FACULTAD DE INGENIERIA

P. A. INGENIERIA MECANICO ELECTRICA

SISTEMAS DIGITALES

2015

Integrantes

Cherre Pupuche Cesar V.

Garcia Bustamante Víctor A.

Garcia Puelles James R.

Gonzáles Cruz Flavio C.

Protocolo de comunicación Zigbee para transmisión de datos

INTRODUCCIÓN

Zigbee es una nueva tecnología que pertenece al ámbito de lo inalámbrico de corto alcance y bajo consumo originaria de la antigua alianza HomeRF1, inicialmente está herramienta se definió como una solución inalámbrica de baja capacidad para aplicaciones en la domótica como la seguridad y la automatización.

La página oficial de Zigbee2 define su tecnología como: “Zigbee es el lenguaje inalámbrico que dispositivos de uso diario utilizan para conectar entre sí. De hecho, Zigbee podría estar en el trabajo o en su casa ahora mismo”, con esta pequeña descripción notamos la utilidad de está herramienta inalámbrica para diversos usos, de entre los cuales nosotros lo utilizaremos para una determinada área, tal como lo plantea el problema a abordar, a continuación veremos algunas características, ventajas y desventajas de esta tecnología.

Características3

Es una tecnología inalámbrica con velocidades comprendidas entre 20 kB/s y 250 kB/s. Los rangos de alcance son de 10 m a 75 m. Una red ZigBee puede estar formada por hasta 255 nodos los cuales tienen la mayor parte

del tiempo el transceiver ZigBee dormido con objeto de consumir menos que otras tecnologías inalámbricas.

Un sensor equipado con un transceiver ZigBee pueda ser alimentado con dos pilas AA durante al menos 6 meses y hasta 2 años.

La fabricación de un transmisor ZigBee consta de menos circuitos analógicos de los que se necesitan habitualmente.

Diferentes tipos de topologías como estrella, punto a punto, malla, árbol. Recolección centralizada de datos. El conjunto fue sintonizado específicamente para

optimizar el flujo de información en las grandes redes. Gestión automatizada de direcciones de dispositivos - El conjunto fue optimizado para

grandes redes con gestión de red agregada y herramientas de configuración.

Ventajas

Ideal para conexiones punto a punto y punto a multipunto. Diseñado para el direccionamiento de información y el refrescamiento de la red. Opera en la banda libre de ISM 2.4 Ghz para conexiones inalámbricas. Óptimo para redes de baja tasa de transferencia de datos. Alojamiento de 16 bits a 64 bits de dirección extendida. Reduce tiempos de espera en el envío y recepción de paquetes. Baja ciclo de trabajo - Proporciona larga duración de la batería. Son más baratos y de construcción más sencilla.

Desventajas

1 Para mayor referencia visitar: http://www.zigbee.org/2 Página oficial Zigbee: http://www.zigbee.org/what-is-zigbee/3 http://www.ecured.cu/index.php/ZigBee

La tasa de transferencia es muy baja. Solo manipula textos pequeños comparados con otras tecnologías. Zigbee trabaja de manera que no puede ser compatible con bluetooth en todos sus aspectos

porque no llegan a tener las mismas tasas de transferencia, ni la misma capacidad de soporte para nodos.

Tiene menor cobertura porque pertenece a redes inalámbricas de tipo WPAN.

A continuación haremos un cuadro comparativo entre las tecnologías inalámbricas existentes, y notaremos la simplificación y gran utilidad que nos brinda el Zigbee respecto a las demás, con ello notaremos una tendencia actual hacia dicha tecnología.

