Sistema de timbre inteligente con Raspberry Pi (RPI)

En la era de la tecnología inteligente, ¿quieres convertir tu hogar en un espacio más moderno y eficiente? Si es así, este artículo sobre el sistema de timbre inteligente con Raspberry Pi (RPI) es perfecto para ti. Descubre cómo puedes instalar este increíble dispositivo en tu casa y aprovechar todas sus ventajas tecnológicas. Desde recibir notificaciones en tu teléfono cuando alguien toque el timbre hasta poder ver quién está en la puerta a través de una cámara conectada, el sistema de timbre inteligente con Raspberry Pi está revolucionando la forma en que interactuamos con nuestras puertas. ¡Sigue leyendo para descubrir más sobre este fascinante proyecto de domótica!

Sudharsanan K (del Instituto de Tecnología Manakula Vinayagar, Puducherry, INDIA) envió a extrudesign.com un proyecto final sobre “Sistema de timbre inteligente con Raspberry Pi”.


Sistema de timbre inteligente con Raspberry Pi (RPI)

Abstracto

En esta era digital, por supuesto en situaciones de pandemia, muchos de ellos se quedan en el trabajo desde casa y los estudiantes toman clases en línea utilizando el dispositivo digital incluso mientras hacen algunas cosas, p. B. trabajar en nuestra casa, como ver películas en la habitación, jugar y escuchar música a través de unos auriculares o un dispositivo. Por eso te proponemos el sistema de timbre inteligente. Un sistema de timbre inteligente es una conexión a Internet para el usuario cuando un visitante toca el timbre, junto con otro hardware apropiado para activar el timbre. Se seleccionó la computadora RPI Raspberry Pi para desarrollar la función deseada del sistema de timbre inteligente.

Palabras clave: Raspberry Pi, portero automático, cámara USB de 720p, módulo controlador de motor L293D, timbre e interruptor, Flutter (para aplicación de Android), Apache2 (servidor), MariaDB (base de datos).

introducción

La historia del sistema de intercomunicación comienza hace mucho tiempo, hace cien años la gente quería saber que llegaban invitados a su casa. Todo empezó con la introducción del timbre y la electricidad. A mediados del siglo XX, el sistema de timbre introdujo un botón, un transformador y un cableado que nos permitía colocar el timbre en un lugar remoto. Durante la Segunda Guerra Mundial, el sistema de timbre se aceleró. Se agregaron nuevas funciones e incluso se volvieron inalámbricas. lo mas

Lo importante es que el huésped pueda comunicarse sin tener que desplazarse hasta allí. Comenzó con el uso del sistema de comunicación analógico. Luego el desarrollo avanzó rápidamente y hoy en día llamamos al nuevo sistema intercomunicadores en lugar de timbres.

Sistema propuesto

Desarrollé un prototipo de sistema de timbre inteligente utilizando Raspberry Pi3 Modelo B, Firebasecloud (para almacenamiento) y aplicación móvil. cuando el visitante toca el timbre. La Raspberry Pi conectada a la cámara. Capta la imagen del visitante. Envía la notificación al usuario. Por la noche no es posible captar imágenes claras de los visitantes. Esto también se aplica al uso de la luz LED IR para capturar la imagen con claridad. Y luego el usuario acepta la notificación de que la puerta se desbloqueará mediante el control de un teléfono inteligente u otro dispositivo inteligente. La puerta se desbloquea con la ayuda de un motor eléctrico. Incluso el usuario no está en casa. Envía la notificación y la imagen al usuario. Y el usuario puede consultar el historial de detalles del visitante utilizando el sitio web de Firebase o la aplicación móvil incluida en él.


Planteamiento del problema

Es un sistema de timbre inteligente con Raspberry Pi Modelo B. Se captura la imagen del visitante y luego se envía al usuario.


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.El usuario acepta que se desbloqueará la puerta. El usuario rechaza la notificación de la puerta en etapa de cierre. Y la imagen también se guarda en la nube. El usuario puede acceder a cualquier lugar de la nube en cualquier momento. Es el proceso principal del planteamiento del problema del sistema de timbre inteligente.

