Domotica con Arduino - Tesina maturità

I.T.S.T. J.F. Kennedy Bhuwan Sharma 2011-2012
Domotica – L'uomo e l'automazione 1

La Domotica
Introduzione
La domotica nasce intorno agli anni '70, durante la terza rivoluzione industriale, con lo
studio e la realizzazione dei primi progetti che consentivano la connessione di alcuni
sistemi: impianto di illuminazione, impianto di sicurezza, climatizzazione e
condizionamento, dando all'utente la possibilità di automatizzarne alcune funzionalità.
La domotica può essere definita anche come un complesso di tecnologie informatiche ed
elettroniche applicate alla gestione delle apparecchiature domestiche. La domotica
prevede sistemi di controllo automatizzato, che mirano a migliorare le prestazioni degli
apparecchi domestici, semplificarne le modalità di utilizzo, aumentarne la sicurezza,
ridurre i consumi energetici e innalzare il livello di comfort dell’abitazione attraverso
l'apporto di molte tecnologie e professionalità, tra le quali ingegneria edile, automazione,
elettrotecnica, elettronica, telecomunicazioni ed informatica.
Descrizione
La domotica nasce con lo scopo di studiare, inventare strumenti e teorie per:
1. aumentare il comfort;
2. migliorare la sicurezza;
3. risparmiare energia;
4. ridurre i costi di gestione;
La domotica svolge un ruolo importante nel rendere intelligenti apparecchiature,
impianti e sistemi. Ad esempio un impianto elettrico intelligente può autoregolare
l'accensione degli elettrodomestici per non superare la soglia che farebbe scattare il
contatore.
Con un sistema domotico è possibile controllare direttamente tutti gli apparecchi
collegati al sistema elettrico, perciò si possono gestire direttamente tutti i dispositivi e gli
interruttori del sistema d’illuminazione compresi, che talvolta capita di dimenticare
accesi. In questo modo non si può che avere un risparmio di corrente elettrica e di
conseguenza un risparmio monetario.
Sicuramente il comfort è importante per la vita e la domotica risponde a questa esigenza
migliorando la qualità dell'abitare e del lavorare all'interno degli edifici, perciò si ha la
possibilità di vivere la propria casa nella maniera migliore avendo a disposizione la

possibilità di controllare la propria casa anche a distanza tramite la rete Internet
(utilizzando tablet, smartphone, PC) o sfruttando la trasmissione IR.
La sicurezza viene considerata sia come fisica che telematica, perciò la domotica ha
anche il compito di difendere la nostra casa e renderla sicura, proteggendola dalle
intrusioni fisiche esterne con i sistemi antifurto e con sistemi per il controllo degli
accessi e con dei firewall e controlli degli accessi con codici di identificazione per quanto
riguarda la rete collegata a Internet da cui possono arrivare minacce digitali.
Il concetto di casa intelligente
La casa intelligente può essere controllata dall'utilizzatore tramite opportune interfacce
utente (come pulsanti, telecomando, touch screen, tastiere, riconoscimento vocale), che
realizzano il contatto (invio di comandi e ricezione informazioni) con il sistema
intelligente di controllo, basato su un'unità computerizzata centrale oppure su un
sistema a intelligenza distribuita. I diversi componenti del sistema sono connessi tra di
loro e con il sistema di controllo tramite vari tipi di interconnessione (ad esempio rete
locale, onde convogliate, onde radio, bus dedicato, ecc.).
Il sistema di controllo centralizzato, oppure l'insieme delle periferiche in un sistema ad
intelligenza distribuita, provvede a svolgere i comandi impartiti dall'utente (ad esempio
accensione luce o apertura tapparella), a monitorare continuamente i parametri
ambientali (come allagamento oppure presenza di gas), a gestire in maniera autonoma
alcune regolazioni (ad esempio temperatura) e a generare eventuali segnalazioni
all'utente o ai servizi di teleassistenza.
Possiamo distinguere fra le soluzioni di domotica semplice e quelle di domotica
integrata.
La domotica semplice
Per domotica semplice si intende una soluzione che prevede un numero limitato di
attuazioni da comandare che generalmente non interessano l’impianto elettrico
esistente. In poche parole: poche cose da comandare e possibilmente non legate agli
impianti elettrici già disponibili in casa. Esempio classico di attuazioni: un letto
motorizzato, un campanello di chiamata tramite un’interfaccia di comando.
Per realizzare questi interventi non sono necessari elettricisti, muratori o modifiche
sostanziali, ma semplicemente occorrerà far comunicare l’interfaccia di comando con
tutte le attuazioni che si desiderano comandare.
Il 95% delle interfacce di comando (computer, telecomandi ecc.) funzionano a raggi
infrarossi (IR) che un gran numero di elettrodomestici è già in grado di ricevere. Questo