Tecnología Ancho de banda Consumo de potencia Ventajas Aplicaciones

Wi-Fi Hasta 54Mbps400ma transmitiendo, 20ma en reposo

Gran ancho de banda

Navegar por internet, redes de ordenadores, transferencia de ficheros

Bluetooth 1Mbps400ma transmitiendo, 0.2ma en reposo

Interoperabilidad, sustituto del cable

Wireless USB, móviles, informática casera

Zigbee 250 kbps30ma transmitiendo, 3ma en reposo

Batería de larga duración, bajo coste

Control remoto, productos dependientes de la batería, sensores, juguetería

Tabla 1. Comparación de tecnologías inalámbricas4

En el desarrollo de este breve informe, pasaremos a detallar los objetivos de este proyecto, objetivos en cuanto al aprendizaje del curso, así como también el conocimiento que vamos a obtener al usar esta tecnología, luego pasaremos a describir el problema que vamos a plantear, los antecedentes que han sido elaborados con esta tecnología, para ello haremos uso de alguna bibliografía de internet, entre otros.

Luego daremos un alcance del proyecto, es decir como lo vamos enfocando, descripción de algunas piezas del hardware que vamos a utilizar, luego la planificación del proyecto, es decir que actividad está realizando cada integrante y finalmente una cotización de cada elemento a comprar.

OBJETIVOS

4 Cuadro tomado de: Osiris ZIG

Este proyecto, tiene como finalidad utilizar una nueva tecnología que hasta el momento no es muy sonada en el mundo actual, por lo que será nuestro objetivo seguir aportando más información, seguida de una buena investigación para que la tecnología Zigbee este cada vez al alcance de nuestras manos. A continuación damos algunos objetivos del proyecto, que el grupo ha creído conveniente realizar a lo largo del mismo.

Realizar una investigación que trascienda en el curso y así poder aportar más información sobre esta tecnología, debido a que es una tecnología que no es muy conocida, nosotros finalmente aportaremos un proyecto más para que sea de referencia de ciclos posteriores y/o proyectos que requieran está tecnología, porque no también puede servir de tesis para un estudiante de la Udep.

Determinar de manera clara las características, ventajas y desventajas con respecto a otras tecnologías, es decir porque se prefiere utilizar la tecnología Zigbee y por qué no otras tecnologías como por ejemplo bluetooth o wifi; todo esto para contrastar dichas tecnologías entre sí, y poder elegir la tecnología adecuada para cada problema.

Relacionar los temas del curso con el proyecto para así poder relacionar lo enseñado, con ello podremos llevar a la práctica lo aprendido en el curso, y así tener un aprendizaje complementario entre teoría y práctica y así finalmente hacer las consultas respectivas al ingeniero y responsables encargados del curso y proyecto.

Conocer los productos que respaldan a Zigbee Aliance, y con ello aprender más nombres de nuevos productos tecnológicos, aprender el lenguaje usado por esta comunicación, investigar cada producto, la utilidad que nos puede brindar para nuestro proyecto y contrastarlo con otras a disposición.

Realizar una red de comunicación para transmitir datos, para ello se necesita saber de dónde vamos a recopilar los datos, como lo vamos a transmitir, a dónde lo vamos a transmitir, y saber interpretar lo que nos dicen dichos datos; es así como aprenderemos a realizar el protocolo de comunicación y complementarlo con el uso de esta tecnología.

Saber la conexión del hardware a utilizar, esto debido a que son nuevos productos utilizados, por lo que va a ser de utilidad la lectura de algún manual para la instalación, saber la conexión de cada pin, la conexión y plantación de los sensores, utilidad del Arduino y Psoc, con lo que conlleva a una investigación exhaustiva.

Aprender algo de programación y diseño de interface, debido a que usaremos la tecnología de software libre Arduino y Psoc, dichas plataformas serán de utilidad para la recopilación de datos y optimización de software, pero esto conlleva realizar una programación para cada plataforma, con lo cual es de carácter relevante ahondar más en este tema, no profundamente pero si lo más esencial. Además de diseñar la interface en el computador donde se observarán los datos, para que sea muy descriptiva al usuario que lo visualizará.

Aprender a diseñar un software para obtener las gráficas de los datos obtenidos, esto es de vital importancia porque muestra una información más detallada de los datos

obtenidos, para esto es necesario desarrollar el software mediante la programación de una interface capaz de realizar el trazado de gráficos en tiempo real, con los datos pedidos por el usuario, y con su hora y fecha respectiva.