Arquitectura del sistema de timbre inteligente

La seguridad siempre ha sido un tema importante en el hogar o en la oficina. Un sistema de seguridad remota para el hogar ofrece muchos otros beneficios además de proteger a los propietarios y sus propiedades de intrusos. El sistema consta del timbre conectado a Raspberry Pi. Quien toca el timbre, la cámara se activa y captura su rostro y se almacena en una base de datos. Luego, la foto de la tienda se envía al teléfono Android del propietario. Si se trata de una persona autorizada, el propietario puede desbloquear la puerta desde cualquier parte del mundo utilizando su aplicación de Android. Envía un correo electrónico al servidor con su foto del intruso. Raspberry Pi es un procesador clave para un sistema de timbre inteligente. Y cuando la cámara está en condiciones de poca luz, la luz LED captura la imagen con claridad. El servidor Raspberry Pi muestra datos en vivo y guarda la imagen de datos de publicación con la marca de tiempo %Y%M%D-

%H&M%S, año Y, mes M, día D, hora H, minuto M, segundo S. Esto significa que podemos monitorear fácilmente los registros de publicaciones en cualquier momento. El módulo de relé controla la fuente de alimentación. Y por último también se conecta el timbre de llamada normal.

Sistema de timbre inteligente con Raspberry Pi (RPI)

Hardware

Frambuesa PI 3:

Es una minicomputadora y tiene muchas interfaces adicionales. Es lo suficientemente potente como para ejecutar una aplicación cliente SIP. El dispositivo en sí tiene un bajo consumo de energía.


Sistema de timbre inteligente con Raspberry Pi (RPI)

Tarjeta micro SD:

Con una tarjeta SD de 2 o 4GB es suficiente. El sistema operativo está instalado allí.

Cámara USB 720P:

Se utiliza un módulo de cámara desarrollado para rpi3 con buena integración al sistema operativo RPI 3. La cámara tiene malas condiciones de iluminación cuando se enciende una luz IR.

GPIO:

Estos pines bidireccionales pueden controlar luces LED. Usamos pines GPIO para leer la pulsación de una tecla, encender el LED y controlar un relé.

Luz LED infrarroja:

Se utiliza una pequeña placa de circuito con diodos 10IR para la luminiscencia en condiciones de poca luz. Los diodos de 850 nm tienen tensión directa. Se añadió un transistor NPN para controlar los diodos.

módulo de relé de 5V

Los relés del módulo (srd-05vdc-sl-c) son capaces de conmutar hasta 10A. Utilizamos un módulo de relé de 2 canales con toda la electrónica necesaria.

Módulo de accionamiento del motor L293D:

El L293D es un controlador de motor IC de 16 pines que puede controlar dos motores de CC simultáneamente en cualquier dirección.

Interruptor de timbre de llamada:

El timbre de llamada (timbre) funciona según la ley de inducción electromagnética de Faraday.

software

Sistema operativo Raspberry PI:

Raspberry Pi OS es el sistema operativo recomendado para uso normal en una Raspberry Pi. Y es un funcionamiento gratuito sistemaEl sistema está optimizado para el hardware Raspberry Pi. https://www.raspberrypi.org/softw are/operating-systems/ Utilice este enlace para descargar el sistema operativo RPI. Acceder a él es muy fácil de usar.

Aleteo:

El software Flutter está desarrollado para la aplicación de Android. Flutter funciona tanto para Android como para iOS.

Apache (servidor):

Apache es el servidor web más utilizado en sistemas Linux. Los servidores web se utilizan para servir páginas web solicitadas por las computadoras cliente. Normalmente, los clientes solicitan y muestran páginas web utilizando aplicaciones de navegador web como Firefox, Opera, Chromium o Internet Explorer.

Teléfono:

Es una biblioteca de teléfonos VOIP de código abierto. Y el grupo de bibliotecas de stand también se crea en SIPclient para Android. cuando se utiliza una biblioteca Linphone optimizada para su uso con RPI en el proceso de un proceso interno. El uso de VP8 también presenta algunos problemas ya que no es compatible con todos los servidores de clientes SIP.


Foto (módulo de cámara):

RPI utiliza el módulo de cámara NoIR para capturar la fotografía de las visitas domiciliarias y también envía la imagen a la nube. Y el uso de luz LED IR para capturar imágenes claras en el proceso del módulo de la cámara. La luz LED IR se encenderá automáticamente cuando la cámara y los alrededores tengan condiciones de poca luz.

MarioDB(base de datos):

MariaDB es un sistema de gestión de bases de datos relacionales (DBMS) de código abierto que es un reemplazo compatible para la tecnología de base de datos MySQL ampliamente utilizada.

