MX2013015027A - Sistema de control luminico programable con interfaz en android. - Google Patents

Abstract

La presente invención proporciona un sistema de control lumínico programable con interfaz Android, lo cual permite a los usuarios controlar variables ambientales, como la iluminación y su intensidad en algún lugar en particular.

Description

SISTEMA DE CONTROL LUMÍNICO PROGRAMABLE CON INTERFAZ EN ANDROID Campo de la invención La presente invención pertenece al campo téenico de control lumínico. Más particularmente, pertenece al campo técnico del control lumínico programable.

Estado de ia técnica En los hogares, industrias, universidades y centros de investigación, entre otras áreas, surge la necesidad de adaptar dispositivos con propósitos específicos, que permitan a los usuarios controlar variables ambientales, como la iluminación y su intensidad en algún lugar en particular.

En este sentido, se han desarrollado una diversidad de dispositivos tratando de cumplir con las necesidades de los usuarios. Por ejemplo, la solicitud de patente US2012139417A describe un sistema de iluminación programable y controlada de forma remota utilizando lámparas LED. Dicho sistema comprende sensores de luz, un regulador de intensidad con PWM para reducir el consumo de energía, un mando inalámbrico compuesto de microcontroladores con transmisores y receptores de radio frecuencia.

Por otro lado, la solicitud de patente W02009137041 A1 describe un sistema de control de iluminación programable que integra el control de la iluminación y otras cargas en función del tiempo, basada en sensores y manual. El sistema incluye uno o más grupos de áreas de iluminación controlados, que pueden ser, por ejemplo, los pisos de un edificio. Cada grupo puede tener una o más zonas de iluminación, que puede ser, por ejemplo, habitaciones individuales u oficinas en un piso del edificio. i Cada zona de iluminación incluye la ocupación y/o sensores de luz natural que puede ser inalámbrica acoplados a una puerta de enlace del grupo. Cada puerta de entrada está acoplada a una red, tal como, por ejemplo, una red de área local (LAN). El software de control, que reside en un ordenador (por ejemplo, un ordenador personal o un servidor) acoplado a la red y accesible a través de la red, se comunica con y controla remotamente las zonas de iluminación ya sea individualmente, o globalmente.

De igual forma, la solicitud de patente US2010320940 describe un dispositivo de control para lámparas programables que incluye una entrada para recibir datos de control a partir de una primera lámpara programable, una salida para la transmisión de los datos de control a una segunda lámpara programable, medios de lectura para la lectura de los datos de control y una interfaz para transmitir los datos de control de lectura. En otras formas de realización, la interfaz inalámbrica se forma de una manera tal como para recibir datos de configuración, de referencia y de prueba, con el que el dispositivo de monitorización puede ser colocado en el modo de grabación, el modo de diagnóstico y modo de prueba.

Breve descripción de las figuras La figura 1 es el diagrama a bloques del sistema La figura 2 es el diagrama de flujo del programa principal La figura 3 es el diagrama de flujo del proceso de interrupción La figura 4 es el diagrama de flujo del modo de espera Bluetooth La figura 5 es la pantalla de acceso La figura 6 es la pantalla principal de la aplicación La figura 7 es la pantalla registro de eventos Mejor método de llevar a cabo la invención El dispositivo es capaz de controlar la iluminación y su intensidad mediante rutinas programables que simulan intervalos de transición de amanecer y anochecer con tiempos determinados por el usuario de acuerdo a sus requerimientos. Este dispositivo puede ser conectado a diferentes tipos de luminarias, sean incandescente o de teenología LED, permitiendo elegir el tipo de fuente de iluminación.

El dispositivo puede ser instalado en cualquier espacio que cuente con una fuente de energía eléctrica. Una vez instalado, se deben de configurar el reloj interno, así como los intervalos de transición.

Dado que el sistema está desarrollado para generar transiciones precisas, cuenta con un código de seguridad reprogramable, limitando el número de personas que pueden modificar su configuración a fin de reducir el factor de error humano.

Mediante una interface desarrollada en un dispositivo con sistema Android (teléfono celular, tableta) el usuario también puede controlar y monitorear el funcionamiento del sistema. Gracias a que dichos dispositivos se pueden conectar vía internet, la información de los eventos realizados por el control de luz se puede alojar en servicios de internet, lo que permite consultar los datos en cualquier momento y lugar.

Este sistema presenta al usuario común facilidad de uso y controles intuitivos que le permiten familiarizarse con sus funciones rápidamente, presenta comunicación inalámbrica Bluetooth, capaz de intercambiar información entre un teléfono celular y el dispositivo, solo es necesario instalar la aplicación, esto implementa un control desde el celular lo que ofrece mayor comodidad al usuario, así como el envío de registros de eventos realizados.