Conocer más de los protocolos de comunicación mundial asociados a la IEE, debido a que nosotros al trabajar debemos seguir un estándar mundial que nos sirva de referencia para la elaboración del proyecto, por lo que consideramos que la IEE en el estándar IEE 802.15.4 es de vital relevancia porque da algunos alcances sobre la normativa, los rangos que se manejan y algunos consejos para la utilización de esta tecnología.

Realizar un trabajo en equipo óptimo, porque como todo gran proyecto se necesita la ayuda de todos, y poder así alcanzar actitudes como el apoyo mutuo, ingenio, participación de todos, intensidad de investigación, planificación, puntualidad y espíritu de sacrificio para lograr el proyecto final.

1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA A SER RESUELTO

En la descripción del problema propuesto en el curso se describe lo siguiente5:

Se pide diseñar un sistema que sea capaz de recolectar la medida de humedad de una extensa área de terreno, mediante un protocolo de comunicación ZigBee. El sistema debe ser capaz de almacenar las medidas obtenidas con dichos sensores en una memoria SD externa, con la fecha y hora de la medición. Además se debe diseñar un software que permita obtener las gráficas de los datos almacenados en la memoria SD.

Entonces notamos que tenemos que abordar varios problemas para finalmente dar un resultado final, entonces el grupo ha creído conveniente ir de lo particular a lo general, y usar el método que se describe como: “Divide y vencerás”, este método incluso es usado en programación. Los problemas particulares que vamos a abordar serán los siguientes:

Analizar el área extensa de terreno a trabajar: En nuestro caso, luego de realizar un analizar grupalmente, se ha creído conveniente realizar dicho proyecto en el campo deportivo de la UDEP, que aproximadamente posee unas medidas que se observan en la Imagen 2. La cancha profesional de la UDEP es de tamaño reglamentario, según las normas de la Federación Internacional de Fútbol Asociación (FIFA). Estará cubierta con césped natural tipo “Bermuda”, que es el más adecuado para campos de fútbol, debido a que por su textura hace que se obtenga una superficie suave y uniforme.

Tiene instalado un moderno sistema de riego automatizado conocido como “Pop-Up”, similar al utilizado en el remodelado Estadio Nacional. Con este método, el césped será regado automáticamente en determinadas horas sin necesidad de un operador manual.

Figura 1. Campo deportivo UDEP

5 Tomado del pdf subido al SIGA en el curso de Sistemas Digitales

Figura 2. Descripción y medidas del campo deportivo UDEP6

Los principales problemas que suceden en estos campos son el desgaste que sufre la cancha en zonas críticas, como por ejemplo en la zona de los arcos del portero, donde el desgaste es más evidente que en las demás zonas. Otra zona a considerar es el desgaste que sufre el campo en la mitad de la cancha, donde es una zona muy transitada por los jugadores, esto lo observamos en la figura 3, donde notamos los principales desgastes que sufren los campos deportivos y para ello, se necesita de una solución para que el riego en esa parte sea más severo y se note uniformidad en todo el campo.

Figura 3. Desgaste del césped en zonas críticas

6 Imágen tomada de la infografía extraída de la página web: http://udep.edu.pe/hoy/2011/universidad-de-piura-estrenara-cancha-para-futbol-profesional/

Verificar el tipo de sensor a utilizar: En la descripción del problema dado, se hace referencia a la medida de la humedad de una extensa área de terreno, por lo que, se debe hacer uso de sensores que cumplan dichos requisitos.En este caso, el grupo ha propuesto usar dos tipos de sensores, un sensor de temperatura más humedad, y un higrómetro, estos son sensores que cumplen con los requisitos estimados en el problema, y además dan una información adicional al usuario, por lo que ya que es un trabajo de gran envergadura, hemos creído complementarlo de tal manera que no solo brinde humedad del campo, además tendremos la lectura de la temperatura y el higrómetro que mide la humedad del aire. Posteriormente se procederá a describir cada elemento que se ha referenciado.

