Alarma Inteligente De Humos: 7 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Gracias al sw de Cayenne é possível construir equipos muy avanzados sin necesidad de programmar nada con un aspecto gratamente muy profesional. Ademas, se considera a grande potência de cálculo do Raspberrry Pi, junto com as grandes possibilidades de expansão e conectividad, obtenemos uma grande combinação de hardware e software, se você não quiser realizar projetos realmente interessantes.

Sabemos la gravedad that puede suponer un incendio, por lo que es sumamente importante disponer de medidas en los edificios para protegerlos contra la acción del fuego.

Detectando a tiempo un incendio conseguimos cuatro cosas:

• Lo mas importante: salvar vidas humanas
• Minimizar las pérdidas econômicas potencialmente produzidas por el fuego.
• Conseguir que las actividades del edificio puedan reanudarse en el plazo de tiempo más corto posible.
• Evitar generar mas contaminação de todos tipo al meio ambiente produzida pela combustão de todo tipo de materiais algunos altamente tóxicos

É evidente que salvar vidas humanas es el fin principal y primero ante la detecção de incendios, pero evitar perdidas economicas o reducir contaminación possivel puede ser también buenas razones para poner un cuidado especial en los sistemas de detecção contra incendios

Neste projeto, vamos abordar o problema grave de los incendios desde uma perspectiva completamente diferente usando para ello una Raspberry pi 2, um hardware específico e o software de Cayenne

Tradicionalmente, os detectores de incêndio diferem na função do princípio de ativação siendo os mais habituais do Tipo Óptico baseado em células fotoeléctricas, las cuales, al oscurecerse por el humo ou iluminar por reflexión de luz en las part del humo, disparando uma sirena o alarma.

Asimismo existen detectores de calor, los cuales son los menos sensibles, puesto que detectan la última etapa del desarrollo del fuego aunque generalmente tienen una mayor resistencia a condiciones medioambientales.

Este tipo de detectores classifica en:

• Detectores térmicos: disparan un alarma al alcanzarse una determinada temperatura fija en el ambiente.
• Detectores termovelocimétricos: disparan un señal o alarma cuando detectan un incremento rápido de la temperatura ambiente, por este tipo de sensores son más adecuados cuando la temperatura ambiente es baja o varía lentamente en condiciones normales.
• Detectores de lama: se basan na detecção da radiação ultravioleta ou infrarroja presente na combustão nos incêndios. Se usar zonas externas de almacenamiento, ou para zonas desde se puede propagar con gran rapidez un incendio con lamas (por la respuesta mas rapida). Dada su incapacidad para detectar incendios sin lhama, esto hace que no se consideren estos detectores para uso general.

A solução que se propõem se basa en detectores ter micos al ser los mas precisos, al que ha añadido para aumentar la fiabilidad y mejorar la flexibilidad un doble sensor permitiendo de esta manera poder modificar los parámetros de disparo com uma facilidade enorme como vamos a ver aparte de poder transmitir as informações em vários formatos e formas nunca vistas.

COMPONENTES NECESARIOS

Para montar a solução propuesta necesitamos los siguientes elementos:

• Zumbador de 5V
• DS18B20
• Resistencia de 4k7 1/4 w
• Sensor de Co2 baseado em MQ4
• Raspberry Pi 2 o superior
• Fuente 5V / 1A para la Rasberry Pi

Otros

• Cabo de vermelho
• Caja de plástico para conteúdo do conjunto
• Cable de cinta (pode ser usado para reusar un cable de cinta procedente de un interfaz ide de disco)

Etapa 1: Instalação Raspbian

A solução proposta se basa en usar una Raspberry Pi e um pequeño hardware de controle que conectaremos a los puerto de la GPIO, pero, antes de empezar com o hardware adicional, deberemos, si aun no lo ha creado todavía, generar una imagen de Raspbian para proporcionar um sistema operativo a la Raspberry Pi.

