Estado del arte: sistema automatizado de iluminación

Resumen

Se va a explicar sobre el sistema de automatización de iluminación ya que en la actualidad está siendo muy utilizado en los hogares. Este sistema trata sobre el encendido y apagado automático de la iluminación de toda el hogar dependiendo la hora del día, es decir que durante la noche se encenderán ciertas luces durante la madrugada otro tipo de luces y en durante la mañana estará apagada la mayor parte de la iluminación. Se realizó la siguiente investigación ya que hoy en día la contaminación por el uso excesivo de fuentes de energía es muy alto para ello se ha investigado como tratar de reducir el uso exceso del sistema de iluminación de un hogar mediante este sistema que ayude con el encendido solo de las lámparas necesarias dependiendo de la hora del día. También se investigó sobre la domótica ya que este sistema ayuda con la automatización y control, para este caso de la iluminación.

Abstract. – It will explain about the lighting automation system as it is currently being widely used in homes. This system is about the automatic on and off of the lighting of the whole home depending on the time of day, during the night will light certain lights during the morning other types of lights and in the morning will be off most of the lighting. The following investigation was carried out since today the pollution by the excessive use of sources of energy is very high for it has been investigated how to try to reduce the excess use of the system of illumination of a home by means of this system that helps with the ignition Only the lamps needed depending on the time of day. Also investigated on home automation since this system helps with automation and control, for this case of lighting.

Palabra Claves: Iluminación, domótica, sistema automatizado

Key word: Lighting, home automation, automated system

Objetivos

• Objetivo General

Estudiar sobre un sistemas de automatizado de iluminación en un hogar con el cual ayude al encendido o apagado de las luminarias dentro y fuera de un hogar normal.

• Objetivos Específicos

• Entender el funcionamiento de estos sistemas automatizados de iluminación

• Ayudar a reducir el consumo excesivo de las luminarias de un hogar.

Introducción

Con la siguiente investigación se va a demostrar la implementación de un sistema automatizado de iluminación en una vivienda, es muy importante la implementación de este tipo de sistemas ya que en la actualidad existe una gran cantidad de consumo de energía por medio de la iluminación en los hogares y debido a este gran problema ambiental, con el siguiente sistemas se trata de controlar este uso excesivo de esta energía en los hogares. Para ello este sistemas trata sobre el encendido automático de la iluminación de un hogar dependiendo la hora del día y solo el uso de las lámparas que sean necesarias para dar comodidad a los usuarios de este tipo de sistemas.

Para poder implementar este tipo de tecnologías en un hogar entra una ciencia muy importante hoy en día que se conoce como la domótica, este tipo de ciencia ayuda brindando las tecnologías necesarias para poder realizar estos sistemas en un hogar. Es de vital importancia el uso de la domótica ya que además de brindar comodidad a los usuarios también brinda un amplio campo de seguridad para el habitante de estas viviendas domóticas.

Se va analizar las partes importantes y que sistemas se utilizan para poder implementar estos sistemas automatizados en una vivienda.

Marco teórico

• Domótica.

La palabra domótica se encontró por primera vez en los diccionarios francés por el año de 1998, dicha palabra proviene de la palabra en latín domus que significa casa y la palabra francesa informatique que significa informática

La domótica es una aplicación muy utilizada hoy en día en los hogares ya que con este tipo de ciencia se puede trabajar desde el encendido y apagado de luces a una hora determinada hasta los sistemas diseñados para que el ocupante de una vivienda domótica pueda interactuar con cualquier equipo eléctrico de dicha vivienda. Es muy importante entender que la domótica trata sobre la integración de los usuarios con los diferentes equipos o elementos eléctricos, electrónicos, etc. La domótica trata en si en mejorar la calidad y el estilo de vida de los ocupantes de un hogar, bríndales confort, seguridad y también ahorro de la energía

Figura1.2 Vivienda Domótica.

• Hogar Digital.

El concepto de hogar digital es un poco más extenso que el de domótica ya que hogar digital no hace hincapié solo en el área tecnológica sino que además abarca sistemas y servicios en una vivienda

Figura2.2 Esquema de un hogar digital.

Existen algunas ventajas en vivir en un hogar digital como es la vigilancia, y existen algunos tipos de vigilancia que nos brinda un hogar digital como son:

• Vigilancia Perimetral:

Este tipo de sistemas avisara al usuario por si alguien ha sobrepasado los límites exteriores de la vivienda.

