COMUNICACIÓN RS485 CON LA PLATAFORMA UBIDOTS

8/18/2019 COMUNICACIÓN RS485 CON LA PLATAFORMA UBIDOTS

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DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA

CARRERA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA

Práctica No.1

COMUNICACIÓN RS485 CON LA PLATAFORMA UBIDOTS

Grupo De Laboratorio:

Erazo María Inés

Pazmiño Esteban

Romero Jakelyn

Latacunga, 12 de Enero del 2016


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OBJETIVOS:

Objetivo General.

Estudiar el funcionamiento e implementar la comunicación RS485 con conexión

ethernet mediante un ejercicio práctico.

Objetivos Específicos.

Realizar y cargar el código de programación correspondiente a los arduinos

designados como maestro y esclavo.

Conectar el modulo ethernet de arduino para subir los datos a la plataforma.

Analizar el datasheet del max485 para de esta manera establecer los pines

correspondientes que pertenecen a los transmisores y receptores.

MARCO TEÓRICO:

MODULO ETHERNET ENC28JC60 3

El módulo Ethernet ENC28J60 utiliza el ENC28J60 controlador autónomo de

Microchip que ofrece una serie de características para manejar la mayor parte de los

requisitos del protocolo de redes.

La tarjeta se puede conectar directamente a la mayoría de los microcontroladores ( PIC,

Arduino, AVR, DSP, STM32, 8051, etc ) con una interfaz estándar SPI con una velocidad

de transferencia de hasta 20MHz.

Se trata de un módulo mediante el cual usted puede poner su tarjeta de control en línea. Y

por supuesto que se puede utilizar en la plataforma Arduino. Su función es la misma

que Shield Ethernet V1.0 para Arduino, por lo que con ella se puede realizar todas las

funciones que se han hecho en la V1.0 Ethernet Shield para Arduino. Es pequeño y

conveniente.Para utilizarlo como el V1.0 Ethernet Shield para Arduino solo es necesario conectar 10

cables desde tu modulo Ethernet ENC28J60 a tu placa Arduino, una vez hecha la

conexión puede ser usado la Shield Ethernet de Arduino.

La conexión para emular nuestro modulo Ethernet ENC28J60 como el shield Arduino

se muestra en la tabla siguiente.


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Módulo ENC28J60 Arduino Due / UNO Mega Arduino

VCC 3V3 3V3

CLKOUT

ENC-WOL

REAJUSTE REAJUSTE REAJUSTE

ENC-INT 2 2

GND GND GND

SCK 13 52

MISO 12 50

MOSI 11 51

CS 10 53

Figura 1: Modulo Ethernet.

IN TERNET DE LAS COSAS CON UBIDOTS 4

La facilidad de programación que nos brindan las diferentes plataformas de hardware

actuales, nos invitan a pensar en una gran cantidad de posibilidades. Por ejemplo, gracias

a un dispositivo como el Arduino, es posible medir variables del entorno tales como


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temperatura, aceleración, posicionamiento, nivel de luz, e incluso cualquier otro sensor

que queramos conectar a través de sus puertos análogos.

El desarrollo de éste tipo de proyectos que leen información del ambiente a través de

sensores se conoce como el “Internet de las Cosas” y es una tendencia tecnológica que

promete crear una nueva era de aplicaciones que revolucionarán la forma en que vivimos.

Tal como lo hicieron las aplicaciones web en los años 90s, las redes sociales en la década

del 2000, o las aplicaciones móviles en la presente década, el Internet de las Cosas es una

oportunidad para crear innovadoras soluciones en diversos sectores como el comercio, la

energía, el transporte, la manufactura, el agro e incluso el hogar.

Para un completo desarrollo de éste nuevo tipo de aplicaciones, debemos trabajar en tres

diferentes niveles: la electrónica, las comunicaciones y el software.

¿QUÉ ES UBIDOTS? 4

Ubidots es un servicio en la nube que nos permite almacenar e interpretar información de

sensores en tiempo real, haciendo posible la creación de aplicaciones para el Internet de

las Cosas de una manera fácil, rápida y divertida.

Figura 2: Conexión con la plataforma Ubidots.