Control de relé:

Controla el relé con GPIOutput. Y luego el pin se coloca en BAJO y el relé se enciende. Cuando el pin está ALTO, el relé está APAGADO.

Función de portero

Tono de notificación de campana:

El intercomunicador de puerta le avisa de la llegada de un huésped tan pronto como se pulsa un botón.

Diseño antivandalismo:

La estación podría quedar expuesta a zonas públicas. El enchufe debe ser a prueba de vandalismo.

Historia:

Historial de la tienda principal de visitantes anteriores en formato de marca de tiempo.

Diploma

Se ha implementado con éxito un sistema de timbre inteligente que utiliza Raspberry Pi 3. Raspberry Pi3 permite una fácil conexión al motor L293D y a todos los componentes de hardware y software. La Raspberry Pi3 se puede controlar fácilmente mediante la aplicación de Android. Sería necesario trabajar más antes de la producción en masa, como vincular diferentes plataformas que pueden ser más eficientes, más baratas o más adecuadas.

referencia

  • Warren, Jason. La historia del timbre. 1800 timbre. [Online] LHE, Inc., 18 de noviembre de 2015.[Cited:Sept1,2019.]https://www.1800doorbell.com/resources/door-chimes/who-infined-the-doorbell-history
  • Mosai Industries, Inc. GPIO ElectricalSpecificationMosaicDocumentatio n Web. [Online]Industrias mosaico, Inc.[Cited:Sept.1,2019.] http://www.mosaicindustries.com/embedde d-systems/microcontrolleprojects/raspberry-pi/gpio-pin-electrical-specifications
  • S. Dey, A. Roy y S. Das, “Home Automation using Internet of Thing”, Séptima Conferencia Anual de Computación Ubicua, Electrónica y Comunicaciones Móviles (UEMCON) del IEEE de 2016, Nueva York, NY, 2016, págs. 1-6, DOI: 10.1109/UEMCON.2016.7777826.
  • R. Sarmah, M. Bhuyan y MH Bhuyan, “SURE-H: A Secure IoT Enabled Smart Home System”, 5.º Foro Mundial de Internet de las Cosas (WF-IoT) de IEEE de 2019, Limerick, Irlanda, 2019, págs. 63, DOI: 10.1109/WF-IoT.2019.8767229.
  • K. Sehgal y R. Singh, “Sistemas de seguridad inalámbricos inteligentes para el hogar basados ​​en IoT”, 2019 Tercera Conferencia Internacional sobre Electrónica, Comunicaciones y Tecnología Aeroespacial (ICECA), Coimbatore, India, 2019, págs. 323-326, DOI: 10.1109/ICECA .2019.8821885

Crédito: Este proyecto “Sistema de timbre inteligente con Raspberry Pi (RPI)” fue completado por C. Suresh, K. Sudharsanan y P. Parthiban del Instituto de Tecnología Manakula Vinayagar, Instituto de Tecnología Manakula Vinayagar-Puducherry, INDIA.

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Un proyecto de último año sobre «Sistema de timbre inteligente utilizando Raspberry Pi» presentado por Sudharsanan K (del Manakula Vinayagar Institute of Technology, Puducherry, INDIA) a extrudesign.com.

Resumen

En esta era digital, y especialmente en situaciones de pandemia, muchos de nosotros trabajamos desde casa y los estudiantes asisten a clases en línea utilizando dispositivos digitales. Incluso cuando realizamos actividades en nuestro hogar, como ver películas, jugar videojuegos o escuchar música con auriculares, proponemos el sistema de timbre inteligente. Un sistema de timbre inteligente es un dispositivo conectado a internet que avisa al usuario cuando alguien toca el timbre, utilizando hardware adecuado para cumplir esta función. Se eligió la computadora RPI Raspberry Pi para el desarrollo del sistema de timbre inteligente debido a sus funciones deseadas.

Palabras clave: Raspberry Pi, interfono de teléfono, cámara USB 720p, módulo de controlador de motor l293d, timbre y interruptor, Flutter (para la aplicación Android), apache2 (servidor), MariaDB (base de datos).

