Fuentes de alimentación sin transformador ( parte 1 de 2)


El uso de un transformador en fuentes de alimentación de CC tradicionalmente ha sido una solución  bastante común porque son muchas las ventajas que conseguimos  con  él( especialmente  en lo que se refiere al aislamiento ) , pero sin embargo, una gran desventaja de usar un transformador es que  este no se permite  que la unidad sea compacta    añadiendo bastante peso y coste  al dispositivo que lo use ,por ello las  ventajas de usar un circuito de fuente de alimentación sin transformador  se centran en que  se reduce dramáticamente el coste  , tamaño  y peso  siendo ademas  una solución  muy efectiva para aplicaciones que requieren baja potencia para su funcionamiento,  como por ejemplo aplicaciones que requieren corriente por debajo de 100 mA.

 

 

En efecto,  incluso si el requisito actual  de consumo  para su aplicación de circuito es bajo, tradicionalmente teníamos que incluir un transformador pesado y voluminoso haciendo las cosas realmente engorrosas y desordenadas, por lo que en este post vamos a intentar buscar otras soluciones  que intentan prescindir de este caro y voluminoso componente , mas en linea con los nuevos tiempos. 

Como su nombre lo define, un circuito de fuente de alimentación sin transformador,  se aleja  del concepto clásico  de las fuentes de alimentación tradicionales  que poco  a poco  van  reservándose  para  propósitos mas  específicos   donde   básicamente suele haber un voluminoso  transformador  , un rectificador   y un circuito estabilizador ,  quitando  el  transformador(  o por lo menos uno de potencia) .

Con este nuevo enfoque   también es posible proporcionar corriente continua desde  la red de CA de alta tensión   con las ventajas  en reducción   tanto de coste  y de dimensiones  , pero  conllevando  también los   inconvenientes   en relación a  posibles peligros de contactos  de AT  ya que el circuito quedara  expuesto directamente  a la red de ca.

El secreto  de  este concepto   no es otro que  el uso de condensadores de alto voltaje para bajar la corriente de CA de red al nivel inferior requerido , lo cual  puede ser adecuado para el circuito electrónico conectado a la carga. La especificaciones de voltaje de este condensador se selecciona de tal manera que su clasificación de voltaje pico RMS es mucho mayor que el pico de la tensión de red de CA con el fin de garantizar el funcionamiento seguro del condensador.  Este condensador se aplica en serie con una de las entradas de red, preferiblemente la línea de fase de la CA.

Cuando la red AC entra en este condensador, dependiendo del valor del condensador, la reactancia del condensador entra en acción y restringe la corriente de CA de la red de exceder el nivel dado, según lo especificado por el valor del condensador.   

La reactancia capacitiva se representa por  y su valor viene dado por la fórmula:

Donde  es  la  reactancia capacitiva en ohmios., es la capacidad eléctrica en faradios, = Frecuencia en hercios y  = Velocidad angular.

 

Sin embargo, aunque la corriente está restringida la tensión no lo es, por lo tanto, si se mide la salida rectificada de una fuente de alimentación sin transformador, encontrará que la tensión es igual al valor máximo de la red de CA ( alrededor de 310  voltios)  lo cual  podría ser alarmante para cualquier nuevo aficionado,pero dado que la corriente puede ser suficientemente reducidas  por el condensador, este alto voltaje pico podría ser fácilmente abordado y estabilizado mediante el uso de un diodo zener en la salida del rectificador de puente como  vamos  a ver  mas adelante.

Por cierto , no olvidad que la potencia del diodo zener debe seleccionarse adecuadamente de acuerdo con el nivel de corriente permitido del condensador.

La serigrafia  de los condensadores

Dada la importancia del condensador , vamos a  ver como entender al serigrafia de los condensadores  CERÁMICOS y poliester usados tipicamdnte para este tipo de aplicaciones

Los condensadores cerámicos de 10 picofaradios a 82 picofaradios vienen representados con dos cifras, por tanto no tienen problema para diferenciar su capacidad.

Para los valores comprendidos entre 1 y 82, los fabricantes suelen utilizar el punto, es decir, suelen escribir 1.2 – 1.5 – 1.8 o bien situar entre los dos números la letra “p” de picofaradios, es decir, 1p2 – 1p5 – 1p8 que se interpreta como 1 picofaradio y 2 decimas, 1 picofaradio y 5 decimas, etc…

Las dificultades comienzan a partir de los 100 picofaradios, ya que los fabricantes utilizas dispares identificaciones.

