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Controllo remoto per dispositivi android

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Oggigiorno l’automazione domestica (soprattutto quella industriale) è un settore in rapida crescita, le principali case costruttrici di apparati elettronici hanno ideato sistemi interagenti tra di loro. Il funzionamento principale di questo sistema si basa sulla possibilità di gestire tutto quello che ci circonda tramite un semplice telecomando, cellulare o dispositivo che abbia un interfaccia.

 

L’evoluzione di questo sistema è stato possibile grazie alle nuove tecnologie che ogni giorno vengono immesse sul mercato.

Il funzionamento principale di questo sistema si basa sulla possibilità di gestire tutto quello che ci circonda tramite un semplice telecomando, cellulare o dispositivo che abbia un interfaccia, stando comodamente seduti su una poltrona, oppure mentre siamo lontani da casa.

 

Questo sistema ha preso il nome di DOMOTICA (dal latino Domus che significa “casa”) e si è sviluppato nel corso della terza rivoluzione industriale allo scopo di studiare e trovare soluzioni per:

- Migliorare la qualità della vita;

- Risparmiare energia;

- Ridurre i costi di gestione;

- Migliorare la sicurezza;

- Semplificare la progettazione, l’installazione, la manutenzione e l’utilizzo della tecnologia.

I sistemi utilizzati per la comunicazione ne sono svariati, si va dalla comunicazione RS422, alla RS485, X10, ethernet, wireless, ecc.; utilizzando protocolli bifilari che si basano sull’utilizzo di doppini twistati. Uno dei tanti protocolli adoperati è il CAN-bus, utilizzato inizialmente in ambito automotive per la sua alta immunità ai disturbi anche in ambienti fortemente disturbati da onde elettromagnetiche.

 

Con queste poche righe spero di aver suscitato un particolare interesse per questo fantastico mondo in continua evoluzione, per chi vuole approfondire questo argomento può googlare sul vasto mondo del World Wide Web.

 

Ovviamente il progetto che ho realizzato non ha niente a che vedere con i sistemi commerciali, la mia è stata per lo più una “ricerca personale” per apprendere e fare nuove esperienze.

L’idea di realizzare un progetto “domotico” (forse la parola domotica non è esatta per questo piccolo circuito, chiamiamolo Controllo remoto) si è manifestata durante la conversazione con un utente di Facebook, il quale aveva iniziato a perimentare programmi per dispositivi android; la sua esperienza aveva incuriosito anche me, e quindi iniziai a studiare la piattaforma di sviluppo offerta da google “App Inventor”.

Da li a pochi giorni presi familiarità con le funzioni principali e soprattutto con il Client Bluetooth.

 

 

Il circuito è stato realizzato utilizzando sia componenti in tradizionale che smd.

L’utilizzo di componenti smd mi ha permesso di ottimizzare lo spazio sulla scheda e ridurre lo spazio occupato, in più mi è stato possibile disporre i componenti in modo ordinato e funzionale.

Le principali parti che compongono lo schema sono:

 

l’alimentatore:

 

 

L’intera board è alimentata dal regolatore IC1 che provvede a stabilizzare la tensione a 5 volt, il led LED6 notifica l’utente che la board è sotto tensione; il diodo D7 invece separa l’alimentazione del micro dal resto del circuito, tale soluzione è stata adottata per programmare il micro anche in mancanza di alimentazione evitando di alimentare le altre periferiche durante la programmazione. 

Durante il test, è stata monitorata la temperatura dello stabilizzatore e il suo valore non ha superato i 100°C.

 

Il microcontrollore:

 

 

Il microcontrollore utilizzato è il 16F628A in package SOIC, ma può essere utilizzato anche il 16F627A e il 16F648A, quest’ultimo ha una memoria dati doppia rispetto al 628A, quindi possono essere implementate maggiori istruzioni.

Altri Pic, se pure compatibili con i pin, hanno una predisposizione delle periferiche diverse, un esempio è il 16F88, il quale ha i pin per la comunicazione UART su piedini differenti dal 628A.

 

Gli ingressi optoisolati:

 

 

Sulla scheda sono previsti 6 ingressi optoisolati, ma a causa dell’oscillatore interno al pic, non molto preciso, due ingressi sono stati sacrificati per far spazio ad un quarzo esterno.

Gli ingressi supportano tensioni di 3-12 volt; tensioni superiori potrebbero danneggiare l’optoisolatore. Gli ingressi vengono mantenuti a livello logico alto tramite le resistenze di Pull-Up R17-R22.