Raspbian trae pré-instalado software muito diverso para a educação, programação e uso geral, contando además com Python, Scratch, Sonic Pi e Java

Para instalar o Raspbian pode ser instalado com NOOBS ou descargando a imagem do SO desde o url oficial

Vemos que hay dos versiones:

• RASPBIAN JESSIE: Imagen de escritorio completo basado em Debian Jessie de mayo de 2016, publicada el 2016-05-27 e versão de kernel: 4.4
• RASPBIAN JESSIE LITE: versão mínima da imagem baseada no Debian Jessie de maio de 2016, publicada a 2016-05-27 e versão do kernel: 4.4

Obviamente, se o SD é suficiente, lo interesante é descargar a opção inicial, no lugar de usar a versão mínima (Lite)

Una vez descargada la imagen correspondiente en su ordenador siga los siguientes pasos:

1. Use a ranura para tarjetas SD e use o soporte em seu PC (normalmente há que instalar um adaptador de SD para micro-usb) ou pode usar um adaptador usb para SD. Inserte la tarjeta SD no leitor de tarjetas SD de seu ordenador comprobando cual es la letra de unidad asignada. Se você pode ver facilmente a letra da unidade, mirando na coluna izquierda del Explorador de Windows.
2. Descargar a utilidade Win32DiskImager from the page del proyecto en SourceForge como un archivo zip.
3. Extraer el ejecutable from el archivo zip y ejecutar la utilidad Win32DiskImager (puede que tenga que ejecutar esto como administrador, para lo cual tendrá que hacer clic derecho en el archivo y selecionar Ejecutar como administrador).
4. Selecione o arquivo de imagem que ha extraído anteriormente de Raspbian.
5. Usado com mucho cuidado letra da unidade da tarjeta SD (selecione ao selecionar a unidade correta, se você selecionar a unidade por erro, pode destruir os dados no disco duro do ordenador)
6. Haga clic en Escribir y espere a que la escritura se complete.
7. Salga del administrador de arquivos e expulsa a tarjeta SD.

8. ! Um terminado de instalar o SO em seu Raspberry Pi!

Etapa 2: Prueba De Acceso Y Creacion De Cuenta

Crie a imagem do SO, agora debemos inserir o recibo micro-SD criado no Raspberry Pi no adaptador de micro-SD que tem em um lado. También deberá conectar um monitor pelo conector HDMI, um teclado e uma conexão USB, um cabo Ethernet ao roteador e finalmente conectar a alimentação de 5V DC para comprobar que o Raspberry Pi arranca com as novas imagens

Para configurar a configuração do Raspberry, o primeiro é criar uma cuenta gratuita no portal cayenne-mydevices.com que servirá tanto para entrar na consola web como para validarnos na aplicação móvel. Para ello, vaya a la siguiente url https://www.cayenne-mydevices.com/ e introduzca lo siguintes datos:

• Nombre,
• Dirección de correo elctronica
• Um clave de acesso que utiliza para validarse.

NOTA: las credenciales que escriba en este apartado le servirán tanto para acceder via web como por vía de la aplicación móvil

Etapa 3: Instalacion Agente

Una vez registrado, solamente tenemos que elegir la plataforma para avanzar en el asistente. Obviamente, selecionamos no novo caso Raspberry Pi pues não se distinguem entre ninguna das versões (você que en todo caso em todas deben tener instalado Raspbian).

Para avançar na assistência deberemos tener instalado Raspbian na nova Raspberry Pi que instalamos nos passos anteriores.

Concluído o assistente, lo siguiente es instalar la aplicación móvil, que está disponível tanto para IOS como Android.

Em caso de Android, este é o enlace para sua descarga no Google Play.

É muito interessante destacar que desde a aplicação para o smartphone se pode automaticamente localizar e instalar o software myDevices Cayenne em seu Raspberry Pi, para lo cual ambos (smarphone e Raspberry Pi) han de estar conectado a la misma red, por ejemplo la Raspberry Pi al roteador com um cabo ethernet e seu samartphone a la wi-fi de seu hogar (não funciona se esta conectado por 3G ou 4G).

Una vez instalado o aplicativo, cuando hayamos introducido nuestras credenciales, se está la Raspberry en la misma red y não tiene instalado o agente, se instalara éste automáticamente.

