Lab 8 - Monitoreo y Control en La Nube - AQP

CIENCIAS BÁSICAS APLICADAS

Laboratorio de Electricidad 8

Internet de las Cosas (IoT) Monitoreo y Control en la Nube.

PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR

Laboratorio de Ciencias Básicas Aplicadas – Lab. 8_______ 8________________ ___________ __ ________

___TECSUP

Internet de las Cosas (IoT) Monitoreo y Control en la nube OBJETIVO Monitorear variables y controlar actuadores con dispositivos IoT, usando la nube a través de App. INTRODUCCIÓN TEÓRICA A. LA NUBE. La nube de Internet es un nuevo modelo de uso de los equipos que tienen la capacidad de inte interc rcam ambi biar ar inf informa ormacción. ión. Trasl raslad adaa part partee de tus tus arc archiv hivos y prog progra rama mass a un conju onjunt ntoo de servidores a los que puedes acceder a través de Internet. La computación en la nube (del (del ingl ingléés cloud loud compu omputting) ing),, conoc onocid idaa tamb tambié iénn como omo serv servic icio ioss en la nube, ube, informática en la nube, nube de cómputo, nube de conceptos o simplemente "la nube" ube",, es un para paradi digm gmaa que que perm permit itee ofre ofrece cerr serv servic icio ioss dive divers rsos os para para el man manejo ejo de la información a través de una red, que usualmente es Internet.

Figura 1: La nube La compu omputa taci ción ón en la nube impl implic icaa move moverr part partee del del trab trabaajo desd desdee tu equ equipo ipo o red red de equi equipo poss loc locales ales a serv servid idor ores es remo remoto tos. s. Estos stos serv servid idor ores es almac lmacen enaan los los dato datoss y prog progra rama mass que que necesitas para trabajar, de manera que es posible acceder a ellos desde cualquier dispositivo conectado a internet en cualquier parte del mundo. 8


___TECSUP

Figura 2: Acceder a cualquier dispositivo conectado a internet en cualquier parte del mundo B. ARQUIT ARQUITECT ECTURA URA Y DISPOSI DISPOSITIVO TIVOS S USADOS. USADOS. A continuación mostramos de manera gráfica la arquitectura usada para el manejo de la información desde el módulo IoT hasta el aplicativo que que se ha realizado usan sando una plataforma en la nube.

Figura 3: Arquitectura a usar Para poder gestionar el envío y recepción de la información haremos uso de varios dispositivos tales como los contenidos en el módulo IoT y que se muestran a continuación.

9


___TECSUP

La primera parte conformada por la PC el Arduino Mega 2560 y la tarjera de nos permite usar transmitir datos mediante una conexión Wifi, esto se muestra en la figura siguiente.

Figura 4: Dispositivos contenidos en el módulo IoT Arduino Mega 2560: es una tarjeta de desarrollo open-source construida con un mic microco roconntrol trolad ador or mode modelo lo Atme Atmega ga22560 que que pose poseee pin pines de entra ntrada dass y sali salida dass (E/S E/S), anal analóg ógic icas as y digi digita tale les. s. Esta Esta tarje arjeta ta es prog progra rama mada da en un ento entorn rnoo de desa desarr rrol ollo lo que que ha sido sido impl implem emeenta ntado el len lengua guaje Proc Proces essi sinng/Wi g/Wiri ring ng.. Sobre obre el cual cual se prog progra rama ma en una una versión de C++ (AVR-LibC).

Figura 5: Arduino Mega 2560 El ESP8266: Es un SoC (sytem on chip) fabrica icado por la compañía china Espressif. Este SoC agrupa distintos componentes en un mismo integrado, siendo los principales un procesador de 32 bits y un chip WiFi con gestión de pila TCP/IP.

10


___TECSUP

Figura 6: ESP8266 En resumen el ESP8266 es un chip que integra en un encapsulado un procesador de propósito general con conectividad WiFI completa. El proc proces esad ador or inte integr grad adoo en el ESP8 SP8266 es un Ten Tensili silica ca L106 L106 de 32-bi 2-bits ts con con arqu arquit itec ectu tura ra RISC RISC que funciona a una velocidad de 80Mhz, con una velocidad máxima de 160Mhz. El ESP8266 no incorpora memoria Flash dentro del SoC, por lo que tiene que ser proporcionada por el módulo en el que se monta. La conexión entre la memoria se realiza por QSPI pero, su uso es transparente para nosotros.