 

Le uscite a relè:

 

 

Sulla scheda sono stati previsti 5 relè per alimentare carichi di potenza e soprattutto per meglio adattarsi con gli impianti domestici, ogni relè può essere abbinato con deviatori e invertitori in modo da spegnere e accendere le utenze non solo dalla scheda, ma anche dell’impianto originario dell’abitazione “in questo caso non è attendibile la notifica del led sul display del cellulare”.

I relè utilizzati sono di tipologia diversa, i primi tre (piccoli) supportano una corrente massima di 3A, mentre gli altri 2 supportano correnti di 10A, in modo da permettere l’alimentazione di carichi con assorbimenti diversi.

Ogni relè ha un led che rispecchia il suo stato.

 

Le uscite a mosfet:

 

 

Oltre ai relè, la scheda è dotata di tre uscite a Mosfet, utili per pilotare carichi in continua, come i motori elettrici.0 (Windows; U; Windows NT 6.1; iolare, l’uscita RB3 che pilota il Mosfet Q2 ha la possibilità di essere pilotato in PWM oltre che in modalità On/Off.

L’alimentazione per i dispositivi da collegare ai Mosfet è separata dal resto del circuito, questa particolarità permette di scegliere l’alimentazione in base ai dispositivi da alimentare.

 

L’oscillatore al quarzo:

 

 

L’oscillatore al quarzo, come già accennato, si è reso necessario per una corretta comunicazione con il modulo bluetooth, infatti senza di esso, utilizzando l’oscillatore interno era praticamente impossibile stabilire una corretta comunicazione.

 

Il connettore di programmazione:

 

 

Sulla scheda è previsto un connettore per la programmazione siccome il pic utilizzato è in package SOIC, senza di esso una possibile riprogrammazione sarebbe complicata da eseguire.

 

Il connettore del modulo bluetooth:

 

 

Il modulo bluetooth utilizzato dispone di una sua scheda che gli fa da adattatore, sui pin di connessione sono riportati le linee di controllo TX ed RX, l’alimentazione e altre due connessioni non utilizzate nel progetto.

L’adattatore dispone di uno stabilizzatore a 3,3 volt, quindi è possibile alimentarlo direttamente con la tensione del micro “5V”; l’unico segnale che deve essere adattato al modulo è la linea RX (TX del pic), infatti sull’adattatore non è previsto nessun dispositivo che permetta di ridurre la tensione in uscita dal pic per essere compatibile con esso.

La soluzione adottata per questo “inconveniente” è un semplice partitore resistivo:

 

 

Per la linea RX del pic non ci sono problemi, infatti esso permette di avere in ingresso anche tensioni di 3,3 volt.

 

Descrizione parte software:

Come anticipato nell’introduzione, il programma utilizzato per realizzare questo progetto è App Inventor di Google:

http://www.appinventorbeta.com/about/

Per chi vuole cimentarsi nella programmazione tramite questa “suite” in rete trova tutto il materiale necessario per iniziare a programmare.

Lo screen principale del progetto è il seguente:

 

 

Nella parte sinistra ci sono tutti gli strumenti che possiamo utilizzare nel nostro progetto: pulsanti, immagini, periferiche del cellulare, ecc.

Nella parte centrale c’è il modello su cui andare a inserire le “palette” in modo da personalizzare la grafica.

Sulla destra, nella sezione “components” sono elencati tutti i componenti che prendono posto nel nostro lavoro; invece nella sezione “Properties”,sono elencate le proprietà di ognuno di essi.

Dopo aver personalizzato la grafica e inseriti i componenti necessari per il nostro progetto e necessario fargli eseguire le funzioni che ci interessano, per fare ciò è necessario aprire il Blocks Editor, cliccando sull’apposito pulsante:

 

 

Si aprirà quindi la schermata seguente:

 

 

Da qui è possibile aggiungere comandi e istruzioni alle varie “palette”, da notare l’interessante sistema di connessione dei moduli, stile puzzle.

Il programma sul cellulare si presenta in questo modo:

 

 

In alto abbiamo gli ingressi, l’icona del led diventa verde nel caso in cui all’ingresso viene applicato una tensione; poco più in basso abbiamo i pulsanti, che permettono di accendere o spegnere i relè e i mosfet.

Il cursore stile potenziometro, permette di regolare un treno di impulsi(PWM) sull’uscita RB3, il quale pilota il gate del mosfet Q2; l’uscita è anche utilizzabile come una normale uscita On/Off spuntando la casella “Modalità On/Off”

 

 

Pigiando il tasto “lista dispositivi”, si accende all’area seguente:

 

 

In questa sezione vengono elencati tutti i dispositivi bluetooth preventivamente associati al cellulare; se non si esegue prima la ricerca e associazione del dispositivo non è possibile trovare la periferica nell’elenco.

