SISTEMA DE
ILUMINACIÓN NOCTURNA AUTOMATIZADA.
Autores.
Jairo
Ojo. Kennedy Pérez. Jorge Morales.
RESUMEN.
Este proyecto consiste en el
desarrollo y mejoramiento de los sistemas de iluminación que actualmente
conocemos. Como es el caso de un pasillo oscuro donde es alumbrado o iluminado
por una serie de lámparas las cuales están encendidas por largo tiempo e
iluminando con mucha intensidad constantemente. por este motivo planteamos un
sistema de iluminación totalmente automatizado e innovador para obtener un
mayor rendimiento, así como también un mejor desempeño tanto como en la parte
eléctrica y electrónica. Implementando así unas series de lámparas de tipo led
las cuales van a funcionar el encendido y apagado por medio de una
fotorresistencia (en este caso usamos una LDR) que posteriormente se va a
conectar a un control de mando de un microcontrolador (para este caso
utilizamos un arduino UNO R3) para tener un control totalmente automatizado de
lo que tiene que ver con la intensidad de iluminación y de igual forma el
debido encendido y apagado de estas lámparas de tipo led. Por lo tanto, tuvimos
que realizar un código de programación para que pudiéramos realizar nuestro
objetivo principal que es el control de la intensidad de iluminación, encendido
y apagado de estas lámparas tipo led. Cabe destacar y decir que para el
desarrollo del circuito utilizamos un sensor o fotorresistencia (LDR) el cual
va a cumplir la función de detectar la presencia de la luz natural o artificial
(como si fuera una fotocelda) para así de esta forma cumplir la función
correctamente ya que de esta forma tendrá que aumentar la intensidad de
iluminación de estas lámparas. De tal forma que cuando la fotorresistencia
detecte total oscuridad enciendan totalmente las lámparas y cuando detecte algo
de luz estas lámparas estarán en modo de que disminuirá su intensidad para así
no gastar mucha energía y también tener mayor comodidad a las personas que se
encuentren o pasen por estos pasillos.
PALABRAS
CLAVES.
LED´s, Microcontrolador, Arduino,
Fotorresistencia LDR, Iluminación, Automatización, Control.
SUMMARY.
This project consists of the
development and improvement of the lighting systems that we are currently
familiar with. As is the case of a dark corridor where it is illuminated or
illuminated by a series of lamps which are lit for a long time and illuminating
with great intensity constantly. For this reason we propose a totally automated
and innovative lighting system to obtain a greater performance, as well as a
better performance as much as in the electrical and electronic part.
Implementing a series of led-type lamps which will operate the on and off by
means of a photoresist (in this case we use an LDR) that will later be
connected to a control of a microcontroller (for this case we use An arduino
UNO R3) to have a fully automated control of what has to do with the intensity
of illumination and likewise the due on and off of these led type lamps.
Therefore, we had to make a programming code so that we could realize our main
objective that is the control of the intensity of lighting, on and off of these
lamps type led. It is noteworthy and say that for the development of the
circuit we use a sensor or photoresist (LDR) which will fulfill the function of
detecting the presence of natural or artificial light (as if it were a
photocell) in order to fulfill the function Properly as this will have to
increase the illumination intensity of these lamps. So that when the
photoresist detects total darkness turn on the lamps totally and when some
light is detected these lamps will be in a way that will decrease its intensity
so as not to waste much energy and also to have greater comfort to the people
who are or pass through These corridors.
KEYWORDS.
LEDs, Microcontroller, Arduino, LDR
Photoresistance, Lighting, Automation, Control.
INTRODUCCIÓN.
En este informe vamos a realizar un
sencillo medidor de luz con nuestro arduino, utilizaremos un arduino con
fotorresistencia LDR y mostraremos el resultado en la computadora, así como
como en un grupo de leds. El objetivo de este proyecto es aprender como
conectar sensores que varían su resistencia dependiendo de una magnitud física.
Un ejemplo de este tipo de sensores es el LDR o fotorresistencia, también
estudiaremos el funcionamiento de este componente y su conexión con la tarjeta
o placa de arduino UNO R3 mediante un divisor resistivo. Es decir, mediante
resistencias que se encuentran conectados a los leds y que posteriormente salen
hacia la tarjeta o placa de arduino R3.