Figura 7: Arquitectura interna del ESP8266 C. DISPOS DISPOSITIV ITIVOS OS ACTUAD ACTUADORE ORES. S. Para el laboratorio los dispositivos actuadores a usar serán: Relé Relé:: Dispo isposi siti tivvo elect lectro roma magn gnét étic icoo que que, estim stimul ulad adoo por por una corri orrien ente te eléc eléctr tric icaa muy muy débi débil,l, abre o cierra un circuito en el cual se disipa una potencia mayor que en el circuito estimulador.

Figura 8: Relé 11


___TECSUP

En la tarjeta se encuentran montados 4 relés con sus respectivas borneras de mando y fuerza.

Figura 9: Módulo de 4 relés Luminaria: Se usará una luminaria de 12 voltios como fuente de calor y de luz.

Figura 10: Foco de 12 Voltios Ventilador: Usaremos un ventilador también como elemento actuador para poder variar el comportamiento del sensor de temperatura.

Figura 11: Ventilador EQUIPOS Y MATERIALES tem 1 2 3 4 5 6

Descripción Módulo IoT PC con el software Arduino IDE Cables de conexión PC – Módulo IoT Fuente de 12 voltios para Módulo IoT Conexión a Internet mediante Wifi Cuenta en BLYNK

12

Cantidad 1 1 1 1 1


___TECSUP

RECOMENDACIONES Para la ejecución de sus actividades tome en cuenta lo siguiente: a) Tenga present presentee siempre las las recomendaci recomendaciones ones de segurida seguridadd durante durante su trabajo. trabajo. b) Realice Realice primero primero las conexiones conexiones del del circuito circuito base, una una vez culminad culminado, o, instale instale los instrumentos de medición requeridos. c) Desarrolle Desarrolle las activida actividades des programadas, programadas, anotand anotandoo sus observacione observacioness y conclusiones. conclusiones. d) Al culminar culminar su trabajo, trabajo, apague apague sus instrume instrumentos ntos y equipos, equipos, ordénelos, ordénelos, ubique ubique adecuadamente su silla y espere la orden para retirarse del ambiente de trabajo. NOTA: Ante cualquier duda, consulte al profesor encargado. Por ninguna razón consulte al compañero o tome decisión por iniciativa propia. DESARROLLO DE ACTIVIDADES 1. CONFIGURACIÓN DEL MÓDULO ESP8266 VÍA ARDUINO MEGA 2560. Para hacer la conexió xión a internet del esp8266 mediante WIF WIFI tenemos que seguir los pasos sos siguientes: Primero, configuración del esp8266 module: esta configuración lo podemos hacer con comando AT mediante el puerto serial de un Arduino (mega). Para ello es necesario implementar el siguiente esquemático.

Figura 12: Diagrama de conexiones Arduino Mega 2560 y ESP8266 Arduino Pins RX1 (19) TX1 (18) 3.3 V 3.3 V GND

ESP8266 Pin TX RX EN or CH_PD VCC GND

13

Laboratorio de Ciencias Básicas Aplicadas – Lab. 8________ 8_________________ __________ _ ________

___TECSUP

La primera etapa para realizar la experiencia es interconectar los elementos a usar y que herramientas que se requieren para ello, tanto de software como de hardware. La siguiente figura muestra un diagrama de los elementos que lo componen.

Figura 13: Elementos componentes de la experiencia.

La PC a usar debe tener instalado el programa Arduino IDE el cual se puede descargar gratuitamente de la siguiente dirección: https://www.arduino.cc/en/main/software La PC debe de conectarse a la tarjeta Mega 2560 mediante un cable USB de terminales A y B del tipo macho.

Figura 14: Cable USB tipo A, B Macho El módulo IoT también será conectada a una fuente DC de 12 voltios mediante la entrada tipo Jack.

Figura 15: Entrada tipo Jack

14


___TECSUP

. CONEXIÓN DE ARDUINO MEGA A LA NUBE BLYNK

1

En esta experiencia se realizará el procedimiento para realizar la conexión del módulo IoT a un servidor en la nube para poder a través del servidor BLYNK intercambiar datos desde cualquier dispositivo remoto mediante un una aplicación (App) cargada en el dispositivo remoto. Para poder realizar la conexión, necesitamos tener instalado las librerías del BLINK para el Arduino, el procedimiento a seguir es:

Instalación de librerías y conexión a blynk: Para hacer la conexión es necesario instalar librerías, estos pasos e instalaciones también lo podemos encontrar en la página oficial de blynk. https://www.blynk.cc/getting-started/

Los pasos a seguir en el procedimiento de ejecución son: Paso 1

Descargar la aplicación BLINK para Android o IOS. En “Play store” lo podemos encontrar BLINK para Android.

Paso 2

Obtener el “TOKEN de autenticación”. Para conectar cada proyecto realizado en la aplicación Blink y su hardware, necesita un token de autenticación. para ello se tiene que seguir los siguientes pasos: • Crear una nueva cuenta en la aplicación Blynk. para crear la cuenta utilizamos un correo electrónico y asignamos una clave.

15


Paso 3

Crear un nuevo proyecto. Luego elige el tablero y la conexión que usarás. dispositivo (Arduino mega) y conexión(wifi).

Paso Paso 4

Una Una vez cre creado ado el proy proyec ectto, rec recibir ibirem emos os un toke token n de au aute tent ntic icac ació ión n por por corr correo eo electrónico.

16

___TECSUP


___TECSUP

Paso Paso 5

•Re •Revise vise su ban bandeja deja de ent entrada rada de corr correo eo electrónico y encuentre el token de autenticación.

Paso 6

Saltar al paso 8s i ya está instalada la Sigue las instrucciones: librería Blynk. Instale la biblioteca 1. Descarga el último archivo .zip de BLYNK. Descárguelo del siguiente enlace: la versión. https://github.com/blynkkk/blynk-library/rel 2. Descomprimirlo Notará que el eases/tag/v0.5.4 . archivo contiene varias carpetas y varias bibliotecas. Library biblioteca Blynk debe instalarse 3. Copie todas estas bibliotecas en manualmente. su_sketchbook_folder de Arduino IDE. En nuestra caso ya estas bibliotecas han Para encontrar la ubicación de sido instaladas. Verifiquelo en el paso su_s su_ske ketc tchb hboo ook_ k_fo fold lder er,, vaya vaya al menú menú siguiente. superior en Arduino IDE: DE: Archivo -> Preferencias (si está usando Mac OS, vaya a Arduino → Preferencias).

Paso 7

La estructura de su your_sketchbook_folder ahora debería verse así, junto con sus otros bocetos (si los tiene):

☝

Tenga en cuenta que las bibliotecas deben ir a bibliotecas y herramientas a herramientas. Si no tiene una carpeta de herramientas, puede crearla usted mismo.

Paso 8

En siguiente enlace podemos encontrar el constructor del código donde podemos realizar configuraciones de acuerdo con nuestro hardware. https://examples.blynk.cc/?board=ESP8266& shield=ESP8266%20WiFi&example=GettingSt arted%2FBlynkBlink

Paso 9

Para poder programar el Arduino Mega BLYNK utilizarmos el generar de plantillas, con los siguientes parametros.

17

Laboratorio de Ciencias Básicas Aplicadas – Lab. 8________ 8_________________ __________ _ ________ Paso 10

Paso

11

Copiar

la plantilla en el Boton "COPY EXAMPLE" •

Crear un programa nuevo en Arduino, Arduino, guardelo como BLYNK_TECSUP.ino,, BLYNK_TECSUP.ino borrar el programa inicial y pegar el programa de la plantilla.

Debemos tener lo siguiente Paso 12

Buscar en el programa del Arduino las siguiente lineas y cambiarlas por la muestra. Luego de modificarlo, grabar el programa en el arduino.

Paso 13

En el software de BLYNK del movil crear un nueva variable

Paso

14

Escoja el Value Display

18

___TECSUP

Laboratorio de Ciencias Básicas Aplicadas – Lab. 8________ 8_________________ __________ _ ________ Paso 15 •Configurar la variable con los siguientes

parametros, parametros, y retroceder para ejecutar el programa.

Paso

16 Ejecupara la aplicacion el BLYNK, y lo que debe obtener es un digito que varia cada segundo, que seria la variable de tiempo de ejecucion del arduino.

19

___TECSUP


___TECSUP

. MONITOREO Y CONTROL DESDE LA NUBE. En la tercera parte de la experiencia usaremos los elementos actuadores y la interfaz para los actuadores, mostrados en la figura siguiente.

2

Figura 14: Equipos usados en la experiencia 2 Usando la interconexión con BLYNK realizaremos los siguientes pasos: Paso 1 Paso 2

Cree un nuevo proyecto en BLYNK y colocarle el nombre de P1. Abrir el archivo BLYNK_AQP.ino BLYNK_AQP.ino

Compile el programa para que descartes que no tiene errores. Para ello use el icono marcado. Paso 3

Paso 4

El proyecto P1 en BLYNK ; le envio un nuevo TOKEN AUTH, cambialo en el archivo del Arduino y compilalo. compilalo.

Luego de compilar debemos descargar el programa al Arduino usando el icono señalado.

21


Paso 5

El proyecto creado se verá como se muestra en la figura. Para añadir objetos de interacción pulsar en el icono mostrado.

Paso 6

De la lista añadiremos dos botones: “Button”.

Paso 7

A los botones añadidos los configuraremos para que de la siguiente manera:

Nombre

22

___TECSUP

Pin

VENTILADOR VENTILADOR

V0

LAMPARAS

V1


VENTILADOR

V0

___TECSUP

---------------------->>

------------------------------->>

Repetir para el otro botón. Configurar en modo interruptor ----------------------------------------->> Para ambos botones. Paso 8

Para activar el modo de funcionamiento de la aplicación pulsar el icono mostrado:

Paso 9

Pulsar el botón VENTILADOR :

¿Se genera algún efecto en ventilador del módulo IoT?

el

Paso 10 Si su respuesta es NO, llamar al profesor y verificar juntos el icono de conectividad de su dispositivo. Si su respuesta es SÍ pase al paso siguiente. Paso 11 Pulsar el botón LAMPARAS:

¿Se activan los focos y los relés?

Si la respuesta es SÍ entonces usted ha realizado un el proceso de interconexión usando la nube, y ha dado el primer paso en la cuarta revolución industrial. INDUSTRIA 4.0

23


___TECSUP

Cuestionario 1. Realice un diagrama explicando el procedimiento seguido seguido para la interconexión del módulo IoT con la nube. ………………………………………………………………………………………………………………………………..… ……….………………………………………………………………………………………………………………….…… ………………….…………………………………………………………………………………………………………. 2. Explique cómo configurar configurar la aplicación en el dispositivo para poder realizar, monitoreo monitoreo del parámetro de temperatura y mando para encender y apagar las luminarias y el ventilador. ……………………………………………………………………………………………………………………………..…… ……….……………………………………………………………………………………………………………….……… ………………….…………………………………………………………………………………………………….……

24


___TECSUP

ESTUDIOS GENERALES Rúbrica Resultado:

c: Los estudiantes conducen pruebas y mediciones, analizan e interpretan sus resultados para evaluar y mejorar sistemas.

Criterio de desempeño:

c1: Realiza pruebas a componentes, equipos y sistemas eléctricos.

Curso:

CIENCIAS CIENCIAS B SICAS APLICADAS APLICADAS - ELECTRICID ELECTRICIDAD AD Laboratorio 7: Internet de las Cosas (IoT). Medición de variables.

Actividad: Nombre y apellido del alumno: Sección:

Documento de evaluación Laboratorio: X

Fecha: Taller:

Ciclo: Ciclo:

1

Semana:

7

Periodo:

2019 – 1

Docente: Proyecto:

Trabajo:

Otros:

Excelente

Bueno

Requiere mejora

No aceptable

Identifica los equipos e instrumentos, reconoce las funciones de cada uno de ellos. Realiza mediciones correctamente. Termina en el tiempo estimado las experiencias planteadas.

3

2

1

0

2

1,5

1

0

Demuestra conocimientos acerca de los temas tratados (prueba oral/escrita, intervenciones).

5

3

1

0

Organiza y presenta la información tomada en la experiencia del laboratorio usando herramientas de análisis (gráfico de tendencias, cuadros de errores, etc).

2

1

0,5

0

Presenta análisis crítico (introducción, resultados, conclusiones).

3

2

1

0

Realiza preguntas durante la experiencia y resuelve de manera adecuada los inconvenientes en la ejecución ej ecución del laboratorio.

3

2

1

0

Trabaja con orden e iniciativa, respetando las normas de clase.

2

1,5

1

0

CRITERIOS A EVALUAR LABORATORIO

INFORME

ACTITUDES

Puntaje total: Comentario al alumno: DESCRIPCIÓN DE LA EVALUACIÓN Excelente Completo entendimiento y realización de la actividad, cumpliendo todos los requerimientos. Bueno Entiende y realiza la actividad cumpliendo la mayoría de los requerimientos. Requiere mejora Bajo entendimiento de la actividad cumpliendo pocos de los requerimientos. No aceptable No demuestra entendimiento de la actividad.

25


26

___TECSUP

Lab 8 - Monitoreo y Control en La Nube - AQP

Recommend Documents