Al estar desarrollada la aplicación para la plataforma Android se cuenta con una gran gama de dispositivos compatibles, lo cual implica que no es necesario comprar un teléfono especifico de gran costo, sino que el usuario puede hacer uso del que más le convenga o incluso utilizar uno que ya tenga, por lo tanto no sería necesaria una inversión adicional. Además presenta la ventaja de poder ser conectado a diferentes luminarias, ya sean de teenología incandescente o de tecnología LED, esta característica permite también al usuario elegir cual es el emisor de luz que más se adapta a sus necesidades o incluso utilizar los que ya tenga instalados. Por otra parte el sistema cuenta con una función para hacer un respaldo en una tabla alojada en internet y asociada a una cuenta de Google Drive de los eventos que se registren en el controlador, en ausencia de corriente eléctrica, el sistema almacena la información proporcionada por el usuario de tal manera que no importa en qué momento la corriente eléctrica se reestablezca el usuario no necesita configurar de nuevo el dispositivo, permite también que la secuencia en transición inicie desde el punto donde ocurrió la interrupción.

Para crear el dispositivo de “control de luz” se procedió a analizar las ventajas y desventajas de los diferentes dispositivos comerciales existentes hoy en día. Al realizar este análisis se observó que todos ellos presentan limitaciones al realizar tareas, tales como: el apagado abrupto de la iluminación, falta de una interface intuitiva, falta de un control manual de la intensidad de la luz, control únicamente de una lámpara, falta de registro de eventos programados, carecen de comunicación vía teléfono celular, entre otras.

La presente invención proporciona un control de luz utilizando las virtudes que nos brindan los sistemas basados en microcontroladores. Para el desarrollo de la parte lógica del sistema específicamente se utilizó un microcontrolador PIC18F4550 el cual se comunica con diversos perifericos que se describen en la figura 1. Teclado Matricial 4x4 Periférico de entrada que permite al usuario ingresar datos alfanuméricos requeridos por el sistema para la realización de las tareas.

Displav de Cristal Líquido de 16x2 Periférico de salida que permite al usuario visualizar las tareas realizándose en el sistema así como la configuración previa de las mismas.

Bluetooth Periférico de entrada/salida dedicado al envío y recepción de datos de forma inalámbrica, esto permite controlar al sistema mediante la interface desarrollada para dispositivos Android.

Reloj de Tiempo Real Periférico de entrada/salida que permite al sistema una sincronización precisa de tiempo real. El reloj puede ser modificado por el usuario dependiendo de sus necesidades. En caso de una ausencia de energía, éste se mantendrá trabajando, ya que se alimenta independientemente de una pila de 3 Volts, lo que garantiza que el dispositivo continúe con su funcionamiento al restablecerse la energía.

Lámparas Periférico de salida, interpreta la señal del microcontrolador e ilumina con la intensidad deseada; cuenta con dos salidas las cuales son accionadas dependiendo de los algoritmos definidos en el microcontrolador. La salida de este periférico es de tipo digital por lo que se requiere una etapa de potencia adaptada al tipo de luminaria que se ocupe.

Las dos salidas de este periferico son: • Lámpara 1 : Esta es la encargada de simular la acción del día · Lámpara 2: Esta es la encargada de simular la acción de la noche Desarrollo del control Al trabajar con un microcontrolador es posible programar las rutinas necesarias para que el sistema obtenga datos, despliegue los resultados y se comunique con los periféricos externos Programa Principal En la figura 2 se muestra el programa principal donde se encuentra la captura y despliegue de datos y se explican las funciones más relevantes.

• Resumen de configuración El dispositivo cuando trabaja de forma normal muestra una pantalla con poca información, esta se limita al tamaño del display utilizado, sin embargo el usuario necesita una información más detallada sobre los ciclos de trabajo del dispositivo, es por eso que se agregó una tecla dedicada a desplegar un resumen sobre la configuración actual.

• Configuración de secuencias Menú que permite al usuario modificar según sus necesidades la hora de inicio de las secuencias así como el tiempo de duración de las mismas.

Inicio de día: establece la hora en la que la transición amanecer inicia, de 0:00hrs hasta 23:59hrs Inicio de noche, establecer la hora en la que la transición anochecer inicia, de 0:00hrs hasta 23:59hrs Tiempo amanecer, establecer la duración de la transición amanecer, de 1 min hasta 60min Tiempo anochecer, establecer la duración de la transición anochecer, de 1min hasta 60min • Configuración del reloj Permite al usuario modificar la fecha y la hora con la que el dispositivo trabajará, esta incluye: hora, minuto, día, mes y año, los segundos automáticamente se reinician a cero.