Introducción

La historia del sistema de intercomunicación comenzó hace mucho tiempo, hace más de cien años, cuando las personas querían ser notificadas cuando los huéspedes llegaban a sus casas. Todo comenzó cuando se introdujo el timbre y la electricidad. A mediados del siglo XX, se introdujo un sistema de timbre que incluía un botón, un transformador y cableado que nos permitía colocar la campana en una ubicación remota. Durante la Segunda Guerra Mundial, el sistema de timbre se aceleró. Se agregaron nuevas funciones e incluso se volvió inalámbrico. Lo más importante es que permitía la comunicación con los huéspedes sin tener que ir allí. Comenzó a utilizarse un sistema de comunicación analógico y luego el desarrollo avanzó rápidamente y ahora llamamos a este sistema «teléfonos de puerta» en lugar de timbres.

Sistema propuesto

Se desarrolló un prototipo para el sistema de timbre inteligente utilizando Raspberry Pi 3 modelo B, Firebasecloud (para el almacenamiento) y una aplicación móvil. Cuando el visitante toca el timbre, Raspberry Pi, que está conectado a una cámara, captura la imagen del visitante y envía una notificación al usuario. Durante la noche, cuando no es posible capturar imágenes de los visitantes claramente, utilizaremos una luz LED de infrarrojo (IR) para ayudar a capturar la imagen con mayor claridad. Luego, cuando el usuario acepte la notificación, la puerta se desbloqueará mediante el control de un teléfono inteligente u otro dispositivo inteligente. Se utilizará un motor eléctrico para desbloquear la puerta. Incluso si el usuario no está en casa, se enviará una notificación e imagen al usuario. Y el usuario podrá revisar el historial de detalles de visitantes utilizando la página web de Firebase o la aplicación móvil.

Problema planteado

El problema planteado es un sistema de timbre inteligente que utiliza Raspberry Pi modelo B. El proceso implica capturar la imagen del visitante y luego enviarla al usuario.

Arquitectura del sistema de timbre inteligente

La seguridad siempre ha sido un problema importante en el hogar u oficina. Un sistema remoto de seguridad para el hogar ofrece muchos beneficios además de mantener seguros a los propietarios y sus propiedades. El sistema está compuesto por un timbre conectado a Raspberry Pi. Cuando alguien presiona el timbre, la cámara se activa y captura su rostro, que se almacena en una base de datos. Luego, la fotografía almacenada se envía al teléfono móvil del propietario. Si la persona es autorizada, el propietario puede desbloquear la puerta utilizando su aplicación de Android desde cualquier parte del mundo. Se envía la fotografía del intruso al correo del servidor. Raspberry Pi es un procesador clave para el sistema de timbre inteligente. Cuando la cámara se encuentra en condiciones de poca luz, se enciende la luz LED para capturar la imagen con claridad. El servidor Raspberry Pi muestra datos en vivo y almacena las fotografías bajo la fecha y hora de captura, por lo que es posible monitorear los registros posteriores en cualquier momento. El módulo de relé controla el suministro de energía y, finalmente, se conecta al timbre normal.

Hardware

Raspberry Pi 3:
Es una minicomputadora con muchas interfaces adicionales y es lo suficientemente potente como para ejecutar una aplicación de cliente SIP. El dispositivo en sí consume poca energía.

Tarjeta micro SD:
Una tarjeta SD de 2 o 4 GB es suficiente, en la cual se instala el sistema operativo.

Cámara USB 720P:
Se utiliza un módulo de cámara desarrollado para RPi 3, el cual se integra correctamente en el sistema operativo RPI 3. La cámara permite la captura de imágenes en condiciones de poca luz cuando se enciende una luz IR.

GPIO:
Estos pines bidireccionales pueden controlar luces LED. Utilizamos los pines GPIO para leer la presión de un botón, encender una luz LED y controlar un relé.

Luz LED de infrarrojo:
Se utiliza una pequeña placa con 10 diodos IR para iluminación en condiciones de poca luz. Los diodos de 850 nm tienen un voltaje directo. Se agregó un transistor NPN para controlar los diodos.

Módulo de relé de 5V:
Los relés del módulo (srd-05vdc-sl-c) tienen capacidad para conmutar hasta 10 A. Utilizamos un módulo de relé de 2 canales con todos los componentes electrónicos necesarios.

Módulo de controlador de motor L293D:
El L293D es un circuito integrado controlador de motor de 16 pines que puede controlar simultáneamente dos motores de corriente continua en cualquier dirección.