  • El primer sistema es el japonés: Las dos primeras cifras indican los dos primeros números de capacidad. El tercer número, al igual que las resistencias, indican el número de ceros que hay que agregar a los dos primeros.Por ejemplo:

100pF   se  muestra como 101 , 120pF  se muestra como 121  o  150 pifofaradios se muestran como  151.

1000pF  se muestra como 102, 1200   se muestra como 122 o  1500 picofaradios se muestran como 152,…

  • Otro sistema es utilizar los nanofaradios: en el caso se 1000 – 1200 – 1800 – 2200 pf se marcan 0´001 – 0´0015 – 0´0018 – 0´0022. Como no siempre hay sitio en las carcasas de los condensadores para tanto número, se elimina el primer cero y se deja el punto, .001 – .0015 – .0018 – .0022.

 

En cambio los condensadores de poliester usados para capacidades mucho mayores que los cerámicos ,además de ir identificado como un sistema que ya hemos visto, pueden marcarse con otro sistema que utiliza la letra griega “µ”. Así pues, un condensador de 100.000 picofaradios, lo podemos encontrar marcado indistintamente como 10nf – .01 – µ10.

En la practica la letra µ sustituye al “0”, por tanto µ01 equivale a 0.01 microfaradios. Entonces, si encontramos condensadores marcados con µ1 – µ47 -µ82, tendremos que leerlo como 0.1µ – 0.47µ -0.82 microfaradios.

También en los condensadores de poliéster, al valor de la capacidad, le siguen otras siglas o números que pudieran despistar. Por ejemplo 1k, se puede interpretar como 1 kilo, es decir, 1000pf, ya que la letra “K” se considera el equivalente a 1000, mientras que su capacidad es en realidad 1 microfaradio.

La sigla .1M50 se puede interpretar erróneamente como 1.5 microfaradios porque la letra “M” se considera equivalente a microfaradios, o bien en presencia del punto, 150.000 picofaradios, mientras que en realidad su capacidad es de 100.000 picofaradios.

Las letras M, K o J presentes tras el valor de la capacidad, indican la tolerancia:

  • M = tolerancia del 20%
  • K = tolerancia del 10%
  • J = tolerancia del 5 %

Tras estas letras, aparecen las cifras que indican la tensión de trabajo.Por ejemplo: .15M50 significa que el condensador tiene una capacidad de 150.000 picofaradios, que su tolerancia es M = 20% y su tensión máxima de trabajo son 50 voltios.

 

 

 

 

El circuito  

A pesar de que vemos ciertas ventajas en este enfoque  de fuente de alimentación sin trafo , también  hay algunas desventajas de un circuito de fuente de alimentación sin transformador:

  • En primer lugar, el circuito no puede producir salidas de alta corriente, pero eso no hará un problema para la mayoría de las aplicaciones .
  • Otro inconveniente que ciertamente necesita cierta consideración es que el concepto no aísla el circuito de las potencialidades peligrosas de la red de CA. Este inconveniente puede tener graves impacto para los diseños que tienen salidas terminadas o partes metálicas de metal, pero no importará para las unidades que tienen todo cubierto en una carcasa no conductora.

Por lo tanto,  debemos trabajar con este circuito con mucho cuidado para evitar cualquier contacto  con toda  la parte eléctrica pues , el circuito anterior permite que las sobre-tensiones de tensión puedan entrar a través de él, lo  que puede causar graves daños al circuito accionado y al propio circuito de suministro. Sin embargo, en el diseño de circuito de fuente de alimentación simple sin transformador propuesto este inconveniente se ha abordado razonablemente mediante la introducción de diferentes tipos de etapas de estabilización después del rectificador de puente  gracias a un diodo zenner  y un condensador electrolítico a la salida dc del puente  diodos.

En el esquema  se utiliza un condensador metalizado de alto voltaje (C1)   que protege de  sobre-tensiones instantáneas de alto voltaje  el circuito  de  utilización,  siendo el  resto del circuito  nada más que  aun típica  configuraciones de puente simple para convertir la tensión de CA escalonada a CC.

Veamos pues la solución usada mas típicamente :

 

El circuito mostrado en el diagrama anterior es un diseño clásico que se puede utilizar como una fuente de alimentación de 12 voltios DC para la mayoría de los circuitos electrónicos.