Outra opção de instalar myDevices Cayenne em Raspberry Pi, usando o Terminal em seu Pi ou bien por SSH.

Tan sólo hay que ejecutar los dos siguientes comandos:

• wget
• sudo bash rpi_f0p65dl4fs.sh -v

NOTA: A instalação do agente em seu Raspberry Pi por comando, sem necessidade. Solo se cita aqui em caso de problemas no despliegue automático desde o aplicativo móvel.

Etapa 4: Instalação Del Sensor Temperatura

Para poder hacer de nuestra Raspberry Pi um detector eficaz de incendios necesitamos añadir sensores que nos permitem medir variveis fisicas del exterior, para en consuencia actuar posteriormente

O primeiro lugar é optado por usar o sensor DS18B20 criado por Dallas Semiconductor. Se trata de um termômetro digital, com uma precisão que varía segundo o modelo pero que em todo caso é um componente muy usado em muitos projetos de registro de dados e controle de temperatura.

Existem três modelos, el DS1820, el DS18S20 e DS18B20 pero sus principales diferencias se observan na exatidão de lectura, na temperatura e no tempo de conversão que se o sensor devedor para que realice esta ação.

Cada sensor possui um número de série única de 64 bits captado em él local permite um grande número de sensores que se utiliza em um barramento de dados.

A temperatura se obtém em um formato de módulo e signo de novos bits. El bit más significativo (MSB) corresponde al signo y el bit menos significativo tiene un peso de 0,5 ° C, el subsiguiente en sentido creciente 1 ° C, el bit 2 estará asociado a 2 ° C, hasta el bit 7 cuyo peso será de 64 ° C. Para a comparação com os valores máximos e mínimos se toman apenas os 8 bits más prováveis (incluindo o sinal), descartando-se 0,5 ° C.

El DS1820, tiene, además del número de série y de la interfaz de un condutor, un circuito medidor de temperatura y dos registros que pueden emplearse como alarmas de máximo y de temperatura mínima.

Internamente com um microprocesador, um par de osciladores de frequência proporcional a la temperatura (um de ellos de frecuência proporcional a alta temperatura atuando como habilitação (portão) do conteúdo do oscilador de frecuência a uma baixa temperatura) e um circuito (Slope Acumulador) encargado de compensar las alinealidades de la variación de frecuencia de los osciladores con la temperatura.

A los comandos tradicionais de los botones como: lectura de ROM, búsqueda de ROM, coincidencia de ROM, salteo de ROM, se agregan nuevos comandos por el bus de um condutor, como convertir temperatura, leer, copiar o escribir la memoria temporaria (scratchpad) y buscar alarmas (estes alarmas son comparadas com o valor de temperatura medido inmediatamente de terminada la medición, es decir que a bandeira de alarma será atualizada após cada medido).

CONEXIÓN DEL DS18B20

El DS18B20 envia um barramento I2C para a informação da temperatura exterior en grados C com precisão 9-12 bits, -55C a 125C (+/- 0,5C).a.

Para aprovar as ventajas de detecção automática de Cayenne de sensores 1-wire, conectaremos este al puerto 4 GPIO (PIN 7) dado que o DS1820 transmite via protocolo serie 1-Wire

Asimismo é importante conectar uma resistência de 4k7 de pull-up na linha de dados (é decir entre os pinheiros 2 e 3 do DS18B20).

A alimentação do sensor, como tomaremos desde a cualquiera das conexões de + 5V de nuestra Raspberry (pinheiros 2 o 4) e a conexão de massa por comodidad, podemos tomarla del pin 9 de las Raspberry

¡Listo! Encienda su Raspeberry Pi e Cayenne detectará automaticamente o sensor DS18B20 e añadirá este a seu painel de controle

NOTA: É importante pesquisar que os dispositivos 1-Wire se identifican mediante um número (ID) único, razón por la que podríamos conectar varios en cascada, viajando la señal de todos ellos por la misma linea de datos necesitando uma única resistência de pull up para todo el montaje conectándose todos ellos en paralelo (respetando los pines obviamente). O software se encargará de “interrogar” o sensor / dispositivo adecuado.