En la actualidad existen muchos
edificios, lugares comerciales o hasta casa residenciales las cuales cuentan
con múltiples lámparas que cumplen una función muy importante la cual es
iluminar y tener de cierta forma tener mayor visibilidad para transitar por
pasillos oscuros, pero el constante encendido o al estar siempre encendida
estas lámparas se deterioran por el gran porcentaje de utilización es decir que
por permanecer todo el tiempo encendido se desgasta y se deterioran estas
lámparas. Por lo tanto, en el desarrollo de este proyecto se planteará un
prototipo y todo el procedimiento que se realizó para el funcionamiento satisfactorio
de un sistema de iluminación totalmente automatizado. Hay que destacar que los
principales objetivos de este proyecto será el de brindar una mayor comodidad a
los habitantes del lugar o a las personas que frecuentan mucho estas áreas. De
igual forma también brindar mayor ahorro de energía y también evitar el daño
constante de lámparas para así tener un poco más de ahorro en la parte
económica. Con respecto en la parte de electricidad y electrónica automatizada
del proyecto podemos decir que se trata de la instalación de una serie de
lámparas de tipo led controladas por un microcontrolador para así tener el
control correcto de la intensidad y también el encendido y apagado de estas
lámparas mediante la presencia de luz detectada por la fotorresistencia es
decir que a medida que va oscureciendo las lámparas van a aumentar la
intensidad o a iluminar por completo.
MATERIALES
UTILIZADOS.
Esta parte se trata de los materiales
utilizados para hacer el proyecto. A continuación, detallamos los materiales
que se han usado en este proyecto:
·
Arduino UNO.
·
Placa de Pruebas o
Protoboard.
·
Fotorresistencia
(LDR).
·
Potenciómetro
Rotatorio de 100 Kilo Ohmio.
·
Cinco Resistencias de
220 Ohmios.
·
Una Resistencia de 1
Kilo Ohmio.
·
Diodos Emisores de
Luz (LED).
·
Cables Telefónicos.
CONCEPTOS
BÁSICOS.
Para entender cómo funciona este
circuito y el programa que corre en la tarjeta arduino UNO debemos conocer 3
conceptos clave:
Fotorresistencia LDR: Componente
cuya resistencia varía sensiblemente con la cantidad de luz percibida. La
relación entre la intensidad lumínica y el valor de la resistencia no es
lineal. Se utiliza ampliamente para medir la iluminación en dispositivos
electrónicos que requieren un precio agresivo. Su comportamiento es el
siguiente:
·
Más luz = menor
resistencia eléctrica.
·
Menos luz = mayor
resistencia eléctrica.
Divisor de voltaje: Mediante un
par de resistencias en serie, es posible repartir la tensión suministrada
por la fuente entre las terminales de estas, en nuestro caso, el divisor se
utiliza con el LDR para obtener un voltaje variable de acuerdo a la cantidad de
luz percibida.
Conversión Analógico - Digital (ADC): Es
el proceso mediante el cual se convierte una magnitud física como un voltaje,
corriente, temperatura, etc. en un número binario (o señal digital) con el
propósito de facilitar su manejo por circuitos digitales como un CPU. El
arduino realiza este proceso para conocer la cantidad de luz percibida por el
LDR y poder procesarla numéricamente.
MÉTODOS
UTILIZADOS.
Circuito
del proyecto: El circuito fue realizado en una
placa de prueba protoboard. Las cuales colocamos los diferentes componentes que
se nos pide en la lista de materiales para crear la unión o interconexión de
los mismos.
Sensor:
El sensor que se utilizó para la
elaboración y el buen desarrollo del proyecto es una fotorresistencia (LDR). La
cual cumple la función de detectar oscuridad para que de esta forma se ponga en
práctica su principal objetivo de funcionamiento que es el de mandar o ejecutar
la orden de encender y apagar los leds de tal manera que valla detectando la
oscuridad. Es decir que a medida que se va oscureciendo el lugar estos leds
enciende con mayor intensidad.
Sistema
de control: El sistema de control se debe al
microcontrolador (arduino UNO R3) el cual es activado y ejecutado por medio de
un código de programación y de control que luego se compila y ejecuta en el
software (arduino) que está instalado en una computadora. El control por medio
de este sistema es más eficiente, innovador y de mejor desempeño es decir que
de igual forma también nos permite corregir y mejorar cualquier ajuste del
sistema y nos evita tantos cables sueltos. Este microcontrolador está asociado
con la fotorresistencia (LDR) y está conectado por medio de algunos circuitos
de comando.
Sistema
de iluminación: El sistema de iluminación que
utilizamos para la realización de este circuito se basa en la utilización de
leds los cuales conectamos en paralelo a las resistencias de 220 ohmios. Que
luego procedimos a soldar en pequeñas placas genómicas. Para así simular unas
lámparas leds que implementan el buen funcionamiento de este circuito y del
proyecto.
DESARROLLO
DEL PROYECTO DE SISTEMA DE ILUMINACIÓN AUTOMATIZADA.
Diagrama
esquemático.