El funcionamiento de esta fuente de alimentación sin transformación se puede entender con los siguientes puntos:

  1. Cuando la entrada de red de CA está presente, el condensador C1 bloquea la entrada de la corriente de red y la restringe a un nivel inferior según lo determinado por el valor de reactancia combinada de C1  en paralelo   con R1=1Mohmio  y C1=1 microfaradio / 400V AC   .   Con estos valores  la corriente que podría circular sera de  más o menos alrededor de 50mA. Sin embargo, la tensión no está restringida, y por lo tanto la tensión de  220V completa pueda  estar en la entrada pudiendo alcanzar la etapa posterior del rectificador del puente de diodos ( de ahi  el peligro de este tipo de fuentes)  
  2. El rectificador de puente rectifica este 220V C a un más alto 310V DC, debido a la conversión RMS al pico de la forma de onda AC.
  3. Esta tensión de  310V DC se reduce instantáneamente a una tensión de bajo nivel por la siguiente etapa de diodo zener, lo que lo deriva al valor zener. Si se utiliza un zener de 12V, esto se convertirá en 12V y así sucesivamente.
  4. C2 finalmente filtra el 12V DC con ondas, en un relativamente limpio 12V DC.

 

Usando  lo siguientes valores    en el  esquema anterior Podemos obtener una tensión DC de 12V  y como máximo unos 100mA:

  • R1=1Mohmio
  • C1=105 /400   PPC   donde 105=  10 00000 pf o lo que es  lo mismo 1.000.000pF , es decir 1microF. 
  • R2=50ohmios 1Watt
  • Z1= diodo zener de 12v 1W
  • C2=10mF /250V

 

 

Un ejemplo practico

El circuito anterior de fuente de alimentación capacitiva o sin transformador podría utilizarse como un circuito de lámpara LED para iluminar circuitos LED menores de forma segura, como pequeñas tiras o luces de cadena LED.  Por ejemplo para una  tira de  65 a 68 LED de 3 Voltios en serie aproximadamente a una distancia de vamos a decir 20 cm  y  esas tiras unidas para hacer una tira mayor  dando un total de 390 – 408  ledsen la tira  final.

El circuito del controlador que se muestra a continuación es adecuado para conducir cualquier cadena de bombilla LED que tenga menos de 100 LED (para entrada de 220V), cada LED clasificado en 20mA, LED de 3.3V de 5 mm:

Aquí el condensador de entrada 0.33uF/400V decide la cantidad de corriente suministrada a la cadena LED. En este ejemplo será alrededor de 17mA que es casi correcto para la cadena LED seleccionada.

Si se utiliza un solo controlador para un mayor número de cadenas LED 60/70 similares en paralelo, entonces simplemente el valor del condensador mencionado podría aumentarse proporcionalmente para mantener una iluminación óptima en los LED.

Por lo tanto, para 2 cadenas en paralelo, el valor requerido sería 0.68uF/400V, para 3 cadenas podría reemplazarlo con un 1uF/400V. De forma similar para 4 cadenas, esto tendría que actualizarse a 1.33uF/400V, y así sucesivamente.

Importante: Aunque no he mostrado una resistencia limitadora en el diseño, sería una buena idea incluir una resistencia de 33 ohmios y 2 vatios en serie con cada cadena LED para mayor seguridad. Esto se puede insertar en cualquier lugar de la serie con las cadenas individuales.

 

 

Otro ejemplo real

 

En este otro caso vamos  a  ver una bombilla led comercial  cuyo esquema se ha obtenido por ingeniería inversa

Una vez mas    tenemos como pieza clave  a la entrada  de  AC  un condensador de poliester  ( en este caso de 225pf    , 400V  y 5% de tolerancia   con  una resistencia de 603 ohmios en paralelo antes del puente de  diodos

En este caso al  tener perfectamente delimitado el consumo de 10 leds en serie  , sabemos  que aproximadamente  al ser de 1.2V la salida en el puente de diodos deberia rondar los 12V DC y como se puede ver no es preciso  un diodo zenner a la salida del puente

 

Como truco ,por cierto   esta  bombilla si queremos alimentarla con la batería de un coche  de 12V ,  por ejemplo   bastaría conectar  dos hilos de la  batería de 12V  directamente  a la salida del puente , es decir   justo en los dos polos del condensador electrolítico  respetando lógicamente  la polaridad .

 

ADVERTENCIA: AMBOS CIRCUITOS MENCIONADOS EN ESTE ARTICULO NO SON AISLADOS DE  LA TENSIÓN DE AC  POR LO TANTO TODAS LAS SECCIONES EN EL CIRCUITO SON EXTREMADAMENTE PELIGROSAS PARA TOCARLAS CUANDO SE CONECTAN AL SUMINISTRO ELÉCTRICO…

 

 

 

Como conectar bombillas de Ikea con Philips hue


¿Sabe que puede obtener las bombillas de luz inteligente Trådfri de IKEA que se pueden controlar  dentro de la aplicación Philips Hue?  Pues sí, usted realmente puede llenar toda su casa con bombillas inteligentes de Ikea  sin arruinarse  con todas las ventajas de  utilizar la aplicación Hue, y/o un asistente digital como Alexa o el propio Movistar Home.