• Vigilancia Periférica:

Este sistema informara si existe algún tipo de acción directamente contra la vivienda.

• Vigilancia Volumétrica:

Avisara si hay un individuo dentro del hogar

Existen muchos más beneficios con los que se puede contar en un hogar digital por tal motivo hoy en día este tipo de hogares con esta tecnología están siendo de gran demanda a nivel mundial

• Pasarelas Residenciales.

Estas pasarelas residenciales o conocidas comúnmente como residencial Gateway, son sistemas que ayudan a establecer una interconexión entre las distintas redes que van a existir en un hogar domótico con las redes públicas de datos las cuales pueden ser internet o la red de telefonía

Uno de los principales problemas de la domótica, es la automatización de la iluminación ya sea dentro de una vivienda familiar, un edificio o en una empresa, pues es necesario analizar cada una de las posibilidades que se pueden generar para poder controlar el sistema de iluminación

En la domótica existe diferentes sistemas para el control de las viviendas para eso es necesario saber las diferentes características del ligar en donde se va aplicar este automatismo

4. Sistemas de control

Para lograr un control de la iluminación es necesario identificar el sistema más efectivo para poder controlar la iluminación, a un sistema de control se lo puede esquematizar de la siguiente manera

Figura1.4 Sistema de control(diseño autocad).

Existen diferentes sistemas de control en este caso el más adecuado debido al uso de diferentes sensores para el control de la iluminación, es el sistema de control directivo este sistema detecta diferentes errores atreves de una codificación digital.

Este sistema es capaz de digitalizar y cuantificar la variable mediantes elementos de medición, entonces este dispositivo es capaz de convertir la variable de salía en una variable deseada.

Los elementos que componen este sistema lo podemos explicar en el siguiente esquema

Figura2.4 Sistema de control automatizado (diseño AutoCAD).

En este caso el uso de los sensores se utilizan para poder determinar el valor real de una magnitud, el principal de este dispositivo es convertir una magnitud obtenida a una señal digital

Iluminación

La iluminación en las viviendas es algo indispensable además de servir como una decoración, la iluminación debe estar debidamente con todos los reglamentos, tanto respecto al color, las sombras, deslumbramiento o iluminación.

Para tener una idea de cómo se debe iluminar cada una de las partes de la casa es necesario revisar normativas las cuales son de mucha ayuda para lograr una iluminación adecuada

Este sistema de control se lo puede realizar mediante un software, este tiene diferentes parámetros que está referido a las luces, esto con la ayuda de diferentes sensores de luminosidad o de presencia, esto ayuda a tener un control de la energía solo en donde sea necesaria

Control de la iluminación

Apagado de la iluminación de toda la vivienda

El circuito de iluminación es puede ser controlado por un pulsador, este pulsador produce un corte de energía en el circuito de iluminación, este circuito básico es de mucha utilidad, pues asegura al usuario que todas las luminarias fueron apagadas independientemente de la localidad de la luminaria

Automatización de la iluminación

La automatización de la iluminación se la puede hacer bajo diferentes posibilidades de control, esto dependiendo de las necesidades que tenga el usuario, es decir se puede controlar la iluminación dependiendo de las diferentes variables existentes.

Por ejemplo encender una cantidad de luces dependiendo del tiempo en la que se tenga presionado un interruptor

También se puede controlar la cantidad de iluminación necesaria dependiendo de la hora del día

Regulación de la iluminación según el nivel de luminosidad del ambiente.

La iluminación se puede regular el nivel de la iluminación del ambiente, la iluminación se puede controlar dependiendo del ambiente en donde este sistema adapta al usuario, además este circuito garantiza encender y apagar las luminarias de forma convencional, de este sistema se puede decir que se incrementa el confort visual que tiene el usuario

Regulación de la luminosidad dependiendo de la presencia de usuarios.

