Uno de los ejemplos más utilizados para aplicaciones de Smart Home es el frigorífico que genera automáticamente la lista de la compra. Actualmente ya se ha convertido en una realidad. Existen otros escenarios de aplicaciones que prometen un gran potencial. Éstos van desde videojuegos realistas, en los que la luz ambiente se controla de forma sincronizada con respecto al desarrollo del juego, pasando por controles inteligentes para el ahorro energético, hasta aplicaciones para la vida cotidiana asistida por el entorno (Ambient Assisted Living) y para la telemedicina. Todos se basan en principio en la misma estructura que se ilustrará en el ejemplo de una lavadora. Para integrar la lavadora en un sistema Smart Home y, de este modo, poder controlarla a distancia y consultar su estado, deberá disponer de sensores que registren los estados de funcionamiento. Mediante la aplicación de un medidor de corriente en el cable de red se puede determinar si fluye la corriente. Si también se registra el nivel de corriente, ambos registros se podrán asignar a los estados de funcionamiento (llenar agua, calentar, centrifugar, desaguar). Los sensores de vibración y acústicos afinan aún más el registro. Para ello se recomienda un microcontrolador µC de 32 bit con función de ahorro de corriente y transceptor integrado, que dispone de muchas entradas y salidas y que soporta una pila de protocolos inalámbrica. “Resulta práctico aplicar un concepto de este tipo con el máximo alcance posible mediante herramientas basadas en Open Source”, explica Harald Naumann, Ingeniero de aplicaciones de campo inalámbricas (Field Application Engineer Wireless) en la empresa Rutronik Elektronische Bauelemente GmbH. “Ya que constantemente se demuestra que se acaba imponiendo el software de fuente abierta y se convierte en la base de un estándar. Éste también es el punto clave en la automatización doméstica. Es decir, un estándar en el que se basen todos los aparatos, de forma que se puedan comunicar entre sí y el usuario pueda obtener todas las informaciones de estado y controlar todos los aparatos mediante un único aparato y una interfaz de usuario. Android@Home es el primer paso en esta dirección. Por se pueden obtener accesorios sin licencia para smartphones. A finales de año también deberá estar disponible una pila 6LoWPAN de Google como Open Source. No obstante, existen suficientes alternativas para todos aquellos que no quieran esperar tanto tiempo o que no deseen apostar por Google.”

El STM32W ofrece una posibilidad interesante. Este microcontrolador inalámbrico se basa en un ARM Cortex M3 Core de 32 bit y dispone de un transceptor IEEE802.15.4 de 2,4 GHz. De este modo, es apropiado para ZigBee, RF4CE, Contiki 6LoWPAN y otros protocolos de red que se basan en el estándar IEEE802.15.4. “El 6LoWPAN resulta especialmente interesante, ya que no necesita licencia y la descripción del protocolo está disponible para cualquiera”, explica Naumann. El protocolo se basa en IPv6 y ha sido desarrollado con el objetivo de hacer que las redes de área personal PAN (Personal Area Networks) inalámbricas se puedan integrar en redes existentes de forma sencilla y con poco consumo energético. El sistema operativo Contiki basado en Open Source también está optimizado para asegurar el menor consumo energético posible. Aquellos que deseen comprobar la diferencia entre el 6LoWPAN de 2,4 GHz con respecto al 6LoWPAN de 868/915 MHz, deberán adquirir un kit de evaluación con STM32W de 2,4 GHz y un kit con el ZWIR4512 868/915 MHz. Ambos módulos se pueden programar libremente.
Aquellos que deseen utilizar un protocolo inalámbrico con menor capacidad, podrán recurrir al transceptor MRF89XA de Microchip. Este transceptor multicanal eficiente trabaja en las bandas de frecuencias ISM sin licencia 863-870 MHz y en la banda de frecuencias de 900 MHz. Un buen ejemplo de aplicación pueden ser, p. ej., los detectores de humos, que funcionan con pilas y transmiten la alarma vía módulo GSM en el maestro en caso de un incendio. Quienes deseen que sea redundante, podrán enviar la alarma también a la llave USB en el router. Tanto el router como el módulo GSM transmitirán el mensaje a la central de alarmas.

Redes sociales como interfaz de usuario
La siguiente descripción del proceso con el ejemplo de una lavadora, ya se ha probado de forma práctica con una estación meteorológica que “tuitea”. Mediante el STM32W, la lavadora se comunica basada en IP con el nuevo estándar IPv6 y, de este modo, puede intercambiar datos con todos los aparatos basados en IP, ya sea smartphone, tablet, un ordenador portátil más antiguo o el teléfono móvil con navegador web. Para ello, el STM32W envía un UDP/IP a un gateway en el router. El router transmite el UDP/IP al servidor que genera con ello un correo electrónico. Éste se puede enviar posteriormente a un servicio de blogging gratuito como Posterous (www.posterous.com) o Wordpress (de.wordpress.com). Para Wordpress existe una interfaz de programación (API) que envía los datos automáticamente a Twitter. Posterous ofrece más flexibilidad. Aquí se puede indicar de forma exacta mediante palabras de control qué mensaje se debe transmitir cuándo, cómo y a quién. Posterous admite además muchos formatos de diferentes maneras. En este caso, el Cronejob enviaría en el servidor un correo electrónico a Posterous, que a su vez transmitiría el post del blog vía correo electrónico a la API de Twitter. “La ventaja de Twitter es que se encuentran disponibles clientes gratuitos para Apple OS, Android, Windows, Linux y también RIM y prácticamente todos los productos finales son compatibles con Twitter”, explica Naumann. “Esto será aún más cómodo en el futuro con Google+, en el momento en que esté disponible la API adecuada para ello. ” La nueva red social de Google se diferencia de Facebook, porque los usuarios pueden crear aquí grupos de usuarios. Así, un grupo con el nombre de “My Personal Machines” podría indicar los estados de los diferentes aparatos domésticos. Se puede crear de forma que solo los habitantes de la casa puedan ver los mensajes. Además, también es posible crear grupos públicos, por ejemplo para los datos de la estación meteorológica. Estos datos podrán ser consultados automáticamente por cualquiera sin tener que “ser amigos” como ocurre en Facebook.