Aunque existen muchos modelos de redes basadas en Zigbee , lo cierto es que el sistema Philips Hue prácticamente se ha convertido   el modelo de referencia del mercado  , siendo el  Hub Hue el alma del  sistema.

En efecto Philips Hue integra el coordinador y el router Zigbee en un único dispositivo , e permitiendo conectar hasta 50 bombillas Hue además de 10 accesorios para poder ampliarlo. Precisamente en este post vamos a ver que no solo este Hub admite bombillas Philips Hue  sino  otras marcas mas económicas

 

El puente de Philips Hue es pues la herramienta que permite la conexión y manejo de bombillas LED  compatibles con Zigbee  al ser  compatible con ZigBee 3,0, pero también al ser compatible con el protocolo estándar ZigBee Light Link  lo cual significa que las  bombillas que conectemos a este no tienen que ser necesariamente  Philips Hue  como tal, pues  hay  otros  productos y dispositivos compatibles con ZigBee Light Link que  funcionan con el puente Hue. Por lo tanto tal  y como ya comentamos en un post anterior , podemos usar otras  marcas como por ejemplo las  bombillas inteligentes de IKEA   o  otras  bombillas de la talla de GE y Osram

Sin embargo, sólo porque pueda, no significa que deba hacerlo,de hecho, George Yianni, el hombre que creó Hue, lo comento  recientemente. Por lo tanto, antes de embarcarse en los pasos bastante complicados – y a menudo frustrantes , se advierte que podría generar  más quebraderos de cabeza que beneficios ,  pero piense que  si lo consigue es  un gran paso para llevar a si hogar la casa inteligente a  un precio mas que razonable.

Precisamente con la app  “Philips Hue ” disponible en Google  Play s puede programar y personalizar la iluminación de una  casa  permitiendo organizar fácilmente la iluminación por habitaciones. Se  puede encender o apagar todas las luces de las habitaciones o cambiar el color o el brillo en todas las bombillas según tu estado de ánimo o actividad lo cual es una tarea fácil de controlar, con independencia de la cantidad de bombillas.

Estas son algunas de sus posibilidades:

  • Transformar la iluminación en una experiencia extraordinaria eligiendo  entre 16 millones de colores o cualquier tono de luz blanca.
  •  Activar sus mañanas, fomentando la concentración o cambiando a una configuración más relajante al final del día, ya sea para leer un libro, relajarse después de la cena o prepararse para dormir.
  • Disfrutar de un atardecer en Honolulu o de una noche de fiesta en el Soho en Londres. Basta con pulsar la escena para transformar su habitación. La aplicación Philips Hue dispone de más de 30 escenas seleccionadas por nuestros diseñadores de iluminación.
  • Con un  algoritmo transformar su fotografía favorita en una escena personal Philips Hue. El algoritmos extrae los colores relevantes y los aplica de forma inteligente a las bombillas. Ahora puede utilizar tus bombillas Hue para revivir tus recuerdos utilizando tus propias fotografías.
  • Automatizar las luces como quiera: empiece a una hora concreta o a la puesta de sol, enciende y apague las luces o active una escena. Incluso puede simular que está en casa reproduciendo la rutina aleatoriamente.
  • Configurar y olvidarse gracias al conocimiento de la ubicación de la aplicación, las luces se encenderán automáticamente cuando llegue a la puerta de entrada o se apagarán al salir de casa.
  • Configurar las luces para que le ayuden a dormir por la noche y despertar revitalizado creando sus propias rutinas de sueño personalizadas para atenuar automáticamente las luces por la noche o para despertarse suavemente por la mañana.
  • Sorprender a sus amigos o dejar de preocuparse si tiene que andar por la casa a oscuras con las manos ocupadas. Tanto si desea encender o apagar las luces o cambiar el brillo de una habitación, puede hacer muchas cosas con la voz por ejemplo mediante el asistente de voz Movistar Home . Si tiene instaladas luces inteligentes (Phillips Hue), podrá controlar el apagado y encendido de las luces del salón a través del comando de voz, “OK Aura, enciende las luces” u “OK Aura, apaga las luces”, así como elegir el color o la intensidad de la iluminación de forma táctil en la pantalla de su Movistar Home.