Gracias a ésta herramienta, podremos ahorrarnos tiempo y dinero al momento de

desarrollar aplicaciones como sistemas de telemetría GPS, sistemas para monitoreo de

temperatura, aplicaciones para contar vehículos en una calle, etc.

En la siguiente gráfica se ilustra el ahorro en tiempo y esfuerzo al crear una aplicación de

Internet de las Cosas con la plataforma Ubidots, o sin ella:


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ARDUINO 1

Figura 3: Placa Arduino UNO

Arduino es una plataforma libre de computación de bajo coste basada en una placa de

entrada-salida y en un entorno de desarrollo IDE que implementa el lenguaje

vProcessing/WiringHardware. Arduino se puede usar para desarrollar objetos interactivos

automáticos o conectarse a software en el ordenador (Pure Data, Flash, Processing;

MaxMSP.Arduino nació a Ivrea Interaction Design Institute como una herramienta fácil para


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prototipado rápido, dirigido a estudiantes sin experiencia en electrónica y programación.

Tan pronto como llegó a una comunidad más amplia, la placa Arduino comenzó a cambiar

para adaptarse a las nuevas necesidades y desafíos, diferenciar su oferta de tablas simples

de 8 bits a los productos para aplicaciones de la IO,, impresión 3D portátil y entornos

integrados. Todas las placas Arduino son completamente de código abierto, permitiendo

a los usuarios crear de forma independiente y, finalmente, adaptarlos a sus necesidades

particulares. El software también es de código abierto, y está creciendo a través de las

aportaciones de los usuarios en todo el mundo.

Elementos de la placa

La placa es una placa de circuito impreso donde va instalado el microprocesador, la

memoria, las conexiones de entrada y salida y la conexión para el puerto usb.

- Botón de reset: permite resetear el programa y permite cargar uno nuevo.

- Puerto usb: a través de él se cargan las instrucciones a ejecutar, el programa que

es realizado en el entorno de programación de arduino. Comunicación Arduino-

Ordenador.

- Microprocesador: realiza las instrucciones almacenadas en el programa de forma

cíclica. Es un circuito integrado que contiene muchas de las mismas cualidades

que una computadora. Escribe en los pines DS2-13 y lee en los DE2-13 AE0-5.

- Pines de entrada y salida: Permiten conectar elemento que dan información y

crean actuaciones.

MAX485 2

El MAX485, es uno circuitos integrado que permiten hacer el RS485.

Cuando se requieren mayores distancias y velocidades de trasmisión, entonces deben de

emplearse las normas RS422 y RS485. Además, estas normas permiten también la

trasmisión multipunto, es decir una computadora central conectada con varias UTR. Dado

que la computadora central típicamente tiene como salida la interfaz RS232, se hace

necesaria la conexión de un módulo convertidor RS232 a RS422/485, para implementa r

una red.


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Todos los dispositivos RS485 poseen drivers "tristate" que permiten a las UTR

desconectarse de la línea una vez que trasmitieron su información. Normalmente, para

este fin se usa un circuito temporizador automático habilitado por el flanco ascendente de

la señal de trasmisión. El temporizador habilita el circuito trasmisor durante el tiempo

que dura el mensaje y lo deshabilita al terminar éste.

Entre las aplicaciones típicas de la norma RS485, se encuentran los sistemas de control

de acceso, los sistemas distribuidos de control industrial y los sistemas de seguridad

casera. En todos estos casos, varias UTR reportan su información hacia una computadora

central o bien reciben comandos de la misma.

Figura 4: Circuito de operación del MAX 485

MATERIALES:

Arduino UNO

Arduino MEGA

Modulo Ethernet para arduinno

Max485

Display

Protoboard

PROCEDIMIENTO:


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1. Realizar el código que pertenece al arduino maestro.

Será necesario definir la dirección MAC del módulo, y usar la librería

UIPEthernet para e correcto funcionamiento del módulo ethernet

ENC28JC60.

/*

Web client

This sketch connects to a website using an Arduino Wiznet Ethernet shield.

Circuit:

* Ethernet shield attached to pins 10, 11, 12, 13

created 18 Dec 2009

modified 9 Apr 2012

by David A. Mellis

modified 15 Jan 2015

by Mateo Velez for Ubidots, Inc.

