga vida siendo ideales para la detección de fugas de gas en casa o fabrica .Son ademas muy versátiles , pudiendo usarse para múltiples fines ,detectando con facilidad lo siguientes gases:

  • Gas combustible como el GLP
  • Butano
  • Metano
  • Alcohol
  • Propano
  • Hidrogeno
  • Humo
  • etc.

Algunas de las características del módulo:

  • Voltaje de funcionamiento: 5V DC
  • Rango de Detección: 300 a 10000 ppm
  • Salida TTL señal valida es baja
  • Tamaño: 32X22X27mm

CONEXIONES

Para conectar el  detector de gases a nuestra Raspberry Pi, optaremos por usar el puerto GPIO18 ( pin12) que conectaremos a la salida digital 2 del sensor ( marcado como OUT).

La alimentación del sensor la tomaremos desde cualquiera de las dos conexiones de +5V de nuestra Raspberry (pines 2 o 4 ) conectándo al pin 4 del sensor (marcado como +5v) y la conexión de masa por comodidad podemos tomarla del pin 9 de las Raspberry conectando este al pin1 del detector ( marcado como GND)

Respecto a Cayenne deberemos configurarlo como una entrada genérica como vamos a ver mas adelante.

PRUEBA DEL SENSOR

Para hacer una prueba rápida de que nuestro sensor es funcional :simplemente apuntar a unos cm del sensor con un bote de desodorante (no importa la marca), justo con un sólo disparo hacia el cuerpo del sensor. En ese momento debería encenderse el pequeño led que integra el sensor durante unos minutos para luego apagarse marcando de esta forma que realmente ha detectado el gas .

Ademas simultáneamente si podemos medir con un polímetro, veremos que el pin Out pasa a nivel alto , es decir pasa de 0V a unos 5V , volviendo a cero en cuanto se haya diluido el gas

 

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Zumbador y montaje final

Ya tenemos los dos sensores, así que aunque podemos intereactuar ante variaciones de las lecturas de los sensores enviando correos o enviando SMS’s (como vamos a ver en el siguiente paso),es muy interesante añadir también un aviso auditivo que podemos activar cuando decidamos.

Para los avisos acústicos, lo mas sencillo es usar un simple zumbador de 5Vque podemos conectar directamente a nuestra Raspberry Pi sin ningún circuito auxiliar.

La conexión del positivo del zumbador normalmente de color rojo , lo haremos al GPIO 17 ( pin 11 ) de nuestra Raspberry y la conexión de masa por comodidad podemos tomarla del pin 9 de las Raspberry conectando este al pin de masa del buzzer ( de color negro)

 

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Respecto a Cayenne deberemos configurarlo como un actuador genérico como vamos a ver mas adelante en el siguiente paso.

En cuanto a las conexiones dado las poquísimas conexiones de los dos sensores y el zumbador, lo mas sencillo ,a mi juicio, es usar un cable de cinta de 20+20 , que por ejemplo puede obtener de un viejo cable IDE de los usados para conectar antiguos discos duros cortándolo en la longitud que interese y conectando los cables a los sensores y al zumbador (observe que es muy importante respetar el orden de los pines del cable siendo el rojo el pin 1 y cuenta correlativamente).

El siguiente resumen indica todas las conexiones realizadas:

CABLE DE CINTA –> UTILIZACIÓN

  • pin9 (Gnd) –> pin1 DS1820,pin1 MQ4,
  • pin 7 (GPIO4)–> pin 2 DS1820 , resistencia 4k7
  • pin1 (+5V) –>pin 3 DS1820, resistencia 4k7, pin4 MQ4,cable rojo buzzer
  • pin 12(GPIO18)–> pin2 MQ4
  • pin11(GPIO17) –> cable negro buzzer

Zumbador y montaje final

 

 

 

Configuración Cayenne

 Montado el circuito y nuestra Rasberry corriendo con Rasbian y el agente Cayenne ,únicamente nos queda configurar el sensor de gas y el buzzzer así como las condiciones o eventos que harán que disparen los avisos

Del sensor DS1820 no hablamos precisamente porque al estar conectado al bus one wire , el agente Cayenne lo detectara automáticamente presentándolo directamente sobre el escritorio sin necesidad de ningún acción más.

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CONFIGURACION SENSOR GAS

Dado que no existe un sensor de estas características en la consola de Cayenne, lo mas sencillo es configurarlo como entrada genérico del tipo Digital Input y subtipo SigitalSensor.