 

Aunque en realidad  el hub de Philips Hue  tiene un precio razonable de unos 49€  , el precio de las luminarias  Philips  Hue compatibles con Hue no  lo es tanto(a partir de 25€ por luminaria)  ,lo cual hace que muchas personas se cuestionen la viabilidad del sistema Hue, pero como vamos a ver existe alternativas

 

Conexión de las bombillas de IKEA Trådfri a su Philips Hue Bridge

Esto es bastante sencillo… según IKEA, simplemente siga estos pasos:

  •  En primer lugar, asegúrese de que las fuentes de luz que desea conectar tienen una versión de software actualizada (1.2. x o posterior)
  • Mantenga las fuentes de luz cerca del puente Philips Hue
  • Buscar nuevos dispositivos con la aplicación Philips Hue
  •  Realice un restablecimiento de fábrica de las fuentes de luz conmutando el interruptor principal 6 veces

Si esos pasos son correctos, esto  es lo único que necesita hacer ..

How to get Ikea Trådfri smart light bulbs working with Philips Hue

Actualización de las bombillas de IKEA Trådfri

Si sus bombillas de IKEA son actuales , entonces lo más probable es que ya van a estar en el último firmware. Si este es el caso, entonces significa que usted  necesitara  conseguir la puerta de enlace Trådfri, o un  dispositivo de control que puede ser un mando a distancia, un regulador de intensidad o un sensor de movimiento.,

Sin embargo, si compró sus bombillas el año pasado, y nunca las ha conectado a un portal de Trådfri, podrían tener  algún firmware antiguo. Es bastante simple para actualizarlos, dentro de la aplicación Trådfri, pero puede tardar  más de una hora por cada bombilla.

Ahora, IKEA no menciona esto en sus sencillos pasos, pero el siguiente paso es quitar las bombillas de su sistema Trådfri. No sólo necesita  hacer el restablecimiento, es necesario  también eliminarlo dentro de la aplicación en primer lugar….

  • Encienda las luces que desea eliminar
  • Ir a la sección de dispositivos de la aplicación Trådfri
  • Toque la bombilla y elija ‘ quitar ‘
  • Confirme que la luz está encendido tocando ‘ continuar ‘ y luego toque ‘ eliminar ‘ una última vez y verá que su nombre desaparece de la aplicación
  • Ahora el método de reinicio de 6 interruptores… la sexta vez que vuelvas a encender el interruptor, verás que la bombilla parpadea para indicar que se ha restablecido correctamente.

Sincronización con el puente Hue

Ahora viene parte complicada – conseguir las bombillas Trådfri que  aparezcan en la aplicación Hue. Hace algún tiempo  podría haberle llevado muchos  intentos  simplemente conseguir que se muestren en la app de Philips , pero sin embargo, con el nuevo fw la integración parece estar funcionando un poco mejor ahora.

Es una buena idea desactivar cualquier otro concentrador ZigBee que tenga para reducir la interferencia (eso incluye su puerta de enlace Trådfri). Es posible que incluso desee apagar sus otras bombillas Hue también.

Ahora, active la aplicación Hue y busque una bombilla de la misma manera que lo harías con una bombilla Hue regular. Si aparece  !enhorabuena! pero si no,  intentelo de nuevo hasta conseguirlo

How to get Ikea Trådfri smart light bulbs working with Philips Hue

Se tiene cierto éxito en lo que controla la aplicación Hue  permitiendo con las bombillas de IKEA  encenderla ,apagarlas o atenuarlas, pero no parece ser capaz de cambiar entre los modos blancos, por ejemplo 

También deberías poder usar Alexa , Siri o Movistar Home  para controlar tus bombillas de IKEA que estén emparejadas con un puente Hue, aunque aún no hay funciones de Asistente de Google .

Si quiere usar sus controladores físicos de IKEA de nuevo, esto es posible, pero puede dar problemas  así que no se recomienda.

IKEA Trådfri en otros centros de casa inteligentes

Además de tener sus bombillas inteligentes de IKEA en funcionamiento en su aplicación Philips Hue – hay otros hubs y plataformas – todo sin la necesidad de una puerta de enlace IKEA Trådfri.

Cualquier centro de casa inteligente con ZigBee a bordo, en teoría, debe trabajar con las bombillas Trådfri, aunque algunos son más sencillos que otros, por ejemplo el emparejamiento con un hub de Wink y el control a través de la aplicación Wink es muy sencillo, aunque, al igual que Hue,  pero este s  limita a los controles y la atenuación de solo encendido y apagado, sin cambios en el espectro blanco ni en el color.