Definir los puntos donde se colocarán los sensores: Una vez de haber determinado en el ítem anterior los sensores a utilizar, ahora se debe determinar los puntos a medir las lecturas de los sensores, para ello se ha divido el campo deportivo en 3 zonas, tal como se muestra en la figura 3, se observa la distribución de cada sensor. Cada sensor estará acompañado con un módulo Xbee, para que la medida sea en tiempo real, es decir el sensor nos brindará una medida y automáticamente a través del convertidor analógico digital situado en el Arduino se recopilará la información en él, y luego a través del módulo Xbee será transmitido al comunicador general a través de la red montada por nosotros, este esquema de trabajo se observa en la figura 4.

Figura 4. Designación de puntos de medida en el campo deportivo7

7 Imagen hecha por el grupo

Figura 5. Esquema de recopilación de información para el proyecto8

Realizar la red de comunicación para la recolección de datos: Aquí vamos a determinar la conexión punto a punto que realizaremos con cada módulo Xbee, es decir si haremos el sistema maestro-servidor o el sistema publicador-suscriptor, o una red estrella. Para nuestro caso hemos creído conveniente utilizar una red estrella, donde todos los procesos se van a correr a la vez, cada uno con un sensor y un actuador, habrá uno que recoja la información de todos, pero en caso de que este falle, la información será recopilada por el más próximo. Finalmente la red estrella9 es una red de computadoras donde las estaciones están conectadas directamente a un punto central y todas las comunicaciones se hacen necesariamente a través de ese punto (conmutador, repetidor o concentrador). Los dispositivos no están directamente conectados entre sí, además de que no se permite tanto tráfico de información. Dada su transmisión, una red en estrella activa tiene un nodo central “activo” que normalmente tiene los medios para prevenir problemas relacionados con el eco. Se utiliza sobre todo para redes locales (LAN). La mayoría de las redes de área local que tienen un enrutador o encaminador (router), unconmutador (switch) o un concentrador (hub) siguen esta topología. El punto o nodo central en estas sería el router, el switch o el hub, por el que pasan todos los paquetes de usuarios.

8 Imagen hecha por el grupo de trabajo9 https://es.wikipedia.org/wiki/Red_en_estrella

Figura 6. Red estrella10

Determinar el guardado de datos con la fecha y hora de la medida: Este es un punto relevante, porque usualmente se suele usar relojes cuyo guardado de información de una pila o batería que tienen incluida, por lo que si tenemos un equipo que vamos a encenderlo, apagarlo varias veces, entonces suele pasar que dicha batería se malogre y no guarde la hora y fecha de cada medida, por lo que nosotros vamos a usar un GPS para que a través de una conexión a internet y por medio de la ubicación dicha fecha y hora no se borren y así las medidas sean en tiempo real y poder visualizarlas en el computador ordenadamente.

Realizar el software y la interface de las gráficas a obtener: Esta interface puede ser realizada en programa python o también en java, este problema está por definirse porque cada programa tiene su propio lenguaje, luego esta interfaz es una profesional de Qt, que es el mejor kit de desarrollo multiplataforma disponible, y Basic For Qt® es la manera más fácil de desarrollo multi-plataforma existente, sin necesidad de aprender C++. Combina la potencia de C++ con la familiaridad y facilidad de uso de VB. La API de QT y sus herramientas, son consistentes en todas las plataformas soportadas, permitiendo el desarrollo y la distribución de aplicaciones independientes de la plataforma. Windows, Linux y MacOS X son las plataformas soportadas. Para más información consulta la página web 

Realizar el ensamblaje del hardware: Finalmente al tener ya todo definido, solo es cuestión de realizar el armado de cada pieza comprada, colocar los adaptadores a los pines del arduino, colocar correctamente los sensores, todo esto ya es un problema más sencillo porque la disposición la notamos en los manuales en internet o por simple inspección.