Si ha seguido el circuito propuesto, los valores propuestos que debería configurar son los siguientes

  • Widget Name: Digital Input
  • Widget: Graph
  • Numero de decimals:0

En el apartado “Device Settings” pondremos:

  • Select GPIO: Integrated GPIO
  • Select Channel: Channel 18
  • Invert logic :check activado

Obviamente añadiremos estos valores y pulsaremos sobre el boton “save” para hacer efectiva esta configuración

Configuracion Cayenne

CONFIGURACION ZUMBADOR
Dado que no existe un zumbador como tal en la consola de cayenne, lo mas sencillo es configurarlo como salida genérico del tipo RelaySwitch . Si ha seguido el circuito propuesto, los valores propuestos que debería configurar son los siguientes

  • Widget Name: Buzzer
  • Choose Widget: Button
  • Choose Icon: Light
  • Number de decimals:0

En el apartado “Device Settings” pondremos:

  • Select GPIO: Integrated GPIO
  • Select Channel: Channel 17
  • Invert logic :check deactivado

Obviamente añadiremos estos valores y pulsaremos sobre el boton “save” para hacer efectiva esta configuración

reke.png

TRIGGERS
Si ha seguido todos los pasos anteriores tendremos en la consola de Cayenne nuestra placa Rasberry Pi con la información en tiempo real de la temperatura o detección de gas e incluso un botón que nos permite activar o desactivar a voluntad el zumbador .

Ademas por si fuera poco gracias a la aplicación móvil , también podemos ver en esta en tiempo real lo que están captando los sensores que hemos instalado y por supuesto activar o desactivar si lo deseamos el zumbador..

Pero aunque el resultado es espectacular todavía nos queda una característica para que el dispositivo sea inteligente : el pode interaccionar ante los eventos de una forma lógica,lo cual lo haremos a través de lo triggers , los cuales nos permitirán desencadenar acciones ante cambios en las variables medidas por los sensores.

A la hora de definir triggers en Cayenne podemos hacerlo tantodesencadenado acciones como pueden ser enviar corres de notificaciones o envio de SMS’s a los destinatarios acordados o bien actuar sobre las salidas.

Para definir un disparador en myTriggers,pulsaremos “New Trigger” y nos presentara dos partes:

  • IF ; aqui arrastraemos el desecadenante, lo cual necesariamene siempre sera la lectura de un sensor ( en uestro caso el termometro o el detector de gas)
  • THEN: aqui definiremos lo que queremos que se ejecute cuando se cumpla la condición del IF. Como comentábamos se pueden actuar por dos vías : se puede activar /desactivar nuestra actuador ( el buzzer) o también enviar correos o SMS’s

Como ejemplo se pueden definir lo siguientes triggers:

  • IF DS1820 <42º THEN RELE(channel17) =OFF
  • IF Channel18=ON THEN RELE(channel17) =ON
  • IF Channel18=ON THEN Send e-mail to…
  • IF DS2820>90º THEN Send e-mail to..
  • etc

Es obvio que las posibilidades son infinitas ( y las mejoras de este proyecto también), pero desde luego un circuito así es indudable la gran utilidad que puede tener.¿Se anima a replicarlo?

 

 

Más información aqui

Un detector wifi que alerta sobre la calidad del aire


La idea financiada mediante la plataforma de crowdfunding   Indiegogo (www.indiegogo.com/projects/birdi)    que  tiene previsto costar 99$/unidad  cuanto se comercialice( o 190$ por  dos) , pretende  implementar un  sensor que  monitorizará  las partículas del ambiente, el polen, el exceso de humedad y las emisiones presentes en su entorno de modo que cuando detecte algún tipo de contaminación o de un aumento del monóxido de carbono  pudiendo ser  un inminente riesgo de incendio o peligro para nuestra salud, nos enviará automáticamente una alerta a nuestro terminal móvil al igual que lo hará cuando   los valores vuelvan a ser normales (avisándonos  de nuevo para confirmar que se trataba de una falsa alarma) ademas respetando nuestras horas de sueño (solo nos molestará en caso de que la emergencia sea real) todo ello gracias a que integra un interfaz  WiFi y por supuesto se apoya en   la pertinente aplicación para móviles (Android e iOS),

Birdi por tanto pretende ser  un monitor de aire inteligente que monitorea la calidad del aire, los peligros de la salud de todos los días, la contaminación y las situaciones de emergencia como incendios y monóxido de carbono para que pueda mantenerse conectado y protegido en su casa,todo ello  en un dispositivo que tiene el mismo aspecto que un sensor de humos convencional de pared o de techo.