Otro ejemplo es Samsung smartthings es una heramienta  mucho más complicada y que requiere no sólo una cuenta de desarrollador smartthings, sino también una comprensión de la codificación. e.

Estación meteorológica conectada


Hay algunas otras estaciones meteorológicas basadas en NodeMcu o ESP8266 publicadas en la web, pero sin embargo,casi ninguna incluyen algunos sensores  de los que vamos a ver , y sobre todo,   se programan en un lenguaje más difícil: LUA.
En este proyecto de Ingenerare, los datos recuperados  por varios sensores , se envían a través de  wifi a la plataforma  Thingspeak, para posteriormente poder  visualizar su valores en el canal de Thingspeak o en un sitio web personal.

Este canal transmitirá los siguientes datos a un canal Thingspeak:

  • Temperatura  gracias a  un DHT11 / 22.
  • Temperatura por medio de un BMP180.
  • La humedad  gracias a un DHT11 / 22.
  • La presión atmosférica   por medio de un BMP180.
  • Temperatura del punto de rocío DHT11 / 22.
  • Altitud por medio de un BMP180.
  • La intensidad de la luz gracias  a un LDR.
  • El valor lluvia.

Los componentes  usados en este  proyecto son los siguientes:

caja.PNG

El corazón del sistema es una  placa  NodeMcu , la cual de hecho, es un Arduino  conmenos puertos analogicos  pero con un escudo wifi el cualpuede reconocerse por la placa de metal en la parte superior de la misma.  Este escudo puede ser comprado y utilizado como una controladora individual para su uso con un  Arduino para darle conectividad (de hecho incluso existe una versión conocida como la V1 esp8266 que sólo tiene 2 pines digitales,pero en versiones posteriores disponemos de mas pines digitales).

La gran ventaja de la placa  NodeMcu es que la placa  se puede programar en el entorno Arduino (el IDE  normal de Arduino). Además, la placa  incluye un convertidor de 5 voltios y así se puede conectar de forma segura mediante USB al ordenador sin tener que comprar un módulo conversor Dv-DC  de 3,3 voltios.

Si usted necesita  comprar una placa  NodeMcu se puede comprar la versión 0.9 o la versión 1.0: la única diferencia que sé es que la versión 0.9 es más ancha que la versión 1.0. ( de hecho no puede utilizar la versión 0.9 en una placa de prototipos standard  ).

Hay  gran cantidad de tutoriales en Internet donde explican como  programar esta placa  junta con el software de LUA, pero al ser  básicamente un Arduino con un escudo  wifi, también se puede usar el software Arduino IDE siguiendo estos pasos:

  • Ir   a “Archivo”
  • Haga clic en “Oreferencias”
  • Agregue el siguiente enlace en el campo “URL de la placa adicional ‘:http: //arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266c 
  • Después de esto puede reiniciar el software y debe ser capaz de seleccionar la junta en el gestor de tabla (V1.0 o v0.9).

ThingSpeak

En esta ocasión se va a enviar   nuestros medidas a la veterana  plataforma Thingspeak  que ofrece varias opciones para la interacción con sus datos como Thingtweet, Thinghttp etc.

Lo primero que tenemos que hacer es crearnos una cuenta en thingspeak , para ello  simplemente vaya a thingspeak.com y cree  una cuenta ,donde  solo será necesario rellenar en al menos la primera y segunda en la configuración de campo.

Si se conecta un sensor de temperatura y humedad, como se describe mas adelante, rellenar “temperatura” en el campo 1, ‘humedad’ en el campo 2 y el “punto de rocío” en el campo 3. Si desea conectar otros sensores tales como el sensor de BMP, sensor de lluvia, LDR, sólo tiene que hacer lo mismo para el resto de los campos.

En este formulario puede encontrar  una clave API key  que habrá que mencionar en su código para  Arduino bajo la ‘clave de API’  , pues esta clave es necesaria para conectar el Arduino al canal Thingspeak recién creado.

thingspeak.PNG

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 D4   (No necesitaremos poner una resistencia de 10K entre Vcc y el Pin Output al llevarla ya  integrada la placa ).

El sensor de BMP

El sensor de BMP180  mide la de la temperatura y la presión del aire. Sí, ya tenemos un sensor de temperatura añadido en el paso anterior, pero no un sensor de presión de aire. Conectar la clavija de alimentación a la línea de 3,2 voltios de la NodeMCU y el conector de tierra en el pin GND de la NodeMCU. El SCL tiene que estar conectado a D1 y la SDA a D2.