Etapa 5: Instalação de Sensor De Co2

Para complementar nuestro detector é um detector de gases basado no circuito MQ4.

Se você puder montar um circuito com o sensor, o bien se poderá adquirir o sensor e o módulo de disparo com um soldado, lo cual por seu custo baixo é a opção mais recomendada.

Estos módulos permitem Dual-modo de señal de salida, es decir cuentan con dos salidas diferenciadas:

• Salida analógica
• Salida con sensibilidad de nivel TTL (la salida es a nivel alto si se detecta GLP, el gas, el álcool, el hidrógeno e mas)

Estos módulos contínuos para uma resposta rápida e recuperação, cuentan com uma boa estabilidad y larga vida siendo ideais para a detecção de fugas de gás em casa o fabrica.

Estos detectores son muy versátiles, pudiendo usarse para múltiplos finos, detectando con facilidad lo siguientes gas:

• Gás combustível como el GLP
• Butano
• Metano
• Álcool
• Propano
• Hidrogeno
• Humo
• etc.

Algunas de las características do módulo:

• Voltaje de funcionamiento: 5V DC
• Rango de Detección: 300 a 10.000 ppm
• Salida TTL señal valida es baja
• Tamaño: 32X22X27mm

CONEXIONES

Para conectar o módulo a uma nuestra Raspberry Pi, definiremos para usar o porto GPIO18 (pin12) que conectaremos à salida digital 2 do sensor (marcado como OUT).

A alimentação do sensor, o tomaremos desde a cualquiera das conexões de + 5V de nuestra Raspberry (pinheiros 2 o 4), conecte ao pino 4 do sensor (marcado como + 5v) e a conexão de masa por comodidad podemos tomar o pino 9 de las Raspberry conectando este al pin1 del detector (marcado como GND)

Respecto a Cayenne deberemos configurarlo como uma entrada genérica como vamos a ver mas adelante.

PRUEBA DEL SENSOR

Para obter uma tentativa rápida de que o novo sensor es funcional: simplemente apuntar um único cm do sensor com um botão de desodorante (não importa a marca), justo com um sólo disparo há um botão do sensor. En ese momento debería encenderse el pequeño led que integra el sensor durante unos minutos para luego apagarse marcando de esta forma que realmente ha detectado el gas.

Ademas simultáneamente si podemos medir com um polímetro, veremos que el pin Out pasa a nivel alto, es decir pasa de 0V a unos 5V, volviendo a cero en cuanto se haya diluido el gas

Etapa 6: Final de Zumbador Y Montaje

Ya tenemos los dos sensores, assim que aunque podemos intereactuar ante variaciones de las lecturas de los sensores enviando correos o enviando SMS's (como vamos a ver en el siguiente paso), es muy interesante añadir también um aviso auditivo que podemos activar cuando decidamos.

Para os avisos acústicos, lo mas sencillo es usar um zumbador simples de 5V que podemos conectar diretamente a nuestra Raspberry Pi sem ningún circuito auxiliar.

A conexão do positivo do zumbador, normalmente de cor vermelho, o haremos al GPIO 17 (pino 11) de nova framboesa e a conexão de massa por comodidade podemos tomarla do pino 9 de las Raspberry conectando-se a este pino de massa da campainha (de cor negra)

Respecto a Cayenne deberemos configurarlo como um actuador genérico como vamos a ver mas adelante en el siguiente paso.

En cuanto a las conexiones dado las poquísimas conexiones de los dos sensores y el zumbador, lo mas sencillo, a mi juicio, es use un cable de cinta de 20 + 20, que por ejemplo puede obtener de un viejo cabo IDE de los usados para conectar antiguos discos duros cortándolo na longitude que interese e conectando os cabos a los sensores e ao zumbador (observe que é muito importante respeitar a ordem de los pinheiros do cabo siendo o vermelho do pino 1 e cuenta correlativamente).