*/

#include

#include

#define START_NODE 1 // The starting I2C address of slave nodes

#define NODE_MAX 3 // maximum number of slave nodes (I2C addresses) to

probe

// Enter a MAC address for your controller below.

// Newer Ethernet shields have a MAC address printed on a sticker on the

shield

byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };

int data[3];

// Initialize the Ethernet client library


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// with the IP address and port of the server

// that you want to connect to (port 80 is default for HTTP):

EthernetClient client;

String potVarId = "569282bb76254259d6b1e1f9";

String pulsVarId = "56906cc676254251b8db1f46";

String fresVarId = "56928d177625427083ba06a6";

String token =

"PCGj6rnLPhLGt6uBMBaarEYXgJhlyM9AAaId76aSS4EMwJV3qtHySNTtpV

1B";

void setup() {

// Open serial communications and wait for port to open:

Wire.begin();// Activate I2C link

Serial.begin(9600);

while (!Serial) {

; // wait for serial port to connect. Needed for Leonardo only

}

// start the Ethernet connection:

if (Ethernet.begin(mac) == 0) {

Serial.println("Failed to configure Ethernet using DHCP");

// no point in carrying on, so do nothing forevermore:

for(;;);

}

// give the Ethernet shield a second to initialize:delay(1000);

Serial.println("connecting...");

}

void loop()

{

for (int nodeAddress = START_NODE; nodeAddress


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Wire.requestFrom(nodeAddress, 1); // request data from node#

if(Wire.available()) { // if data size is avaliable from nodes

data[nodeAddress] = Wire.read();

}

}

float pot = data[1]*5.0/249.15;

int puls = data[2];

float fres = data[3]*100.0/255.0;

delay(200);

save_value(pot,puls,fres);

}

void save_value(float potValue, int pulsValue, float fresValue)

{

// if you get a connection, report back via serial:

int num=0;

delay(200);

String var = "[{\"variable\": \"" + potVarId + "\", \"value\":" +

String(potValue) + "}";

var += ",{\"variable\": \"" + pulsVarId + "\", \"value\":" + String(pulsValue)

+ "}";

var += ",{\"variable\": \"" + fresVarId + "\", \"value\":" + String(fresValue) +

"}]";

num = var.length();

if(client.connect("things.ubidots.com", 80))

{

Serial.println("connected");

// New lines according to ubidots support:|

client.println("POST /api/v1.6/collections/values HTTP/1.1");Serial.println("POST /api/v1.6/collections/values HTTP/1.1");


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client.println("Content-Type: application/json");

Serial.println("Content-Type: application/json");

client.println("Content-Length: "+String(num));

Serial.println("Content-Length: "+String(num));

client.println("X-Auth-Token: "+token);

Serial.println("X-Auth-Token: "+token);

client.println("Host: things.ubidots.com\n");

Serial.println("Host: things.ubidots.com\n");

client.print(var);

Serial.print(var+"\n");

}

else

{

// if you didn't get a connection to the server:

Serial.println("connection failed");

}

if (!client.connected())

{

Serial.println();

Serial.println("disconnecting.");

client.stop();

}

if (client.available())

{char c = client.read();

Serial.print(c);

}

client.flush();

client.stop();

}2. Realizar el código correspondiente para el arduino esclavo1.


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// Program: I2C slave sender template for multi-node Arduino I2C network

// Programmer: Hazim Bitar (techbitar.com)

// Date: March 30, 2014

// This example code is in the public domain.

#include

#define NODE_ADDRESS 1 // Change this unique address for each I2C slave

node

byte nodePayload;

void setup()

{

Serial.begin(9600);

Serial.println("SLAVE SENDER NODE");

Serial.print("Node address: ");

Serial.println(NODE_ADDRESS);

Serial.println("***********************");

Wire.begin(NODE_ADDRESS); // Activate I2C network

Wire.onRequest(requestEvent); // Request attention of master node

}

void loop()

{delay(100);

nodePayload = analogRead(A1)/3.95; // Read A0 and fit into 1 byte. Replace

this line with your sensor value

Serial.println(nodePayload);

}

void requestEvent(){


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Wire.write(nodePayload);

Serial.print("Sensor value: "); // for debugging purposes.