Sensor de lluvia y sensor de luz

El sensor utiliza materiales de doble cara FR-04 de alta calidad, donde el área extensa es de 5.0 * 4.0CM, y la superficie niquelada, eficaz contra la oxidación, la conductividad, el funcionamiento superior y las áreas de la vida.

El sensor de lluvia no requiere ninguna  otra placa cuando queremos leer el valor analógico.Si queremos leer valores  binarios  en cambio podemos utilizar la placa adicional  que ofrece  una  conexión a los pines digitales . Gracias a un potenciómetro   que contiene  esta placa , se puede establecer el valor  de umbral con que se dispara pues el  formato de salida  puede ser  de conmutación digital (0 y 1) gracias a  un comparador de amplio voltaje LM393 (y salida de tensión analógica AO).

También en este proyecto se ha añadido un LDR , por lo que podemos  tener dos lecturas analógicas. Esta es una parte difícil pues el NodeMCU sólo tiene un pin analógico , pero podemos resolver este problema mediante la multiplexación de los pines analógicos de modo que con la ayuda de dos diodos y dos pines GPIO , podemos suministrar energía a ambos sensores en secuencia para tomar la lectura de ambos ( eso sí tendrá que controlar esta secuencia desde el  propio programa)

canlaes.PNG

Como se puede ver el sensor de lluvia está activada por el pin D7  (GPIO13)  yel LDR es alimentado por el   pin D8  (GPIO15).

Este es el trozo de código que permite la lectura de ambas señales analógicas:

int sensorPin = A0; // selecciona  el pi, t the input pin for the potentiometer
int enable1 = 10; // activar lectura  sensor A
int enable2 = 11; // acvtivar lectura sensor B

int sensorValue1 = 0; // variable to store the value coming from sensor A
int sensorValue2 = 0; // variable to store the value coming from sensor B

void setup() {
Serial.begin(9600);
// declare the enable and ledPin as an OUTPUT:
pinMode(enable1, OUTPUT);
pinMode(enable2, OUTPUT);
}

void loop() {
// read the value from sensor A:
digitalWrite(enable1, HIGH);
sensorValue1 = analogRead(sensorPin);
Serial.println(sensorValue1);
digitalWrite(enable1, LOW);

delay(100);

// read the value from sensor A:
digitalWrite(enable2, HIGH);
sensorValue2 = analogRead(sensorPin);
Serial.println(sensorValue2);
digitalWrite(enable2, LOW);
Serial.println(“—————————————-“);
delay(1000);
}

Las conexión  de todos los sensores  queda pues como en la figura siguiente:

esquema

Finalmente una vez montado el circuito  solo nos queda  programar el ESP por ejemplo usando el código de más abajo.

No debemos olvidar  de cambiar el apikey con el de su cuenta de thingspeak, pues si no se hace NO  se podrán enviar datos a su canal

Es asimismo importante añadir el nombre SSID  de su red Wi-FI (esto es simplemente el nombre que aparece cuando se hace clic en la esquina derecha de Bottum a filtrar) así como añadir la contraseña de esta red wifi.

Si ha cargado el boceto se puede comprobar en el monitor serie cómo funciona. Basta con abrir el monitor pulsando CNTR + M.

*
This sketch is a combination of two other sketches:
1.
Plot DTH11 data on thingspeak.com using an ESP8266
April 11 2015
Author: Jeroen Beemster
Website: http://www.arduinesp.com
2.
Example sketch: adafruit BMP 085
Sensor api BMP180
*/
//library DHT22
#include

//library esp
#include

//library bmp180
#include
#include
#include

// replace with your channel’s thingspeak API key,
String apiKey = “”; //fill in the api key from thingspeak
const char* ssid = “”; //fill in your wifi name
const char* password = “”; //fill in your wifi password

const char* server = “api.thingspeak.com”;
#define DHTPIN 2 // what pin we’re connected to

DHT dht(DHTPIN, DHT22,15);
WiFiClient client;

int sensorPin = A0; // input for LDR and rain sensor
int enable1 = 15; // enable reading LDR
int enable2 = 13; // enable reading Rain sensor
int sensorValue1 = 0; // variable to store the value coming from sensor LDR
int sensorValue2 = 0; // variable to store the value coming from sensor Rain sensor
//————————–setup————————-
void setup() {

// declare the enable and ledPin as an OUTPUT:
pinMode(enable1, OUTPUT);
pinMode(enable2, OUTPUT);
Serial.begin(115200);
delay(10);

dht.begin();

WiFi.begin(ssid, password);