Si se pretende realizar una difusión a muchos usuarios, se encuentra disponible el nuevo Messaging Service de Google para Android. Este servicio transmite los mensajes a través de IP a smartphones Android. Para esta tarea se puede utilizar el Google Engine gratuito.

Muchos protocolos a elegir
De este modo se pueden reequipar todos los aparatos domésticos para una red Smart Home. Esto permite combinar las nuevas máquinas inteligentes con aparatos más antiguos. Si en un aparato se encuentra instalado un microcontrolador como el STM32W o es alimentado con tensión continua, podrá servir además como router para otros módulos 6LoWPAN y como puente para Bluetooth Low Energy o “Gazell”, el protocolo de Nordic Semiconductor. Gazell está disponible de forma gratuita. El protocolo Nordic se encuentra, entre otros, en muchos teclados y ratones inalámbricos para PC y funciona con los ICs de la serie nRF24LE1. Para esta serie constructiva también existen módulos inalámbricos completos, económicos y autorizados para el STM32W. El nRF24LE1 dispone de un derivado del 8051, que procesa un comando dentro de un ciclo. Aquellos que no quieran asumir los gastos del compilador Keil Compiler, pueden recurrir al compilador Small-Device-C-Compiler. El nRF24LE1 también trabaja con 2400 MHz. Aquellos que prefieran utilizar un estándar en lugar de un protocolo propietario de este tipo, pueden recurrir al nRF8001 de Nordic Semiconductor. Si se combina con los módulos PAN1720 de Panasonic es posible configurar de forma sencilla una red inalámbrica en el cuerpo o en la bicicleta para aplicaciones en el ámbito del deporte, la medicina o la vida cotidiana asistida por el entorno (Ambient Assisted Living).
El nRF8001 es compatible con Bluetooth Low Energy, cuya mayor ventaja es que se instala en prácticamente todos los nuevos smartphones, ordenadores portátiles y PDAs.

Los módulos WiFi o los ICs de Redpine Signals ofrecen el modo más rápido para alcanzar los objetivos. Los módulos Single Stream 802.11n de la familia Connect-io-n de Redpine incluyen todas las funcionalidades que exige un cliente de WLAN y, de este modo, complementa las soluciones integradas con la conectividad WiFi. Algunos módulos Connect-io-nTM contienen, además, una pila de red completa, que permite la conexión a múltiples sistemas integrados existentes sin sobrecargar sus microcontroladores. Para sistemas operativos superiores, como p. ej. Windows (CE 5.0, integrado 6.0, XP, Seven, integrado Compact 7 (a partir de Q1/12)), Linux o Android (a partir de Froyo 2.2), se encuentran disponibles los controladores correspondientes. Los módulos de Redpine son compatibles con el estándar N para WiFi que consume menos corriente que el estándar G. “Mi favorita es la placa Android@Home-Board de Microchip con placa adaptadora Redfly WiFi basada en la tecnología de Redpine”, declara Harald Naumann. “Ya que con esta combinación se matan dos pájaros de un tiro. La placa Android@Home-Board dispone de controladores USB como elemento central para Android. De este modo, los usuarios pueden conectar su smartphone o su tablet Android sin necesidad de licencia. Los pulsadores, el potenciómetro y los LED interactúan así en la placa de circuitos impresos con el aparato final. La única condición previa es que se encuentra instalado Android 2.3.4, Android 3.1 o una versión superior. Android 4.0 es compatible tanto con el Bluetooth clásico como con el Bluetooth Low Energy. Esto permite que Android@Home sea inalámbrico. ”

Además de las tecnologías inalámbricas y protocolos presentados, también se pueden utilizar GSM, GPRS, UMTS y 3G para las aplicaciones de Smart Home. Estas tecnologías celulares están recomendadas cuando en la casa se utiliza un gateway para Smart-Home para la telefonía móvil en lugar del router DSL. La variedad de protocolos y las propiedades de los diferentes aparatos que se pueden integrar en un sistema Smart Home de este tipo, hacen que su aplicación sea un asunto complejo. En este caso, los distribuidores con la experiencia adquirida en muchos proyectos de clientes y la visión neutral del fabricante aportan un servicio de asistencia muy valioso. Si como ocurre por ejemplo con Rutronik, disponen de un Wireless Competence Center, los clientes podrán confiar en un asesoramiento sólido y competente. Rutronik ofrece además componentes para la gama completa de tecnología y protocolos, así como todos los componentes constructivos adicionalmente necesarios para el hogar inteligente del futuro.

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