Serial.println(nodePayload); // for debugging purposes.

}

3. Realizar el código correspondiente para el arduino esclavo2.



// Date: March 30, 2014


#include


node

byte nodePayload;

void setup()

{

Serial.begin(9600);

Serial.println("SLAVE SENDER NODE");



Serial.println("***********************");

Wire.begin(NODE_ADDRESS); // Activate I2C networkWire.onRequest(requestEvent); // Request attention of master node

}

void loop()

{

delay(100);

nodePayload = digitalRead(52); // Read A0 and fit into 1 byte. Replace this linewith your sensor value


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}

void requestEvent()

{




}

4. Realizar el código correspondiente para el arduino esclavo3.



// Date: March 30, 2014


#include


node

byte nodePayload;

void setup()

{

Serial.begin(9600);Serial.println("SLAVE SENDER NODE");



Serial.println("***********************");

Wire.begin(NODE_ADDRESS); // Activate I2C network

Wire.onRequest(requestEvent); // Request attention of master node

}


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void loop()

{

delay(100);

nodePayload = analogRead(A1)/3.52; // Read A0 and fit into 1 byte. Replace

this line with your sensor value


}

void requestEvent()

{




}

5. Implementar el circuito correspondiente para el correcto funcionamiento de la

práctica.

Para la conexión del módulo ethernet en este caso lo conectaremos al

arduino mega en los pines digitales 50 51 52 y 53 para la comunicación y

a 5v para la alimentación. EL modulo posee una entrada para cable de red,

de la cual saldrá un cable utp a cualquiera de los puertos lan del router

inalámbrico que proporciona el internet.

Figura 5: Circuito a implementar.


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6. Para conectarse con la plataforma Ubidots ingresar el siguiente Link

https://app.ubidots.com/accounts/signup/.

7. Crear una cuenta en la plataforma Ubidots.

8. Para crear la fuente de datos en la plataforma seleccionar Sources.

Figura 6: Herramienta Source

9. Seleccionar en añadir fuente de datos.

Figura 7: Añadir fuente de datos.

10. Seleccionar un dispositivo para la adquisición de datos.


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Figura 8: Añadir dispositivos.

11. Ingresar los detalles de los datos a obtener.

Figura 9: Información de los datos a obtener.

12. Crear la fuente de datos.

Figura 10: Creación de fuente de datos.

13. Para añadir variables ingresar en la fuente de datos creada y seleccionar añadir

variable.


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Figura 11: Añadir nueva variable.

14. Ingresar los siguientes parámetros que poseerá nuestra variable y dar clic en

crear.

Figura 12: Parámetros de la variable.15. Tome nota del ID de las variables a la cual se desea enviar información.

Necesitará esto para ingresar en el código.


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Figura 13: ID de la variable.

16. Crear un Token dando clic en ´My Profile´. Necesitará esto para el código.:

Figura 14: Generación de token.

17. Para poder visualizar en el Dashboard seleccionar en la parte superior derechaAdd Widget.

http://ubidots.com/docs/_images/electricimp_token.pnghttp://ubidots.com/docs/_images/ethernet-id.png


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Figura 15: Añadir Widget.

18. Seleccionar el tipo de icono a visualizar con la información enviada

Figura 16: Selección de icono para la variable.

19. Seleccionar la fuente de los datos.

Figura 17: Selección de fuente de datos.

20. Seleccionar la variable y los rangos en que estará la informac ión adquirida, darclic en finalizar.


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Figura 18: Selección de la variable y sus rangos.

ANÁLISIS DE RESULTADOS:

Por medio de la aplicación ubidots se va a monitorear los datos que entrega en arduino

maestro enviados por cada esclavo. El primer elemnto es el pulsador el mismo que

mediante la aplicación al momento que genere un 1 logico o se pulse cambiará a color

verde.El segundo elemto es un poteciómetro se enceuntra en una escala de 0 a 5V

dependiendo el dado de giro se visualizará si es voltaje es alto o bajo. El ultimo elemnto

es una LDR que permite monitorear el % de lumijnosidad.

Figura 19: Visualización del Dashboard de nuestra plataforma.