Interruptor de timbre de llamada:
El timbre de llamada (timbre de puerta) funciona según la ley de inducción electromagnética de Faraday.

Software

Raspberry Pi OS:
Es el sistema operativo recomendado para su uso normal en una Raspberry Pi. Es un sistema operativo gratuito optimizado para el hardware de Raspberry Pi. Puedes descargar el OS de RPI utilizando este enlace, el cual es muy fácil de usar.

Flutter:
Es un software utilizado para el desarrollo de aplicaciones móviles para Android e iOS.

Apache (Servidor):
Apache es el servidor web más utilizado en sistemas Linux. Los servidores web se utilizan para servir páginas web solicitadas por computadoras cliente. Los clientes suelen solicitar y ver páginas web utilizando aplicaciones de navegadores web como Firefox, Opera, Chromium o Internet Explorer.

Linephone:
Es una biblioteca de teléfono de VOIP de código abierto. Existe un grupo de bibliotecas estándar que se utilizan para crear un cliente SIP para Android. Se utilizó una biblioteca de Linphone optimizada para su uso con Raspberry Pi.

Foto (módulo de cámara):
Se utiliza el módulo de cámara NoIR de Raspberry Pi para capturar la imagen de las visitas a domicilio, y luego se envía la imagen a la nube. Se utiliza una luz LED de infrarrojo (IR) para capturar la imagen claramente en condiciones de poca luz.

MariaDB (Base de datos):
MariaDB es un sistema de gestión de bases de datos relacionales de código abierto que es compatible y reemplaza al ampliamente utilizado MySQL.

Control de relé:
Se controla el relé mediante la salida GPIO. Cuando el pin está en estado bajo, el relé se enciende. Cuando el pin está en estado alto, el relé se apaga.

Funciones del timbre de la puerta

Sonido de notificación del timbre:
El timbre de la puerta notifica la llegada de los invitados después de que se presione un botón.

Diseño anti vandalismo:
La estación podría estar expuesta en áreas públicas, por lo que debe ser resistente al vandalismo.

Historial:
Se almacena el historial de visitantes anteriores en formato de marca de tiempo.

Conclusion

Se ha implementado con éxito un sistema de timbre inteligente utilizando Raspberry Pi 3. Raspberry Pi 3 se utiliza para conectar fácilmente el motor L293D y todos los componentes de hardware y software. Raspberry Pi 3 se controla fácilmente mediante la aplicación de Android. Se deben realizar más trabajos antes de la producción en masa, como la exploración de diferentes plataformas que puedan ser más eficientes, económicas o adecuadas.

Referencias:
· Warren, Jason. The History of the Doorbell. 1800 Doorbell. [En línea] LHE, Inc., 18 de noviembre de 2015. [Citado el 1 de septiembre de 2019]. https://www.1800doorbell.com/resources/door-chimes/who- invented- the-doorbell-history
· Mosai Industries, Inc. GPIO Electrical Specification Mosaic Documentation Web. [En línea] Mosaic industries, Inc. [Citado el 1 de septiembre de 2019]. http://www.mosaicindustries.com/embedde d-systems/microcontrolleprojects/raspberry-pi/gpio-pin-electrical-specifications
· S.Dey, A. Roy y S. Das, «Home automation using Internet of Thing,» 2016 IEEE 7th Annual Ubiquitous Computing, Electronics & Mobile Communication Conference (UEMCON), Nueva York, NY, 2016, pp. 1-6, DOI: 10.1109/UEMCON.2016.7777826.
· R. Sarmah, M. Bhuyan y M. H. Bhuyan, «SURE-H: A Secure IoT Enabled Smart Home System,» 2019 IEEE 5th World Forum on Internet of Things (WF-IoT), Limerick, Irlanda, 2019, pp. 59-63, DOI: 10.1109/WF-IoT.2019.8767229.
· K. Sehgal y R. Singh, «IoT Based Smart Wireless Home Security Systems,» 2019 3rd International Conference on Electronics, Communication and Aerospace Technology (ICECA), Coimbatore, India, 2019, pp. 323-326, DOI: 10.1109/ICECA.2019.8821885.

Créditos: Este proyecto «Sistema de timbre inteligente utilizando Raspberry Pi (RPI)» fue completado por C.Suresh, K.Sudharsanan y P.Parthiban del Manakula Vinayagar Institute of Technology, Manakula Vinayagar Institute of Technology-Puducherry, INDIA.

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