Este tipo de sistemas son muy útiles pues realizan un control de las luminarias dependiendo de la existencia o no de personas en un ambiente

Este sistema garantiza el ahorro energía eléctrica, pues garantiza que las luces estarán apagadas si no existe la presencia de usuarios

Control de luces por mando a distancia

El usuario puede tener la capacidad de controlar la iluminación mediante mandos a distancia

Este control se puede controlar la iluminación, mediante diferentes formas de control ya sea mediante control remoto, mensajes de celular o simplemente una aplicación controlada por un teléfono móvil

El mando a distancia también puede contener dimer este dispositivo controla la cantidad de luminosidad en un ambiente

Encendido o apagado de luces mediante temporizadores

Esto permite al usuario controlar la iluminación mediante tiempos, dichos tiempos ya son programados por el usuario, es muy útil pues de esta manera se puede controlar el consumo de energía o simplemente seguridad de la vivienda.

Análisis de Resultados

Analizando los resultados obtenidos mediante esta investigación se puede decir que a pesar que el costo de implementación de un sistema automatizado es muy elevado para nuestro medio valdría hacer una inversión tan grande ya que es una inversión a largo plazo debido a que a largo plazo se va a observar el gran ahorro en cuanto a la energía eléctrica consumida en el hogar, así también ayudaría mucho con la seguridad del hogar y así evitar reducir el índice de robos en los hogares de nuestro país. Por este motivo es muy recomendable la implementación de estos sistemas y sobre todo porque este tipo de sistemas es el futuro se puede observar como todo se va siendo automatizado desde un celular telefónico hasta un automóvil, un hogar domótica es el futuro y hasta se podría decir que en algunos lugares es el presente. Además de que ayudaría con la economía de los usuarios, también ayudaría a mermar la contaminación ambiental en nuestro planeta.

Conclusiones

Una vez concluido con todos los objetivos propuestos se puede observar
que este sistema automatizado es muy importante y se debería empezar
a implementar en los hogares ya que además de brindar comodidad a sus
ocupantes también ofrece una seguridad muy alta y así mejorar
la calidad de vida. Se podría decir que la desventaja de estos sistemas
automatizados es su costo alto ya que en nuestro medio no es un sistema muy
utilizado ni muy implementado. Además de que ahorraría al usuario
en cuanto al gasto de energía también ayudaría a frenar
la contaminación ambiental reduciendo el uso excesivo de energía
eléctrica, ya que hoy en día se puede observar como en la mayoría
de los hogares el uso de la energía eléctrica es mal controlada
debido a que se utilizan más de lo que se debería utilizar en
cuanto a las lámparas de una vivienda, y este sistema ayudaría
al apagado de las lámparas que no sean necesarias o al momento que se
dejen de utilizar, ayudando a la calidad de vida y a la seguridad de los ocupantes.

CONCLUSIONS

Once completed with all the proposed objectives, it can be observed that this automated system is very important and should be implemented in homes as well as providing comfort to its occupants also offers a very high security and thus improve the quality of life. It could be said that the disadvantage of these automated systems is its high cost since in our environment it is not a very used system nor very implemented. Besides that it would save to the user as far as the expense of energy would also help to curb the environmental contamination reducing the excessive use of electrical energy, since nowadays it is possible to be observed as in the majority of the homes the use of the electrical energy is bad Controlled due to the fact that they are used more than they should be used for the lamps of a house, and this system would help to turn off the lamps that are not necessary or the moment they are stopped, helping to the quality of life And the safety of occupants.

Bibliografía y referencias

[1] J. M. Huidrobo Moya – A. J. Millán Tjedor (2010), Manuel de Domótica, Madrid, España, Circulaciones Copyright.

[2] Stefan Junestand – Xavier Passaret – Daniel Vázquez (2005), Domótica y hogar Digital, Madrid, España, International Thomson Ediciones.

[3] Sergio Gallardo Vázquez (2013), Configuración de instalaciones domóticas y automáticas., Madrid, España, Ediciones Paraninfo.

[4] Z-Wave Alliance, "About Z-Wave Technology," Z-Wave Alliance, Tech.Rep, 2013. [Online]. Available: http://www.z-wave.info/

[5] D. Singh, G. Tripathi, and A. J. Jara, "A survey of internet-of-things:Future vision, architecture, challenges and services," in Internet ofThings (WF-IoT), 2014 IEEE World Forum on. IEEE, 2014, pp. 287–292.

[6] S. Cheshire and M. Krochmal, "Dns-based service discovery," Tech.Rep., 2013. [Online]. Available: http://www.rfc-editor.org/info/rfc6763

[7] Z. Shelby, K. Hartke, and C. Bormann, "The constrained applicationprotocol (coap)," 2014. [Online]. Available: https://tools.ietf.org/html/rfc7252

[8] K. Baraka, M. Ghobril, S. Malek, R. Kanj, A. Kayssi, "Low costArduino/Android-based Energy-Efficient Home AutomationSystem with Smart Task Scheduling", Proc. Fifth InternationalConference on Computational Intelligence, CommunicationSystems and Networks (CICSyN), 2013, pp. 296 – 301.

[9] M. El Brak; M. Essaaidi, "Wireless Sensor Network in HomeAutomation Network and Smart Grid", Proc. InternationalConference on Complex Systems (ICCS), 2012, pp. 1 – 6.

[10] M. V. Urgiles, P. E. Arpi, D. P. Chacon-Troya, "Lighting ControlActuator Design and Development for a ZigBee Network with aWeb Server Mounted on Raspberry Pi", Proc. IEEE InternationalConference on Automation Science and Engineering (CASE),2015, pp. 714 – 719.

[11] B. Nallathambi, M K S Nithyakala, "Low cost home energymanagement with security and automation", Proc. InternationalConference on Electronics and Communication Systems (ICECS),2014, pp. 1 – 5.

[12] Z. Wang, H. Liu, X. Ma, J. An, and S. Xu, "Enhancing indoor radiotomographic imaging based on interference link elimination,"Digital Signal Processing, vol. 44, pp. 26-36, 9/1/September 20152015.

[13] Z. Yang, K. Huang, X. Guo, and G. Wang, "A real-time device-freelocalization system using correlated RSS measurements,"EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, vol. 2013, pp. 1-12, 2013.

[14] M. Bocca, O. Kaltiokallio, and N. Patwari, "Radio TomographicImaging for Ambient Assisted Living," in Evaluating AAL SystemsThrough Competitive Benchmarking: International Competitionsand Final Workshop, EvAAL 2012, July and September 2012.

Revised Selected Papers, S. Chessa and S. Knauth, Eds., ed Berlin,Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2013, pp. 108-130.

[15] O. Kaltiokallio, M. Bocca, and N. Patwari, "Follow @grandma:Long-term device-free localization for residential monitoring," inLocal Computer Networks Workshops (LCN Workshops), 2012IEEE 37th Conference on, 2012, pp. 991-998.

[16] David N, Chima A, Ugochukwu A, and Obinna E. Design of a HomeAutomation System using Arduino. International Journal of Scientificand Engineering Research, vol. 6, no. 6, pp. 795-801, 2015.

[17] Karamchandani H, Chau T, Hobbs D, and Mumford L. Development of a Low-Cost, Portable, Tablet-Based

Eye Tracking System for Children with Impairments. In: Proceedings of the International Convention on Rehabilitation Engineering & Assistive Technology, Singapore, pp. 1-4, 2015.

[18] Chih-Wei Lin ;, Hsinchu, Taiwan ; Ying-Yu Tzou "Digital voltagecontrol of boost CRM PFC AC/DC converters with TRIAC PhaseControl dimmer" Power System Technology (POWERCON), 2012IEEE

[19] B. H. Sunil, "Household security system based on ultrasonic sensortechnology with sms notification," European Journal of AcademicEssays, vol. 1, no. 4, pp. 6–9, 2014.

[20] H. Elkamchouchi and A. ElShafee, "Design and prototype implementationof sms based home automation system," in ElectronicsDesign, Systems and Applications (ICEDSA), 2012 IEEE InternationalConference on, Nov 2012, pp. 162–167.

BIOGRAFIAS

Juan Gabriel Jara Calle, nació en Gualaceo en 1995 el 4 de diciembre de 1995, cursó sus estudios primarios en la unidad educativa Brasil, sus estudios secundarios los realizo en el colegio Técnico Industrial Gualaceo, actualmente está cursando la carrera de ingeniería electrónica en la universidad politécnica salesiana.

Marcos Sebastián Avendaño Castillo, nació en Azogues el 7 de noviembre de 1995, cursó sus estudios primarios en la unidad educativa Emilio Abad, sus estudios secundarios los realizo en el Colegio Luis Cordero, actualmente está cursando la carrera de ingeniería electrónica en la universidad politécnica salesiana.

Autor:

Avendaño C. Marcos Sebastián

Jara C. Juan Gabriel

Universidad Politécnica Salesiana

Electrónica Analógica II