2. ANTECEDENTES10 https://andreagarciapqpi.files.wordpress.com/2012/02/estrella.png

A continuación se presentan algunos proyectos realizados con el protocolo de comunicación Zigbee, este protocolo es nuevo en la industria de las telecomunicaciones por lo que recién se está conociendo las particularidades de este servicio.

2.1. Desarrollo e implementación de una red de sensores Zigbee mediante el dispositivo de Digi

El objeto de este proyecto fue el estudio de sensores inalámbricos en sus diferentes fases, desde el diseño a su modo de funcionamiento en condiciones normales, así como el estudio del protocolo ZIgbee desde el estudio teórico de las tramas de comunicación o las diferentes capas del mismo, hasta las pruebas prácticas en diferentes entornos.

Para este proyecto se hizo uso de la siguiente topología de red:

Mesh: La configuración cuenta con dos nodos router y con un nodo coordinador. Se trata de una topología no jerárquica en el sentido de que cualquier dispositivo puede interactuar con cualquier otro. Este tipo de topología permite que, si en un momento un nodo o camino fallan en la comunicación, ésta pueda seguir rehaciendo los caminos. La gestión de los caminos es tarea del coordinador.

Figura 7. Enrutado de topología Mesh11

El hardware utilizado fue el siguiente:

Antenas y transceptores Zigbee: El criterio utilizado fue el precio, y la facilidad que estos ofrecen al programar. En este proyecto se utilizaron los módulos Xbee, que proporcionaron conectividad inalámbrica con otros dispositivos de la misma serie.

11 Tesis: Desarrollo e implementación de una red de sensores Zigbee mediante el dispositivo Xbee de Digi – Antón Girod Fortuño – Mayo 2012 – Universitat Rovira I Virgili - Italia

Figura 8. Conexiones mínimas para conectar Xbee12

Arduino Uno: Está placa se utilizó para conectar el módulo Xbee Coordinador con el PC, aprovechando el puerto USB y las placas adaptadoras de Libelium, esto permitirá al PC comunicarse con la placa coordinadora con el fin de leer y escribir datos.

Sensores de temperatura: Este grupo de trabajo eligió trabajar con el sensor TMP20 que se caracteriza por el poco espacio que ocupa y la poca energía que consume, lo que lo hacen ideal pa dicha aplicación. A pesar de no tener la mejor sensibilidad, ésta no es crítica para el desarrollo del proyecto.

Figura 9. Comparativa de sensores de temperatura13

Baterías: Son uno de los elementos fundamentales en el diseño del sensor inalámbrico, tanto por el diseño de la propia placa como la capacidad de otorgar autonomía al sensor. Para la elección de este elemento, es la tensión que aporta, en este caso debe ser entre 2.8V y 3.4V, que es el rango de tensiones de alimentación de los Xbee, se debe tener en cuenta también que no debe ocupar mucho espacio y debe integrarse bien con el resto del hardware.

En cuanto al software se tuvo en cuenta lo siguiente:

Programación de los módulos Xbee: X-CTU: X-CTU es el software oficial para programar radios Xbee, este software permite al usuario la posibilidad de bajar nuevo

12 Tesis: Desarrollo e implementación de una red de sensores Zigbee mediante el dispositivo Xbee de Digi – Antón Girod Fortuño – Mayo 2012 – Universitat Rovira I Virgili - Italia13 Tesis: Desarrollo e implementación de una red de sensores Zigbee mediante el dispositivo Xbee de Digi – Antón Girod Fortuño – Mayo 2012 – Universitat Rovira I Virgili - Italia

firmware de la página de Digi, programar parámetros a la radio o testear la comunicación fácilmente.

Interfaz gráfica: Processing: Processing es un lenguaje de programación de código abierto y entorno de desarrollo integrado (IDE), hecho con el propósito de enseñar fundamentos de la programación en un contexto visual. El proyecto de Processing fue iniciado en 2001 en el MIT. Este lenguaje está basado en Java, y puede ser usado tanto para aplicaciones locales como para webs.

