Hardware

ESP32

El ESP32 es usado en el proyecto para procesar todos los datos recibidos por los demás módulos y tomar decisiones con respecto a dichos datos. Sus características son las siguientes [1]:

• Integra un receptor / emisor Bluetooth, con 32 entradas E/S digitales sobre una CPU de 32 bits.
• Procesador Tensilica Xtensa 32bits LX6 de hasta 240 MHz.
• Wi-Fi: 802.11b/g/n/e/i (802.11n @ 2.4 Ghz hasta 150 Mbit/s).
• Bluetooth: v4.2 BR/EDR y bluetooth Low Energy (BLE).
• Rom: 448 KiB.
• SRAM: 520 KiB.
• RTC slow SRAM: 8 KiB.
• RTC fast SRAM: 8 KiB.
• eFuse: 1 Kbit.
• Flash embebida: 0 MiB (ESP32-D0WDQ6, ESP32-D0WD, and ESP32-S0WD chips); 2 MiB (ESP32-D2WD chip); 4 MiB (ESP32-PICO-D4 SIP module).
• Periféricos compatibles: ADC, DAC, I2C, UART, Interfaz CAN 2.0, SPI, I2S, RMII y PWM entre otros.
• Seguridad tipo IEEE 802.11, WFA, WPA/WPA2 y WAPI.
• Encriptación de memoria Flash.
• Criptografía soportada por acelerador de hardware: AES, SHA-2, RSA, ECC, RNG.
• Voltaje de trabajo 3.3 VDC.
• Energía y datos vía conector microUSB 5 VDC.

ESP32-CAM

La ESP32-CAM es utilizada para capturar imágenes de un posible movimiento no deseado para su posterior identificación. Este módulo se encarga de enviarle dichas fotos al módulo principal para dicha identificación. Las características del ESP-CAM son las siguientes [2]:

• Permite hacer streaming de vídeo e imágenes y servirlas a la red creando un servidor local en el mismo chip.
• Aún con toda la carga de procesamiento computacional, el ESP32 aún tiene potencia para hacer otras tareas como reconocimiento facial.
• Entre las principales aplicaciones del ESP32-CAM están las cámaras IP de videovigilancia, los controladores con cámara para transmitir imágenes de un robot móvil, o como sensor para un sistema de visión por computadora básico.
• Es importante mencionar que a mayor resolución tiene menor cantidad de cuadros por segundo transmitidos (FPS).
• Para programar el ESP32-CAM es necesario adicionar un conversor usb-serial externo como el CP2102.
• El módulo ESP32-CAM puede alimentarse con 5V o 3V, se recomienda utilizar una fuente de 5 VDC / 1 A y colocar un capacitor de 100 μF en paralelo con la fuente de alimentación para filtrar los picos de corriente.
• Los pines de entrada / salida (GPIO) trabajan a 3.3 V, por lo que para la conexión a sistemas de 5 V es necesario utilizar conversores de nivel.
• El SoC (System On a Chip) ESP32 es la evolución del ESP8266, diseñado para superar a su antecesor en capacidad de procesamiento y conectividad, integra un potente microcontrolador con arquitectura de 32 bits, conectividad Wi-Fi y Bluetooth.
• El SoM (System on Module) ESP-32S integra en un módulo el SoC ESP32, una memoria FLASH, un cristal oscilador y una antena WiFi en su PCB.
• La plataforma ESP32 permite el desarrollo de aplicaciones en diferentes lenguajes de programación, frameworks, librerías y recursos diversos. Los más comunes a elegir son: Arduino (en lenguaje C++), Esp-idf (Espressif IoT Development Framework) desarrollado por el fabricante del chip, Simba Embedded Programming Platform (en lenguaje Python), RTOS's (como Zephyr Project, Mongoose OS, NuttX RTOS), MicroPython, LUA, Javascript (Espruino, Duktape, Mongoose JS), Basic.
• CPU: Dual core Tensilica Xtensa LX6 (32 bit).
• Wifi 802.11b/g/n, Bluetooth 4.2.
• Antena PCB, también disponible conexión a antena externa.
• 520 KB SRAM interna, 4 MB SRAM externa.
• Soporta UART / SPI / I2C / PWM / ADC / DAC.
• Incluye socket para TF card micro-SD.
• Cámara OV2640.
• Resolución fotos: 1600 x 1200 pixels.
• Resolución vídeo: 1080p30, 720p60 y 640x480p90
• Incluye LED de flash en placa.
• Óptica de 1/4"

MQ-2

El sensor MQ2 es utilizado para la detección de altos niveles de humo (representando un incendio) y de altos niveles de gas (posible intoxicación y/o inicio de incendio). Las características de dicho sensor son las siguientes [3]:

• El MQ-2 puede detectar concentraciones humo y gas combustible de 300 a 10000 ppm (partes por millón).
• Tiene una alta sensibilidad (Rin aire / gas típico de Rin ≥ 5) y un tiempo de respuesta rápido (≤ 10 segundos).
• Tiempo de recuperación: ≤ 30 segundos.
• La salida del sensor es una resistencia análoga.
• Para su uso se debe alimentar con 5V, añadir una resistencia de carga y conectar la salida al conversor análogo – digital.
• Incorpora una board que adapta el sensor para su fácil conexión en protoboard o arduinos.
• Cuenta con un amplificador LM393 y un potenciometro para modificar la ganancia del sensor.
• Temperatura de operación: -20 ℃ ~ + 55 ℃.
• Resistencia de calentamiento: 31 ω ± 3 ω.
• Corriente de calefacción: ≤ 180 mA.
• Calentamiento Voltaje: 5.0 V ± 0.2 V.
• Energía de calefacción: ≤ 900 mW.
• Voltaje 10.Measuring: ≤ 24 V.

BME280

El sensor BME280 es utilizado para la detección de altas temperaturas y bajos niveles de humedad (representando un posible incendio). Las características de dicho sensor son las siguientes [4]:

• Integra en un solo dispositivo sensores de presión atmosférica, temperatura y humedad relativa, con gran precisión, bajo consumo energético y un formato ultra compacto
• Se basa en tecnología BOSCH piezo-resistiva con gran robustez EMC, alta precisión y linealidad, así como con estabilidad a largo plazo.
• Se conecta directamente a un microcontrolador a través de I2C o SPI.
• La etapa de sensado de presión es similar al sensor BMP280, y por lo tanto es superior al BMP180.
• En cuando al sensor de humedad relativa presenta un desempeño sobresaliente comparado a los sensores DHT22 o DHT21.
• Puede ser utilizado para calcular la altitud con gran precisión (barómetro), por lo que es un sensor muy utilizado en sistemas de Autopiloto para Drones (UAVs) entregando medidas de altitud con una precisión de hasta 1m.
• Otras aplicaciones son: Monitoreo de clima, Internet de las Cosas, Monitor de salud/fitness, Automatización del hogar o Domótica y Aire acondicionado.
• Voltaje de Operación: 1.8V - 3.3V DC
• Interfaz de comunicación: I2C o SPI (3.3V)
• Rango de Presión: 300 a 1100 hPa (0.3-1.1bar)
• Resolución: 0.16 Pa
• Precisión absoluta: 1 hPa
• Rango de Temperatura: -40°C a 85°C
• Resolución de temperatura: 0.01°C
• Precisión Temperatura: 1°C
• Rango de Humedad Relativa: 0-100% RH
• Precisión de HR: ±3%
• Rango de altura medible: 0-9100 metros
• Ultra-bajo consumo de energía
• Completamente calibrado
• Frecuencia de Muestreo: 157 Hz (máx.)

GSM GPRS SIM800L V2.0

El módulo GSM es utilizado para alertar a las autoridades en caso de emergencia mediante una llamada (o SMS) al 123 y/o a una persona de confianza. Las características de este módulo son las siguientes [5]:

• Este módulo trabaja con tarjetas de telefonía celular, por lo que cuentan con un código IMEI para su registro, pero debido a inconvenientes de fabricación en el mercado chino, están llegando con un IMEI diferente al descrito en la etiqueta. Por consiguiente se sugiere que al momento de instalar la Sim Card de telefonía celular, llamar a atención al cliente del operador elegido y por medio de un asesor solicitar el registro del IMEI original del módulo (obtenido por comandos AT) junto con el número de la Sim Card a usarse, para así evitar futuros bloqueos del módulo.
• Es un dispositivo quad-band GSM/GPRS, trabaja en las frecuencias GSM850MHz, EGSM900MHz, DCS1800MHz y PCS1900MHz.
• Permite añadir voz, texto, datos y SMS en un pequeño paquete. Esta versión cuenta con un conector uFL.
• Se requiere un microcontrolador que permita la comunicación UART para controlar el módulo.
• Voltaje de Operación: 3.4 V ~ 4.4 V DC.
• Nivel Lógico de 3 V a 5 V.
• Consumo de corriente (max): 500 mA.
• Consumo de corriente (sleep): 0.7 mA.
• Interfaz: Serial UART.
• Quad-band 850/900/1800/1900MHz – se conectan a cualquier red mundial GSM con cualquier SIM 2G
• Trabaja solo con tecnología 2G.
• Envía y recibe mensajes SMS.
• Envía y recibe datos GPRS (TCP/IP, HTTP, etc).
• Tiene un receptor FM.
• Es controlado por Comandos AT (3GPP TS 27.007, 27.005 y SIMCOM enhanced AT Commands).
• Interfaz de comandos AT con detección “automática” de velocidad de transmisión.
• Soporta A-GPS.
• Datos GPRS: Velocidad máxima de transmisión 85.6 Kbps, Protocolo TCP/IP en chip, Codificacion: CS-1, CS-2, CS-3 y CS-4, Soporta USSD.
• Soporta Reloj en tiempo real (RTC).
• Velocidades de transmisión serial desde 1200bps hasta 115200bps.
• Tamaño de la SIM: Micro SIM.