Serial.println();
Serial.println();
Serial.print(“Connecting to “);
Serial.println(ssid);
Serial.print(“……….”);
Serial.println();
WiFi.begin(ssid, password);

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(500);

}
Serial.println(“WiFi connected”);
Serial.println();

}
void loop() {
//————————–DHT22/DHT11————————-

float h = dht.readHumidity();
float t = dht.readTemperature();

if (isnan(h) || isnan(t)) {
Serial.println(“Failed to read from DHT sensor!”);
return;
}
Serial.print(“Temperature: “);
Serial.print(t);
Serial.print(” degrees Celcius “);
Serial.println();

Serial.print(“Humidity: “);
Serial.print(h);
Serial.print(“%”);
Serial.println();

//— extra—- you can measure dew point with the temperature and the humidity

double gamma = log(h/100) + ((17.62t) / (243.5+t));
double dp = 243.5
gamma / (17.62-gamma);

Serial.print(“Dew point: “);
Serial.print(dp);
Serial.print(” degrees Celcius “);
Serial.println();

//————————–BMP180————————

if(!bmp.begin()) {
Serial.print(“Failed to read from BMP sensor!!”);
while(1);
}

sensors_event_t event;
bmp.getEvent(&event);

Serial.print(“Pressure: “);
Serial.print(event.pressure);
Serial.println(” hPa”);

float temperature;
bmp.getTemperature(&temperature);
Serial.print(“Temperature: “);
Serial.print(temperature);
Serial.println(” degrees Celcius “);

//— extra—-you can measure the altitude with the temperature and the air pressure

float seaLevelPressure = 1015;
Serial.print(“Altitude: “);
Serial.print(bmp.pressureToAltitude(seaLevelPressure,event.pressure));
Serial.println(” m”);

//————————–LDR————————-

digitalWrite(enable1, HIGH);
sensorValue1 = analogRead(sensorPin);
sensorValue1 = constrain(sensorValue1, 300, 850);
sensorValue1 = map(sensorValue1, 300, 850, 0, 1023);
Serial.print(“Light intensity: “);
Serial.println(sensorValue1);
digitalWrite(enable1, LOW);
delay(100);

//————————–Rain Sensor————————-

digitalWrite(enable2, HIGH);

delay(500);
sensorValue2 = analogRead(sensorPin);
sensorValue2 = constrain(sensorValue2, 150, 440);
sensorValue2 = map(sensorValue2, 150, 440, 1023, 0);

Serial.print(“Rain value: “);
Serial.println(sensorValue2);
Serial.println();
delay(100);

digitalWrite(enable2, LOW);

//————————–thingspeak————————-

if (client.connect(server,80)) { // “184.106.153.149” or api.thingspeak.com
String postStr = apiKey;
postStr +=”&field1=”;
postStr += String(t);
postStr +=”&field2=”;
postStr += String(h);
postStr +=”&field3=”;
postStr += String(dp);
postStr +=”&field4=”;
postStr += String(event.pressure);
postStr +=”&field5=”;
postStr += String(temperature);
postStr +=”&field6=”;
postStr += String(sensorValue1);
postStr +=”&field7=”;
postStr += String(sensorValue2);
postStr +=”&field8=”;
postStr += String(bmp.pressureToAltitude(seaLevelPressure,event.pressure));
postStr += “\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n”;

client.print(“POST /update HTTP/1.1\n”);
client.print(“Host: api.thingspeak.com\n”);
client.print(“Connection: close\n”);
client.print(“X-THINGSPEAKAPIKEY: “+apiKey+”\n”);
client.print(“Content-Type: application/x-www-form-urlencoded\n”);
client.print(“Content-Length: “);
client.print(postStr.length());
client.print(“\n\n\n\n\n\n\n\n”);
client.print(postStr);

}
client.stop();
// thingspeak needs minimum 15 sec delay between updates
delay(20000);
}

Weather_station_for_instructables.inoWeather_station_for_instructables.ino

Todo el conjunto se puede meter en un pequeña caja .  El sensor de DHT y el sensor de BMP pueden posicionarse en el lado de la caja cubriendo los dos sensores con un poco de múltiplex para que la lluvia no pudo influir en las lecturas
Asimimos Thingspeak tiene un montón de opciones de plugin. Uno de ellos es que es posible hacer que los medidores  los publique en su página web de thingspeak   en la pestaña ‘vista privada’ de Thingspeak. Se pueden  vincular los medidores de su sitio web privado  mediante el uso de un iframe que tiene que estar conectado a Thingspeak para poder ver los medidores.

Fuente   aqui