Figura 10. Processing como interfaz gráfica14

Ahora se mostrarán las pruebas realizadas con este sistema

I. Lectura de la corriente consumida en los diferentes ciclos de trabajo: Se conectó el multímetro funcionando como amperímetro a un computador a través de un bus GPIB, midiendo el consumo del circuito y enviando los datos a la PC. Luego estos datos se procesan con el programa MATLAB con el fin de representar el consumo real del nodo sensor. La configuración del sensor está programada para que duerma durante 12 segundos y cuando se despierte vaya tomando muestras cada segundo a lo largo de 8 segundos, momento en el que volverá a dormirse.

Figura 11.Circuito de pruebas15

14 Tesis: Desarrollo e implementación de una red de sensores Zigbee mediante el dispositivo Xbee de Digi – Antón Girod Fortuño – Mayo 2012 – Universitat Rovira I Virgili - Italia

El resultado obtenido se puede apreciar en la siguiente figura:

Figura 12. Perfil de la corriente consumida por el módulo Xbee tras 70 segundos16

De esta imagen se puede deducir que el consumo medio del sensor cuándo se despierta vale entorno a 20mA y por otra parte el valor medio del consumo del Xbee cuando éste está dormido es de 0.12mA.

II. Lectura del RSSI: Outdoor

La lectura del RSSI, que es la abreviatura de indicador de fuerza de señal, y hace referencia a lo inalámbrico. Propiamente dicho es el número con el que medimos la fuerza de una señal de wifi cerca. Estos números no se miden de menor a mayor, por el contrario, cuanto más lejos este una señal del 100 es mucho mejor. 80dBm es la señal mínima que un AP puede estar para poder tomar su señal, siendo la 0 la señal ideal o excelente. Hasta 60 puede ser que podamos navegar y conectarnos a la red con relativa facilidad, pero al pasar este umbral, estaremos con cortes o quizás ni siquiera veamos la red.

- 80dBm: Es la señal mínima aceptable

- 70dBm: Es una señal buena

- 60dbm hasta -40dbm: Es una señal idónea.

- 0dBm: sería una señal ideal.

15 Tesis: Desarrollo e implementación de una red de sensores Zigbee mediante el dispositivo Xbee de Digi – Antón Girod Fortuño – Mayo 2012 – Universitat Rovira I Virgili - Italia16 Tesis: Desarrollo e implementación de una red de sensores Zigbee mediante el dispositivo Xbee de Digi – Antón Girod Fortuño – Mayo 2012 – Universitat Rovira I Virgili - Italia

Se planteó el siguiente esquema:

Figura 13. Foto de las pruebas realizadas en este proyecto

Finalmente la siguiente tabla muestra los resultados obtenidos en los experimentos a cada distancia determinada:

Figura 14. Tabla de resumen del experimento17

17 Tesis: Desarrollo e implementación de una red de sensores Zigbee mediante el dispositivo Xbee de Digi – Antón Girod Fortuño – Mayo 2012 – Universitat Rovira I Virgili - Italia

3. ALCANCE DEL PROYECTO

Habiendo realizado la descomposición del problema en temas particulares, se procedió a trabajar dichos problemas por separado, luego de haberlos analizado exhaustivamente tomamos nota de los componentes a considerar y se realizaron las compras convenientes; hay que considerar que el grupo consideró comprar elementos originales, esto para evitarnos el mal funcionamiento de algunas imitaciones. Hemos creído conveniente realizar las compra de los siguientes componentes, a continuación se procede a describir cada uno de ellos.

Figura 15. Componentes comprados por el grupo

I. Módulos Xbee S2 100m: Los módulos XBee permiten enlaces seriales de señales TTL en distancias de 30 metros en interiores, 100 metros en exteriores con línea de vista y hasta 1.5 Km con los módulos Pro. Estos módulos utilizan el protocolo de red llamado IEEE 802.15.4 para crear redes FAST POINT-TO-MULTIPOINT (punto a multipunto); o para redes PEER-TO-PEER (punto a punto). Fueron diseñados para aplicaciones que requieren de un alto tráfico de datos, baja latencia y una sincronización de comunicación predecible. Por lo que básicamente XBee es propiedad de Digi basado en el protocolo Zigbee. En términos simples, los XBee son módulos inalámbricos fáciles de usar.