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En la siguiente imagen se puede verificar el monitoreo realizado cuando el pulsador entra

a funcionar, es posible observar las fechas las cuales fueron monitoreadas y el

funcionamiento de pulsador que es 0 si no se encuentra pulsado o 1 si está en ejecución.

Figura 20: Monitoreo del pulsador.

En la siguiente imagen se puede verificar el monitoreo realizado cuando el potenciómetro

entra a funcionar, es posible observar las fechas las cuales fueron monitoreadas y el

funcionamiento del potenciómetro dependiendo del movimiento que se realice al mismo

pueden ser valores que estén dentro del intervalo de 0 a 5V los que se pueden verificar en

el monitoreo, así mismo se muestra una tabla que determina el valor monitoreado con su

fecha respectiva.

Figura 21: Monitoreo del potenciómetro.


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En la siguiente imagen se puede verificar el monitoreo realizado cuando la LDR entra a

funcionar, es posible observar las fechas las cuales fueron monitoreadas y el

funcionamiento de la misma dependiendo la cantidad de luminosidad que existe si no

existe luz el porcentaje monitoreado es bajo mientras que si hay presencia de luz el

porcentaje de monitoreo va subiendo dependiendo de la cantidad de luz existente.

Figura 22: Monitoreo LDR.

CONCLUSIONES:

- Mediante el desarrollo de la práctica se determina que para realizar una

transmisión a través del MAX485 se necesita controlar el terminal DE (habilita el

envío) y RE (habilita recepción).

- Al transmitir información hay que colocar el pin 2 y el 3 en nivel alto, de esta

forma se habilita el integrado para enviar información por el pin 4 y se bloquea

para recibir información por el pin 1, en caso contrario, para recibir información

hay que colocar el pin 2 y el 3 en nivel bajo, en este caso se bloquea el envío deinformación por el pin 4 y se activa la recepción de información por el pin1.

- De manera física y como consejo se coloca para los enlaces con RS-485 una

resistencia de 120 ohms (Rt) a través de las líneas A y B en cada extremo de la

línea, para proveer a los dispositivos de una adaptación de impedancia al medio

de transmisión.

- Mediante el proyecto realizado se pudo monitorear los datos entregados del

arduino maestro por medio de la aplicación ubidots.


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- Los elementos que se utilizó en la práctica para su monitoreo fueron un pulsador,

un potenciómetro y una fotocelda.

- Dentro de la comunicación para él envió de datos que recibe el maestro de sus

esclavos y este envía a la aplicación ubidots se determinó que un factor importante

es el ancho de banda de la red.

RECOMENDACIONES:

- Es óptimo al momento de realizar la programación ir colocando líneas de

comentario para luego al compilar el programa, si llegará a existir errores poderlos

detectar fácilmente.

- Conocer cuáles y que permite cada pin del MAX485, para realizar la

comunicación deseada y permitir obtener un resultado óptimo.

-

Poseer los materiales necesarios para realizar el montaje del circuito que se desee

monitorear por medio de ubidots.

- Comprobar la calidad de internet que se posee.

BIBLIOGRAFÍA:

[1] Tecnología, I. B.-D. (n.d.). EL MICROCONTROLADOR ARDUINO. Retrieved

Noviembre 18, 2015, from http://www.cscjprofes.com/wp-

content/uploads/2014/02/teoria_arduino2009.pdf

[2] S.A., P. f. (n.d.). Estándares de comunicaciones RS232, RS422, RS485. Retrieved

Noviembre 19, 2015, from http://www.puntoflotante.net/RS485.htm

[3] nextiafenix. (s.f.). Obtenido de http://www.nextiafenix.com/producto/modulo -

ethernet-enc28jc60/

[4] Ubidots. (2014). Obtenido de

http://ubidots.com/docs/es/get_started/introduccion.html
http://www.cscjprofes.com/wp-content/uploads/2014/02/teoria_arduino2009.pdfhttp://www.cscjprofes.com/wp-content/uploads/2014/02/teoria_arduino2009.pdfhttp://www.puntoflotante.net/RS485.htmhttp://www.puntoflotante.net/RS485.htmhttp://www.cscjprofes.com/wp-content/uploads/2014/02/teoria_arduino2009.pdfhttp://www.cscjprofes.com/wp-content/uploads/2014/02/teoria_arduino2009.pdf

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