PIR HC-SR501

El sensor PIR es utilizado para detectar un posible movimiento no deseado para su posterior identificación. Las características de este sensor son las siguientes [6]:

• Tiene 3 pines de conexión +5V, OUT (3.3V) y GND, y dos resistencias variables de calibración (Ch1 y RL2).
• Con la resistencia Ch1 se establece el tiempo que se va a mantener activa la salida del sensor. Una de las principales limitaciones de este módulo es que el tiempo mínimo que se puede establecer es de más o menos 3 segundos. Si se cambia la resistencia por otra de 100 kΩ, se puede bajar el tiempo mínimo a más o menos 0,5 segundos.
• Con la resistencia RL2 se puede establecer la distancia de detección, la cual puede variar entre 3 y 7 metros.
• La posibilidad de mantener activa la salida del módulo durante un tiempo determinado permite usarlo directamente para prácticamente cualquier aplicación sin necesidad de usar un microcontrolador.
• Contiene un sensor piroeléctrico (Pasivo) infrarrojo (También llamado PIR).
• El módulo incluye el sensor, un lente, el controlador PIR BISS0001, un regulador y todos los componentes de apoyo para una fácil utilización.
• Lente fresnel de 19 zonas, ángulo < 100°.
• Salida activa alta a 3.3 V.
• Redisparo configurable mediante jumper de soldadura.
• Consumo de corriente en reposo: < 50 μA.
• Voltaje de alimentación: 4.5 VDC a 20 VDC.

Reed Switch

El sensor magnético se utiliza para detectar la apertura no deseada de puertas y/o ventanas en el hogar. Este sensor presenta las siguientes características [7]:

• Contact Configuration: SP-NO.
• Maximum Switching Current: 100 mA.
• Maximum Switching Power: 1 VA.
• Maximum Switching Voltage: 24 V ac/dc.
• Contact Resistance: 150 mΩ.
• Contact Material: Rhodium
• Maximum Release Time: 0.05 ms
• Operating Time Including Bounce: 0.6 ms

Referencias

[1] "ESP-32", Sigma Electrónica, 2022. Disponible en: https://www.sigmaelectronica.net/producto/esp-32/

[2] "ESP32 CAM Modulo WiFi con Bluetooth y Camara OV2640 2MP", Ferretrónica, 2022. Disponible en: https://ferretronica.com/products/esp32-cam-modulo-wifi-con-bluetooth-y-camara-ov2640-2mp#:~:text=Compartir%20en%20Pinterest-,ESP32%20CAM%20Modulo%20WiFi%20con%20Bluetooth%20y%20Camara%20OV2640%202MP,de%201%2F4%20de%20pulgada

[3] "SENSOR MQ-2 GAS NATURAL Y GLP", Naylamp Mechatronics, 2022. Disponible en: https://naylampmechatronics.com/sensores-gas/71-sensor-mq-2-gas-natural-y-glp.html

[4] "SENSOR DE PRESIÓN, TEMPERATURA Y HUMEDAD BME280", Naylamp Mechatronics, 2022. Disponible en: https://naylampmechatronics.com/sensores-posicion-inerciales-gps/357-sensor-de-presion-temperatura-y-humedad-bme280.html#:~:text=El%20sensor%20BME280%20integra%20en,con%20estabilidad%20a%20largo%20plazo.

[5] "MODULO GSM GPRS SIM800L CON ANTENA METALICA", Mactronica, 2022. Disponible en: https://www.mactronica.com.co/modulo-gsm-gprs-sim800l-con-antena-metalica

[6] "Sensor de movimiento PIR HC-SR501", Electronilab, 2022. Disponible en: https://electronilab.co/tienda/sensor-de-movimiento-pir-hc-sr501/

[7] "SP-NO Reed Switch, 100mA 24V ac/dc", RS Delivers, 2022. Disponible en: https://mt.rsdelivers.com/product/cynergy3/tra211g/15-20/sp-no-reed-switch-100ma-24v-ac/dc/2293664