Sus promotores  reivindican  volver  colocar la alarma de humo típico esta vez  con un Birdi  (que estéticamente no desentona) para también  conectarnos  con la información importante de  la calidad del aire que estás respirando , alertas sobre un fuego o la exposición a gases peligrosos como el monóxido de carbono, etc   pudiéndose   ademas  silenciar directamente desde su teléfono(no más agitando frenéticamente o utilizando un palo de escoba).

Por tanto estos son los tres pilares que monitoriza Birdi :

  • Calidad del aire:para interior y exterior  Birdi debería ayudarle  a controlar la salud de su casa, ya se trate de factores tales como la temperatura, la humedad o la forma en que el aire es rancio o peligros externos como la contaminación, el polen y partículas, birdi está ahí para ayudarle a respirar un poco más fácil.
  • Fuego: para  nunca tener otra falsa alarma pues se puede  silenciar la alarma de humo directamente desde el teléfono(en lugar de tratar de subir a una silla para tocar el techo, o agitando un paño de cocina frenéticamente, desconectarlo nucna ha sido tan facil ).Ademas  en un incendio real, se asegura de que usted obtenga la ayuda que necesita.
  • Los humos : tendencias de la exposición el monóxido de carbono es un asesino silencioso, y puede ser perjudicial incluso por debajo de los niveles de alarma. No sólo le avisa a sus , seres queridos y los servicios de emergencia en caso de emergencia, también muestra las tendencias para minimizar los peligros a los que corren mayor riesgo: los niños y los ancianos.

Y a continuación estas son algunas de sus principales  características :

  • MEDIANTE UN  TELÉFONO INTELIGENTE SE MANEJA EL DISPOSITIVO(Alertas “gratificantes “).¿Alguna vez se ha levantado en el medio de la noche debido a que su detector de humo estaba sonando por  batería baja? Birdi es más inteligente que eso pues no enviara  alertas adecuadas cuando NO  las necesiea. Es el aire lleno de polen o la contaminación? ¿Hay un incendio en su casa? ¿Alguien está fumando? Todo el que tiene que saber lo averiguará derecha cuando más importa. Y si la batería está baja, enviaran un mensaje  con unos meses de antelación, nunca a las 2 de lamadrugada.
  • OPEN DATA (La nueva vigilancia de la vecindad).Si en la casa de tu vecino está en problemas, es probable que necesite saber.De Birdi que todo el mundo en el bloque sabe si hay una emergencia.Tener un invitado Airbnb? Es probablemente el mejor que se los mantiene en el bucle. No hay que olvidarse de la abuela tampoco. Se llamará a ella en su teléfono fijo, y enviara una notificación de que algo anda mal.Y si hay un desastre natural en su camino como un tornado, una inundación o un terremoto, el Birdi  notificara a su propietario  No se trata sólo de fuego más.
  • FUNCIONA INCLUSO EN LOS TELÉFONOS DE LÍNEA FIJA(” Abuela friendly”).El mundo es un lugar diverso. Tenemos que asegurarnos de que el sistema funciona en cualquier dispositivo y en una gran cantidad de idiomas. En caso de que se active la alarma, Birdi le llamará con detalles acerca de la alerta y que remendar a través de las autoridades en caso de que sea una emergencia. Nuestro hardware se integra directamente con Twilio para la comunicación inmediata y fiabilidad, directamente desde su casa hasta el teléfono.
  • USO DE DATOS PARA HACERNOS MÁS SALUDABLES.  Calidad del aire interior es 2-8veces  peor que al aire libre. ¿Cuál es la contaminación  en su casa en este momento? La mayoría de nosotros no tenemos idea. Sin embargo, estamos viendo las tasas de asma siguen aumentando y el mal de aire está ahora decidida a ser una causa de cáncer. Birdi es el único dispositivo que ambas pistas de emergencias ypodria  dar consejos sobre cómo mejorar el aire para su familia y amigos,de hecho estan abriendo esos datos para desarrolladores y científicos con una API para que las personas más brillantes de todo el mundo pueden ayudar a todos nosotros tomemos medidas y mejorar el aire a nuestro alrededor.

Eso sí, por el momento es solo un prototipo muy avanzado y sus responsables siguen  buscando financiación mediante crowdfunding en la web Indiegogo para que este dispositivo llegue a ser real.

Fuente   http://canarydetector.com/