• Seguridad El dispositivo cuenta con una calve de 4 caracteres que restringen la modificación de sus secuencias, logrando que solo un único usuario pueda modificar su programación. Con este número de caracteres se logran 65,536 posibles combinaciones, teniendo así un sistema seguro. Esta clave puede ser modificada por el usuario cuando lo desee.

• Modificación de la intensidad de luz mediante teclado (Modo manual) El usuario puede modificar la intensidad de una o ambas lámparas al ingresar mediante el teclado matricial el porcentaje de luminiscencia al ingresar al modo manual. Tras entrar en dicho modo el display mostrara el nombre de la lámpara a modificar, mediante el teclado matricial se ingresa el porcentaje de iluminación que se desee de 0% a 100%.

• Recuperación automática del sistema en caso de ausencia de energía.

Ei sistema trabaja con alimentación directa a la toiYld ¾ OOGG?QP?q convencional, la cual no está exenta de un corte de energía; consiste en reestablecer la intensidad de iluminación la última configuración guardada cuando la energía se reestablezca. 5 · Reducción de cambios bruscos Las alteraciones por cambios bruscos tambien pueden darse en el dispositivo, es por esto que el inicio de cada secuencia es programado para empezar desde la intensidad actual del dispositivo, por ejemplo si se inicia la transición de noche, idealmente la lámpara 1 pasara de una intensidad de 100 a 0%, en caso de que el lo usuario haya utilizado el modo manual y haya modificado la intensidad de dicha lámpara a a%, el sistema iniciara la transición partiendo del porcentaje a hasta llegar a 100%, esto se cumple también para la lámpara 2.

Interrupción cada segundo El microcontrolador tiene un contador/temporizador llamado timerOI 2, 15 utilizado para interrumpir el sistema cuando llega a su límite de conteo, dicho límite se alcanza cada que el Reloj de Tiempo Real cambie, es decir cada segundo. El uso de este tipo de diseño hace constante la obtención de datos y garantiza una transición precisal, debido que en esta interrupción se realizan funciones que determinan el inicio y el tiempo de duración de cada secuencia visto en la figura 3. 20 · Bloqueo automático Es indispensable un bloqueo automático del sistema pasando un cierto tiempo de inactividad, con esto el dispositivo previene el olvido de un bloqueado manual, buscando reducir al máximo cualquier modificación no deseada • Transiciones sin interrupciones Con las transiciones (amanecer, anochecer) se busca generar el ambiente adecuado, por lo cual se requiere evitar cambios en la configuración. Una vez iniciada la transición, el dispositivo evita cualquier interrupción, una nueva configuración tendrá que llevarse a cabo al finalizar totalmente la secuencia. Descripción de las transiciones El dispositivo puede simular dos transiciones, amanecer y anochecer; su inicio y duración se programa mediante la opción configuración de secuencias del menú principal al presionar la tecla “B”. Cuando el tiempo del reloj de tiempo real sea el mismo al establecido por el usuario en inicio de día, iniciara la transición de amanecer, de igual manera cuando el tiempo del reloj de tiempo real sea el mismo que inicio de noche, iniciara la transición de anochecer.

En la transición amanecer el dispositivo realiza el cálculo del tiempo en el que la lámpara 1 pasara de apagado a encendido completo, de igual forma en el que la lámpara 2 pasara de encendido completo a apagado dependiendo del tiempo establecido.

En la transición anochecer el dispositivo realiza el cálculo del tiempo en el que la lámpara 1 pasara de encendido completo a apagado, de igual forma en el que la lámpara 2 pasara de apagado a encendido completo del tiempo establecido. Modo de espera Bluetooth El modo de espera Bluetooth permite la comunicación inalámbrica con un dispositivo Android. La figura 4 muestra las rutinas que el sistema lleva a cabo, para realizar el envío y recepción de datos.

• Evaluación de datos para evitar errores en la secuencia de transiciones Al tener varias secuencias reprogramables existe la posibilidad de que se traslapen. Para eliminar esto se evalúan los datos que el usuario ingresa para dar un margen de mínimo un minuto. En caso de que se ingresen dos secuencias al mismo tiempo, el dispositivo muestra un mensaje de advertencia.

· Conexión inalámbrica siempre disponible El dispositivo permite que en cualquier momento que desee el usuario pueda iniciar la comunicación inalámbrica con la interface del dispositivo móvil.