Figura 16. Módulo Xbee 100m

II. Sensor de temperatura más humedad: Nos proporcionan de forma digital la temperatura y la humedad, con diferente precisión según el modelo. En cuanto a la forma de conectarlos y programarlos es la misma para ambos modelos y veremos que hay desarrolladas librerías para Arduino que soportan los dos de una forma sencilla. Destacar que el chip incorpora electrónica para hacer internamente la conversión de temperatura y humedad y nos da un valor de medida de forma digital.

Figura 17. Sensor de temperatura más humedad DHT11

III. Adaptador Xbee con USB (FTDI): Está diseñado para los parámetros de configuración del módulo XBee para facilitar el uso o para trabajar como escritor FTDI, además es una herramienta imprescindible para instalaciones y proyectos electrónicos interactivos. El adaptador permite a la PC para configurar el módulo XBee / Bluetooth y la tarjeta del controlador / desarrollo para la transmisión inalámbrica de datos a través de mini cable USB. Se puede cargar el programa a través del módulo de controlador inalámbrico, o llevar a cabo la transmisión de datos en tiempo real inalámbrica. El adaptador utiliza un chip convertidor de FTDI232 USB-UART para garantizar la transmisión de datos estable y fiable.

Figura 18. Adaptador Xbee con USB (FTDI)

IV. Shield Xbee arduino: Este dispositivo es un adaptador que es útil para el módulo Xbee, porque permite introducir, a través de sus pines, el módulo en el arduino y así programarlo de manera óptima, es una gran ventaja el uso de este dispositivo debido a que posee más funciones adicionales que nos pueden servir para configurarlo de manera óptima, posee una función de reset, y entradas adicionales de configuración. El escudo Xbee permite a la placa Arduino comunicarse de forma inalámbrica utilizando Zigbee. Se basa en el módulo Xbee de MaxStream. El módulo se puede comunicar hasta 100 pies en interiores o al aire libre de 300 pies (con la línea de visión). Puede ser utilizado como un reemplazo de serie / usb o puede ponerlo en un modo de comando y configurarlo para una variedad de emisión y malla opciones de red. También proporciona conectores macho hembra para uso de los pines digitales 2 a 7 y las entradas analógicas, que están cubiertos por el escudo (pines digitales de 8 a 13 no están obstruidas por el escudo, así que usted puede utilizar los encabezados en el tablero en sí).

Figura 19. Xbee Shield para Arduino

V. Arduino Uno original: Es una plataforma de hardware libre, esta plataforma la hemos usado porque la condición de la entrega del primer informe debe ser con Arduino, con lo cual podremos realizar los respectivos códigos de programación, que nos permitirá recolectar la información del sensor y a través de la conexión del adaptador Shield Xbee y el módulo poder transmitir dicha información al recolector principal.

Figura 20. Arduino Uno Original

VI. Sensor higrómetro: Es un instrumento que se utiliza para medir el grado de

humedad del aire. Este sensor permite toma de valores de temperatura y humedad del

ambiente. Además, el protocolo de comunicación «serial sincrónico» lo hace apto para ser

utilizado con todos los micro controladores de Parallax y la mayoría de otras marcas.

La principal ventaja de este tipo de sensores, en virtud de su sistema de comunicación

digital, consiste en facilidad de envío de datos a un computador, para su posterior

almacenamiento y análisis. La unidad de medida se expresa en porcentaje: %.

Figura 21. Sensor Higrómetro

VII. GPS Shield 1.1 itead studio: Es un módulo GPS para Arduino, puede hacer que el Arduino funcione como un receptor GPS con almacenamiento SD, es fácil de usar para la grabación de los datos de posición en la tarjeta SD por Arduino, por lo que nos será útil para la recopilación de datos en tiempo real de cada medida, con su respectiva hora y fecha.

Figura 22. GPS Shield 1.1 itead studio

4. PLANIFICACIÓN

A continuación se muestra el cronograma de actividades a realizar por cada integrante del grupo, aquí se muestra las actividades que se realizarán a lo largo del ciclo, y se espera que dichas actividades se cumplan por el grupo.

SEMANA OBJETIVOS DESCRIPCIÓN -ESPECIFICACIONES

ENCARGADOS

Semana 1(24/08 – 29/08)

Discutir y decidir el cronograma de trabajo

Se realizó la primera reunión del grupo donde discutimos sobre el proyecto y fijamos fechas para el desarrollo del mismo.

Todos

Reunión para distribución de tareas a cada uno de los

integrantes

Buscar acerca del módulo Xbee, y el procolo de comunicación del mismo, sus funciones y su modo de trabajo.

Flavio Gonzáles

Averiguar acerca de la recopilación a través del Xbee, que sensores podemos utilizar para el trabajo.

Andreé García

Realizar un avance de la interface del computador donde se visualizarán las gráficas, averiguar acerca de la programación del Xbee y arduino.

Cesar Cherre

Averiguar sobre la programación de la hora y fecha del reloj que se implementará en el proyecto, la programación con GPS.

James García

Buscar un área extensa de trabajo, discernir sobre el número de sensores a colocar y el número de módulos Xbee.

Todos

Reunión para analizar la información recopilada de

cada uno

Debatir lo averiguado por cada uno, para debatir sobre la arquitectura del proyecto, definir la estrategia para organizar el sistema.

Todos

Semana 2(31/08 – 05/09)

Armar finalmente la arquitectura del proyecto y definir el campo de trabajo.

Definir el hardware a utilizar, así como también el software y realizar un esquema de la disposición de los módulos en el campo elegido. En nuestro caso será el campo deportivo de nuestra universidad.

Todos

Hacer la lista de equipos a utilizar, y sacar un

presupuesto total para repartirlo entre todos

Al haber realizado el esquema de trabajo, ahora si podremos cuantificar el número de equipos a utilizar así como también el costo.

Todos

Averiguar sobre tiendas en internet, tiendas en Piura,

Lima, posibles distribuidores de los equipos a utilizar

Cada integrante buscará un distribuidor cuyos precios sean accesibles y comparados con otros sean los más económicos.

Todos

Contactarse con el distribuidor elegido

De todas las opciones de compra se eligió la tienda por internet “Think outside the box”.

James García y Cesar Cherre

Realizar la cotización de los equipos.James García

Realizar la recopilación del dinero y posterior compra de equipos.

James García

Recoger los equipos comprados. James García

Semana 3(07/09 – 12/09)

Reparto del material a cada integrante para que pruebe

los equipos

A cada integrante se le entrego un arduino, un adpatador Xbee, un módulo Xbee y algunos sensores para probarlos y que funcionen de manera óptima.

Todos

Se procede a que cada integrante avanze con la programación de su módulo.

Todos

Se comenzó a trabajar en la interface Cesar Cherre

Realización de cada tarea asignada

del software para las gráficas.

Se procede al armado de cada módulo con su respectivo adapatador

Todos

Avance del primer informe

Diagramación del informe, recopilación de las partes, tipeo, impresión, James García

Realización de esquemas 3D en Sketch up, para poder describir la ubicación de los módulos.

Andreé García

Montaje virtual del esquema de los módulos en el programa Fritzing.

Cesar Cherre

Búsqueda de proyectos pasados, realizados con dicho protocolo.

Flavio Gonzáles

Semana 4(14/09 – 19/09)

Término del primer informeSe procederá a entregar el primer informe pedido por el encargado del curso.

Todos

Avance de la plataforma del hardware

Cada integrante avanza su parte con su respectivo hardware.

Todos

Se realizan algunas consultas al encargado del proyecto y/o profesor. Todos