Quando viene selezionato il dispositivo a cui connettersi, viene rimosso il tasto “lista dispositivi” per far posto alla scritta:

 

 

Ad indicare il nome del dispositivo connesso.

Gli ultimi tre tasti posti in fondo allo schermo servono per disconnettere il dispositivo, modificare i nomi visualizzati sui pulsanti e aprire la pagina web del mio sito “www.vasileelettronic.altervista.org”; in particolare la funzione “modifica” appare nel seguente modo:

 

 

Per entrare nella funzione “modifica”, è necessario mantenere premuto per qualche secondo l’apposito tasto; successivamente appariranno sotto ogni scritta una rispettiva casella in cui inserire il relativo nome.

Ho aggiunto questa possibilità per permettere agli utenti di personalizzare il proprio menù, in base alle esigenze è possibile rinominare a piacimento le uscite o gli ingressi.

Dopo aver ultimato il settaggio dei nomi è possibile uscire premendo nuovamente per qualche secondo il tasto “modifica”.

Voglio precisare che il nome rimarrà memorizzato anche all’uscita del programma.

 

Funzionamento della scheda:

 

Per prima cosa, dopo aver alimentato la scheda, bisogna associare il modulo bluetooth al cellulare; fatto questo passaggio è possibile accedere al programma e selezionare il dispositivo tramite il tasto “lista dispositivi”.

Quando la scheda viene connessa al cellulare, vengono aggiornati tutti gli stati dei relè e degli ingressi.

A questo punto è possibile utilizzare la scheda.

 

Installazione del software sul sistema Android:

Il software per essere installato sul dispositivo necessita del programma Astro, o qualsiasi altro programma di File Manager.

Dopo aver importato il file .Apk su una qualsiasi cartella del dispositivo è possibile aprire l’applicazione Astro; dal programma è necessario spostarsi nella cartella contenete il file, gli si clicca sopra e il programma vi chiederà se esplorare il file “Esplora File” oppure se installarlo “Apri il Gestore delle App”; ovviamente selezionate la voce per installarlo.

Dopo aver confermato, si aprirà un'altra sezione in cui vengono elencati alcuni dettagli della App, ma quello che interessa a noi è il tasto di installazione “Installa”.

Dopo aver completato l’installazione del file, è possibile accedere ad essa cliccando sull’icona presente nel menù.

Realizzazione:

 

 

 

 

 

 

 

Video:

 

 

Download:

 

schema elettrico;

print top;

print bottom;

print serigrafia top;

print serigrafia bottom;

file da caricare nel pic;

file per OS android.

 

L'articolo qui illustrato è presente anche sulla pagina web del mio sito, purtroppo per mancanza di tempo non ho potuto riscrivere la descrizione del progetto; sono consapevole delle conseguenze che questo potrebbe portare ai fini della valutazione, ma volevo comunque partecipare.

 

 

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ritratto di Willylord

Bellissima!

Bellissima applicazione!... Però il fatto che si accende e si spegne (anche se non Android), non dà di fatto nulla di nuovo (se non un risparmio economico), rispetto alla domotica tradizionale.
Parlando di domotica e affini, nel mio piccolo stavo pensando ad una cosa del genere fatta con Arduino e con una piccolissima scheda router con OpenWRT. Però l'idea non è solo quella di controllarla a distanza, ma fare in modo che possa leggere dei feed rss e cambiare lo stato delle porte automaticamente. Praticamente i relè si azionano se si verifica una condizione su un dato XML che vogliamo monitorare. L'idea è che tutti possano poi contribuire creando nuovi "scenari", composti da nuovi feed da monitrare e azioni da svolgere.
4-5 giorni fa ho messo su un sitino con due pagine che ne spiega il funzionamento, ma è ancora una pura teoria. Intanto ho appena ordinaro il router su cui mettere openwrt.

Io francamente non vedo ancora una killer application nel mondo dell'XML e dei feed, ma vale la pena essere lungimiranti.

Che ne pensate dell'idea: www.feedswitch.cc ?

ritratto di Egidio

interessante

molto interessante il feedswitch, non ne conoscevo l'esistenza.
Ho in progetto vari circuiti inerenti alla domotica(amo questo campo), devo solo trovare del tempo per realizzarli; tra cui anche un controllo remoto tramire pagina web però per ora non ho le giuste conoscenze per intraprendere questa strada.

Per quanto rigurada il progetto, in principio era nato come "test" per apprendere nuove conoscenze sia con app inventor che con la programmazione dei pic.

 

 

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