Aplicación en Android Android es un sistema operativo para dispositivos móviles. Está basado en GNU/Linux e inicialmente fue desarrollado por Google. La presentación de la plataforma Android se realizó el 5 de noviembre de 2007 junto con la fundación Open Handset Alliance, un consorcio de 48 compañías de hardware, software y telecomunicaciones comprometidas a la promoción de estándares abiertos para dispositivos móviles, debido a las libertades se optó por esta plataforma para desarrollar la aplicación que permita la comunicación con el dispositivo de control. Desde el inicio la aplicación se pensó con funciones y características específicas, tales como las que se listan a continuación: Control de acceso, evita que usuarios no autorizados hagan uso de la aplicación (figura 5) Configuración de secuencias, permite que las configuraciones programables en el dispositivo, sean visibles y editables a traves de la aplicación (figura 6), además al igual que el dispositivo de control los datos introducidos por el usuario son evaluados para evitar incongruencias y errores en las secuencias.

Reloj del dispositivo de control, en el momento de modificar la configuración del dispositivo de control desde la aplicación es necesario saber qué hora tiene, por ello en la aplicación se incluyó un cuadro de texto que muestra la hora de este, dicho reloj se actualiza cada 10 segundos con lo cual nos da un error de -10s respecto al 5 tiempo real del dispositivo de control (figura 6).

Dimmer de Lámpara 1 , el dimmer sirve para regular la energía en una lámpara, con el fin de variar la intensidad de la luz que emiten, 5 (figura 6) Registro de eventos, con el fin de estar siempre monitoreando el correcto funcionamiento del control de luz y además tener un documento que lo demuestre, lo se implemento en la aplicación un servicio web de Google para la gestión de datos llamado Fusión Tables. Los datos se almacenan en varias tablas que los usuarios de Internet pueden ver y descargar.

La aplicación al darle click en el botón “REGISTRO” (figura 6) nos lleva a la pantalla donde podemos hacer el pedido al dispositivo de control con solo dar click 15 en el botón “Mostrar y subir nuevos eventos” (figura 7), con esta simple acción la aplicación envía la solicitud de eventos e inmediatamente si dispone de una conexión a internet se conecta con la tabla y la actualiza introduciendo los nuevos eventos, esta conexión es bidireccional ya que también nos permite, al presionar el botón “TODO” (figura 7), bajar la tabla completa que está alojada en internet y la muestra, 20 lo cual deja ver el registro completo desde que el dispositivo de control comenzó a funcionar.

Para tener acceso a las Fusión Tables es necesario tener una cuenta en Google Drive ya que al ser un servicio de alojamiento de archivos en internet ahí es donde se encuentra la tabla con el registro de eventos. existentes y obtenidos sus ventajas y desventajas, se creó siguiendo los procedimientos metodológicos explicados en este documento, un dispositivo amigable, intuitivo y fácil de usar al usuario. Dicho dispositivo permitirá controlar con mayor eficacia la iluminación y la intensidad de luz en cualquier lugar donde se instale, simular las transiciones de amanecer, anochecer, seleccionar el tipo de luminaria que se desea utilizar, controlar el funcionamiento del sistema desde la aplicación desarrollada para dispositivos con sistema Android, además obtener el registro de las diferentes transiciones realizadas.

Claims (1)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de control lumínico programable, caracterizado porque comprende: i) un microcontrolador; ii) un periferico de entrada que permite al usuario ingresar datos alfanuméricos requeridos por el sistema para la realización de las tareas; iii) un periférico de salida que permite al usuario visualizar las tareas realizándose en el sistema así como la configuración previa de las mismas; iv) un periférico de entrada/salida dedicado al envío y recepción de datos de forma inalámbrica que controla al sistema mediante la interface desarrollada para dispositivos Android; v) un periférico de entrada/salida que permite al sistema una sincronización precisa de tiempo real; vi) un periférico de salida que interpreta la señal del microcontrolador e ilumina con la intensidad deseada, el cual cuenta con dos salidas accionadas dependiendo de los algoritmos definidos en el microcontrolador; vii) un programa principal donde se encuentran la captura y despliegue de datos con las funciones a) resumen de configuración, b) configuración de secuencias, c) configuración del reloj, d) seguridad, e) modificación de la intensidad de luz mediante teclado a modo manual, f) recuperación automática del sistema en caso de ausencia de energía, g) reducción de cambios bruscos; y viii) un sistema de interrupción cada segundo el cual comprende a su vez un sistema de bloqueo automático, y un sistema de transiciones sin interrupciones.