En diagrama esquemático se mostrará
como ira conectado más específicamente cada componente electrónico y material
eléctrico por el cual es más sencillo de entender y desarrollar como va a
funcionar.
Figura N° 1. Diagrama
esquemático del sistema de iluminación automático.
Nota:
como mencionamos anteriormente en el diagrama esquemático podemos ver la
conexión del circuito más detallada a profundidad. Es decir que de cierta forma
es más entendible ya que como podemos observar los componentes están en sus
símbolos esquemático y se puede ver la conexión directa y su lógica. En la Figura N° 1. Podemos observar la placa o
tarjeta arduino UNO R3 y sus pines y claramente donde se van a conectar los
diferentes componentes como lo son los leds y sus respectivas resistencias de
220 Ohmios, así como también la fotorresistencia LDR con su resistencia de 1
kilo Ohmio y el respectivo potenciómetro para calibrar la calidad e intensidad
de luminosidad.
Diagrama
pictórico.
Debemos armar el circuito como se
muestra en el siguiente diagrama pictórico. Tomando en cuenta que los LED tienen
polaridad y hay que respetarla. De tal modo que el pin más largo va conectado a
la tarjeta arduino, mientras que el pin más corto va con una resistencia a
tierra, la resistencia también puede colocarse sin problema entre el ánodo del
led y el arduino (del lado positivo del led) como se muestra a continuación:
Figura N° 2. Diagrama
pictórico del sistema de iluminación automático.
Nota:
cómo podemos observar en la imagen de la Figura
N° 2. Realizamos un montaje simulado en la plataforma de Fritzing de como
arma este circuito haciendo las diferentes conexiones correctas y utilizando
los componentes electrónicos y materiales eléctricos indicados anteriormente en
la lista de materiales. Podemos observar que colocamos en un respectivo
protoboard una serie de 5 leds las cuales están conectas de forma que los
ánodos de los diodos están conectados cada uno a las resistencias de 220 ohmios
que posteriormente irán conectadas a los pines de salidas del microcontrolador
(arduino UNO R3) y sus respectivos cátodos van conectado a ground o a tierra. Y
de igual forma se va alimentar de los 5 Voltios en corriente continua o
corriente directa que genera la tarjeta o placa de arduino UNO R3.
Código
de programación para el software de arduino.
A continuación, se explicará el
código: Primero se preparan los pines de salida donde están conectados los
leds, el pin de entrada donde se conecta el divisor resistivo y el puerto serie
para la comunicación. A continuación, se ejecuta un ciclo infinito en el que se
lee el valor del voltaje en el pin del LDR y se accionan los leds según
correspondan. También transmitimos el valor leído de la tarjeta de arduino UNO
R3 a la computadora a través del puerto serie de nuestra tarjeta arduino.
Código N° 1. Programación
para el Sistema de Iluminación.
Para probar nuestro flamante medidor
de luz, solamente debemos colocarlo sobre una fuente de luz y verificar que los
leds se encienden conforme aumenta la cantidad de luz. En la terminal, también
podremos ver cómo va cambiando el valor de la conversión analógico a la
digital.
CONCLUSIÓN.
Ya realizado este proyecto de sistemas
eléctrico y de automatización llegamos a la conclusión de que el desempeño de
controlar lámparas de manera automática es muy favorable para las grandes
poblaciones que existen en nuestro país ya que al implementar lámparas de tipo
led disminuye mayor la cantidad de energía utilizada. Es decir que es más
fiable y económico para empresas o residencias, locales u otros centros.
En el desarrollo de este proyecto
pusimos en práctica conocimientos adquiridos durante los cinco semestres dados
de clase utilizamos el software de Arduino y el microcontrolador Arduino UNO R3
que ya conocemos y es un poco más confiable para nosotros ya que hemos hecho
múltiples laboratorios proyectos etc…
Hay que mencionar que el desempeño de
la fotorresistencia LDR es muy interesante ya que funciona como una fotocelda y
es un componente muy útil en los sistemas de iluminación y para desarrollar
otros proyectos porque no.
En cuanto al funcionamiento del
proyecto debemos mencionar que sus componentes conectados correctamente fuero
la base fundamental para realizar la función de encender y apagar correctamente
el sistema.
Este aprendizaje nos sirve para el
desarrollo de nosotros como profesionales en esta carrera y para adquirir
mayores destrezas en el campo laboral en esta rama de la ingeniería eléctrica –
electrónica.
REFERENCIAS
BIBLIOGRÁFICAS.
Información y conceptos de los
componentes utilizados en el desarrollo de este proyecto:
Datos obtenidos de páginas en la web.
ANEXOS.
Video de exposición del proyecto:
