{"id":9045,"date":"2018-08-27T14:59:00","date_gmt":"2018-08-27T14:59:00","guid":{"rendered":"http:\/\/domosistemas.com\/?p=9045"},"modified":"2018-08-27T14:59:00","modified_gmt":"2018-08-27T14:59:00","slug":"como-crear-desde-cero-un-multisensor-de-viento-lluvia-y-luminosidad-para-eedomus-parte-ii","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/domosistemas.com\/?p=9045","title":{"rendered":"C\u00f3mo crear desde cero un multisensor de viento, lluvia y luminosidad para eedomus (Parte II)"},"content":{"rendered":"

Segunda parte de nuestro tutorial “por entregas” sobre c\u00f3mo\u00a0construir desde la nada un multisensor de viento, lluvia y luminosidad<\/strong> con vistas a su integraci\u00f3n en el controlador dom\u00f3tico eedomus.<\/p>\n

En la primera parte del tutorial<\/a>, os\u00a0describ\u00ed los elementos que \u00edbamos a necesitar <\/strong>para construir el sensor. Hoy, en esta nueva entrega, vamos a hablar del modo de funcionamiento del anem\u00f3metro y voy a describiros de forma detallada la conexi\u00f3n de los distintos sensores a la Raspberry Pi.<\/p>\n

\"Anem\u00f3metro\"<\/p>\n

 <\/p>\n

El anem\u00f3metro<\/h3>\n

Merece la pena dedicar unas l\u00edneas al funcionamiento interno del anem\u00f3metro<\/strong>. En el eje al que est\u00e1n sujetas las tres cazoletas que lo hacen girar con el viento, hay un im\u00e1n que al girar pasa delante de un peque\u00f1o interruptor magn\u00e9tico de leng\u00fceta (\u201creed switch<\/em>\u201d) que, estando normalmente abierto, se cierra cuando pasa el im\u00e1n por delante (o puede ser al rev\u00e9s: estando normalmente cerrado, se abre por efecto del campo magn\u00e9tico que crea el im\u00e1n al pasar por delante).<\/p>\n

\"Esquema<\/p>\n

El resultado es que, en cada vuelta del eje, el interruptor se cierra (o se abre) dos veces. En la figura he representado el interruptor y el im\u00e1n. Si adem\u00e1s hacemos un peque\u00f1o circuito como el representado en esa figura, cuando el interruptor est\u00e1 abierto, la tensi\u00f3n en el punto Va<\/strong> es de 3,3 voltios por no circular corriente por la resistencia R<\/strong> (llamada de \u201cpull-up<\/em>\u201d o de referencia). Cada vez que el interruptor se cierra, circula corriente por el circuito, cae tensi\u00f3n en la resistencia R\u00a0<\/strong>y el punto Va<\/strong> tiene una tensi\u00f3n de 0 voltios. Si representamos la tensi\u00f3n Va<\/strong> frente al tiempo, obtenemos un tren de pulsos<\/em> como el que se muestra en el gr\u00e1fico, donde hemos supuesto que el anem\u00f3metro ha tardado un segundo en girar una vuelta.<\/p>\n

\"Gr\u00e1fico<\/p>\n

N\u00f3tese que, para tener una referencia, hemos supuesto que el interruptor es del tipo NO (normalmente abierto)<\/strong>. Esto ha dado lugar a dos pulsos en ese tiempo. N\u00f3tese que si el interruptor fuese del tipo NC (normalmente cerrado), los pulsos se invertir\u00edan: donde el pulso est\u00e1 a 0 voltios estar\u00eda a 3,3 voltios y viceversa, pero ser\u00edan igualmente dos en cada vuelta.<\/p>\n

El programa tendr\u00e1 que contar el n\u00famero de pulsos<\/strong> que se producen en un tiempo determinado. Veremos despu\u00e9s que el programa contar\u00e1 transiciones de bajada (o de subida) en la tensi\u00f3n Va<\/strong>, valores que coinciden (cada pulso tiene una transici\u00f3n de bajada).<\/p>\n

Y ahora \u00bfc\u00f3mo convertimos ese n\u00famero en una velocidad de viento? Si, por ejemplo, contamos N<\/strong> pulsos en un segundo, se corresponden con N\/2<\/strong> vueltas por segundo. Y como el radio de las cazoletas del anem\u00f3metro es de 4 cm, ese contador de N<\/strong> se traduce en:<\/p>\n

\"Ecuaci\u00f3n<\/p>\n

o bien<\/p>\n

\"ecuaci\u00f3n<\/p>\n

Este valor, aunque es el que emplearemos, no deja de ser una aproximaci\u00f3n, ya que solamente hemos considerado que el viento empuja en cada instante las cazoletas que est\u00e9n a su favor, despreciando el efecto de frenado en las dem\u00e1s, que giran contra el viento en ese instante. En definitiva, la velocidad real del viento ser\u00e1 superior<\/strong> a la obtenida con esta f\u00f3rmula \u2014siendo su obtenci\u00f3n exacta un problema complejo de aerodin\u00e1mica\u2014. Nosotros podr\u00edamos obtener una aproximaci\u00f3n m\u00e1s ajustada utilizando un factor corrector en la f\u00f3rmula:<\/p>\n

\"F\u00f3rmula<\/p>\n

aunque para obtenerlo necesitar\u00edamos colocar el anem\u00f3metro junto a otro bien calibrado y a partir de lecturas simult\u00e1neas de ambos obtener el valor necesario para el factor corrector. Como no necesitamos una lectura precisa de la velocidad<\/strong>, sino tener una referencia para recoger los toldos, nos quedaremos con la aproximaci\u00f3n dada, sin factor de correcci\u00f3n, y de forma emp\u00edrica determinaremos a partir de qu\u00e9 velocidad queremos recoger los toldos.<\/p>\n

Conexi\u00f3n de los sensores a la Raspberry Pi<\/h3>\n

Describamos ahora el puerto de entradas\/salidas de la Raspberry Pi, que se muestra en la figura. Puede observarse que hay unos pocos \u201cpines<\/em>\u201d con la tensi\u00f3n de alimentaci\u00f3n de la Raspberry Pi, 5 voltios (pines 2 y 4), con la tensi\u00f3n de referencia de 1<\/strong> de los circuitos digitales, 3,3 voltios (pines 1 y 17) o con la tensi\u00f3n de referencia de 0<\/strong>, 0 voltios, que adem\u00e1s tiene la funci\u00f3n de masa<\/em> (GND<\/strong>) de la alimentaci\u00f3n (pines 6, 9, 14, 20, 25, 30, 34 y 39). El resto de los pines pueden configurarse por software<\/em> como entradas o como salidas, pudiendo algunos de ellos tener asignadas otras funciones espec\u00edficas: por ejemplo, los pines 3 y 5 se emplean para establecer el bus I\u00b2C que necesitaremos para el sensor de luminosidad. En el esquema de la figura se ve que algunos pines tienen varias nomenclaturas. Por ejemplo, el pin 29 tambi\u00e9n se denomina BCM<\/strong> 5 o GPIO<\/strong> 5. Esto habr\u00e1 que tenerlo en cuenta despu\u00e9s en la programaci\u00f3n, ya que la librer\u00eda que usaremos permite referirnos a un pin por una denominaci\u00f3n u otra.<\/p>\n

\"Raspberry<\/p>\n

Es importante destacar que los pines que se configuren como entradas (o como salidas) tienen la referencia de 1<\/strong> a 3,3 voltios y la de 0<\/strong> a 0 voltios, aunque el dispositivo se alimente a 5 voltios. \u00a1Cuidado con las conexiones! El conectar un pin configurado como entrada directamente a 5 voltios podr\u00eda destruir nuestra Raspberry Pi<\/strong>.<\/p>\n

Conexi\u00f3n del anem\u00f3metro<\/strong><\/h4>\n

El anem\u00f3metro lo conectaremos seg\u00fan el esquema mostrado anteriormente. La tensi\u00f3n de referencia de 3,3 voltios la tomamos del pin 17, el punto Va<\/strong> lo conectaremos al pin 29 y la referencia de 0 voltios (GND<\/strong>) del pin 25. En la figura mostramos el esquema el\u00e9ctrico de las conexiones.<\/p>\n

\"Figura<\/p>\n

Conexi\u00f3n del m\u00f3dulo y la placa de lluvia<\/strong><\/h4>\n

La placa detectora de lluvia se conecta mediante dos cables al m\u00f3dulo de lluvia (pines + y -) que, a su vez, se debe conectar a la Raspberry Pi mediante tres cables: alimentaci\u00f3n a 3,3 voltios (pin Vcc<\/strong>), masa (y referencia de 0 voltios, pin GND<\/strong>) y se\u00f1al de lluvia (pin D0<\/strong>), que est\u00e1 a referencia 1<\/strong> si la placa no detecta lluvia y 0<\/strong> si lo hace. El pin A0<\/strong>, que proporciona una se\u00f1al anal\u00f3gica, no lo usaremos. Las figuras ilustran los pines de la placa y del m\u00f3dulo, y c\u00f3mo deben hacerse las conexiones entre s\u00ed y con la Raspberry Pi.<\/p>\n

\"Conexi\u00f3n<\/p>\n

Conectaremos la alimentaci\u00f3n (Vcc<\/strong>) del m\u00f3dulo al pin 1 de la Raspberry Pi, el pin de masa (GND<\/strong>) del m\u00f3dulo al pin 14 de la Raspberry Pi y el pin de datos (D0<\/strong>) al pin 11. Los dos pines de salida del m\u00f3dulo de lluvia a la placa de lluvia se conectan a los dos pines de esta \u00faltima. Aunque est\u00e1n marcados con + y \u2013 en la figura, en realidad no tienen polaridad. Se marcan \u00fanicamente por el hecho de que el pin – del m\u00f3dulo est\u00e1 conectado internamente al pin GND<\/strong>.<\/p>\n

\"Conexi\u00f3n<\/p>\n

Conexi\u00f3n del sensor de luminosidad<\/strong><\/h4>\n

El sensor de luminosidad requiere cuatro cables para su conexi\u00f3n con la Raspberry Pi. Conectaremos la alimentaci\u00f3n (Vcc<\/strong>) del m\u00f3dulo al pin 1 de la Raspberry Pi, el pin de masa (GND<\/strong>) del sensor al pin 9 de la Raspberry Pi y los dos pines del bus I\u00b2C (SDA<\/strong> y SCL<\/strong>) a los pines con esa funci\u00f3n en la Raspberry Pi (3 y 5 respectivamente). El esquema el\u00e9ctrico se muestra en la figura.<\/p>\n

\"Esquema
\nN\u00f3tese que hemos seleccionado diferentes pines de masa (GND<\/strong>) para los diferentes sensores, con el fin de independizar las conexiones. Sin embargo, para el caso de la tensi\u00f3n de referencia de 3,3 voltios, como necesitamos tres conexiones y la Raspberry Pi solamente tiene dos, los dos \u00faltimos sensores comparten el pin 1 de \u00e9sta.<\/p>\n

Indicaciones sobre el conexionado<\/h3>\n

Las conexiones pueden hacerse de varias formas. Si se tiene una\u00a0Raspberry Pi Zero, los cables pueden soldarse directamente a la placa<\/strong>, con lo que nos ahorramos las 40 soldaduras necesarias para instalar el conector de 40 pines que viene con el dispositivo. Yo he preferido soldar el conector y utilizar cables con terminales\u00a0Dupont\u00a0en sus extremos para poder montar y desmontar el conjunto. En algunos casos, para las placas de los sensores de lluvia y luminosidad, he reutilizado conectores de ordenadores antiguos que tienen 4 de estos terminales.<\/p>\n

\"Cables<\/p>\n

La soldadura del conector a la Raspberry Pi hay que hacerla con mucho cuidado<\/strong> (todas las soldaduras en general). Si no ten\u00e9is mucha experiencia, hay varios v\u00eddeos y tutoriales disponibles. Aqu\u00ed os dejo el enlace<\/a> a uno de ellos.<\/p>\n

Hay muchas formas de realizar la instalaci\u00f3n f\u00edsica y el acabado del conjunto, dependiendo de d\u00f3nde vayan a estar situados, de c\u00f3mo se vayan a alimentar y de lo detallista que sea uno. Incluyo algunas fotos de la realizaci\u00f3n que he hecho por si os sirve de referencia.<\/p>\n

Sensor de lluvia y anem\u00f3metro y sensor de luminosidad\"Sensor<\/p>\n

Sensor de luminosidad y conjunto instalado<\/p>\n

\"Multisensor<\/p>\n

 <\/p>\n

Detalles del conexionado de la Raspberry Pi Zero<\/p>\n

\"Detalle<\/p>\n

La semana que viene, tercera y \u00faltima entrega del tutorial, en la que hablaremos de la programaci\u00f3n. \u00a1Os espero!<\/p>\n

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