El siguiente resumen indica todas as conexiones realizadas:

CABLE DE CINTA UTILIZACIÓN

• pino9 (Gnd) pino1 DS1820, pino1 MQ4,
• pino 7 (GPIO4) pino 2 DS1820, resistencia 4k7
• pino1 (+ 5V) pino 3 DS1820, resistencia 4k7, pino4 MQ4, campainha de cabo rojo
• pino 12 (GPIO18) pino 2 MQ4
• pin11 (GPIO17) buzzer cable negro

Etapa 7: Configuracion Cayenne

Montado el circuito y nuestra Rasberry correndo com Rasbian e o agente Cayenne, unicamente nos queda configurar o sensor de gás e o buzzzer como las condiciones o eventos que harán que disparen los avisos

Del sensor DS1820 não hablamos precisamente porque al estar conectado ao barramento um fio, o agente Cayenne para detectar automaticamente se apresenta diretamente sobre o escritorio se necesidad de ningún acción más.

CONFIGURACION SENSOR GAS

Dado que não existe um sensor de estas características na consola de Cayenne, o mas sencillo é configurarlo como entrada genérico do tipo Digital Input y subtipo SigitalSensor.

Si ha seguido el circuito propuesto, los valores propuestos que debería configurar son los siguientes

• Nome do widget: entrada digital
• Widget: Gráfico
• Numero de decimais: 0

En el apartado "Configurações do dispositivo" pondremos:

• Selecione GPIO: GPIO integrado
• Selecione o canal: Canal 18
• Inverter lógica: verificar ativada

Obviamente, añadiremos estos valores e pulsaremos sobre o boton "save" para hacer efetiva esta configuração

CONFIGURACION ZUMBADORDado que não existe um zumbador como tal no console de Cayenne, mas sencillo é configurarlo como salida genérico do tipo RelaySwitch. Si ha seguido el circuito propuesto, los valores propuestos que debería configurar son los siguientes

• Nome do widget: Buzzer
• Escolha o widget: botão
• Escolha o ícone: claro
• Número de decimais: 0

En el apartado "Configurações do dispositivo" pondremos:

• Selecione GPIO: GPIO integrado
• Selecione o canal: Canal 17
• Inverter lógica: verificar desativado

Obviamente, añadiremos estos valores e pulsaremos sobre o boton "save" para hacer efetiva esta configuração

TRIGGERSSi ha seguido todos los pasos anteriores tendremos en la consola de Cayenne nuestra placa Rasberry Pi con la información en tiempo real de la temperatura ou detección de gas e incluso un botón que nos permite ativar ou desativar a voluntad el zumbador.

Ademas por si fuera poco gracias a la aplicación móvil, también podemos ver en esta en tiempo real lo que está captando los sensores que hemos instalado y por supuesto activar o desactivar si lo deseamos el zumbador..

Pero aunque el resultado es espectacular todavía nos queda uma característica para que o dispositivo sea inteligente: el pode interaccionar ante os eventos de uma forma lógica, lo cual lo haremos a través de lo triggers, los cuales nos permitirán desencadenar acciones ante cambios en las variáveis medidas por los sensores.

A la hora de definir triggers en Cayenne podemos hacerlo tanto desencadenado acciones como pueden ser enviar corres de notificaciones o envio de SMS's a los destinatarios acordados ou bien actuar sobre las salidas.

Para definir um disparador em myTriggers, pulsaremos "New Trigger" e nos apresentamos das partes:

• E SE; aqui arrastraemos el desecadenante, lo cual necesariamene siempre sera la lectura de un sensor (en uestro case el termometro ou el detector de gas)
• ENTÃO: aqui definiremos o que queremos que se execute quando cumpla la condición del IF. Como comentabamos se pueden actuar por dos vías: se puede activar / desactivar nuestra actuador (el buzzer) o también enviar correos o SMS's

Como ejemplo se pueden definir lo siguientes triggers:

• SE DS1820 <42º ENTÃO RELE (canal 17) = DESLIGADO
• SE Canal 18 = LIGADO ENTÃO RELE (canal 17) = LIGADO
• IF Channel18 = ON THEN Send e-mail to …
• IF DS2820> 90º ENTÃO Enviar e-mail para..
• etc

Es obvio que las posibilidades son infinitas (y las mejoras de este proyecto también), pero from luego un circuito así es indudable la gran utilidad que puede tener.¿Se anima a replicarlo?