è già un vantaggio. Gli altri elettrodomestici o apparecchi elettrici che si vogliono
comandare, possono essere dotati di semplici ricevitori IR per rispondere alle interfacce
di controllo.
Con la domotica semplice non si “mette mano” alla casa ma ugualmente si possono
garantire buoni livelli di automazione. Si possono anche gestire luci o motorizzazioni.
La domotica semplice ha il vantaggio di costare meno, di essere poco invasiva, semplice
da installare e da utilizzare. Per contro non garantisce applicazioni complesse, necessita
di un comando per ogni attuazione.
La domotica integrata
Un impianto di domotica integrata prevede che tutte le funzioni di tutti gli impianti
tecnologici di una casa siano in comunicazione tra di loro e siano tutti compresi dentro
un unico sistema, una sorta di piccolo computer che controlla tutte le funzioni presenti
in casa: riscaldamento, illuminazione, impianto di allarme, ma anche telefonia, apertura
e chiusura delle porte e delle finestre...
Per fare ciò occorre che gli impianti siano progettati seguendo una logica comune che
preveda, ad esempio, che l’attuatore del motore della finestra possa comunicare con le
luci o con le prese comandate. Questi impianti sono anche detti a BUS, cioè sono
collegati tra loro da un sistema di comunicazione (BUS) che è in grado di trasmettere
comandi tra un apparecchio e l’altro della casa.
L’architettura BUS prevede l’uso di un sistema di comando, generalmente IR, in grado di
ricevere i comandi dall’interfaccia di comando prescelta.
Questa architettura ha lo svantaggio di essere più costosa di un impianto elettrico
tradizionale ma garantisce un’elasticità di adattamento e un controllo migliore. Diventa
però conveniente quando si debbono gestire un grande numero di attuazioni.
Un impianto BUS ha la capacità di comprendere su quale ricevitore è arrivato un dato
comando e di smistarlo all’attuatore a cui è destinato.
Questo tipo di architettura richiede sempre una revisione sostanziale del progetto
elettrico esistente, quindi si sceglie quando si ha la possibilità di operare su un impianto
completamente nuovo oppure in fase di ristrutturazione.
E' da sottolineare che i dispositivi possono essere controllati a distanza non solo
sfruttando la trasmissione IR ma anche collegando l'appliance direttamente alla presa di
corrente. In questo caso è la presa che viene “controllata” dal sistema di automazione
centrale. E' proprio questo particolare caso, che verrà di seguito analizzato e realizzato.

Le key-features dei sistemi domotici
Le principali key-features che si possono trovare nei moderni sistemi domotici:
 reattività, intesa come reazione del sistema agli eventi fisici percepibili dall’uomo;
 scalabilità, intesa come la possibilità di accrescere o ridurre la rete domotica e il
numero di dispositivi che popolano la casa senza pregiudicare il corretto
funzionamento del sistema domotico;
 interazione in tempo reale, riferito all’interazione del sistema con l’uomo che
deve essere la più veloce possibile;
 trasparenza, I sistemi non devono essere troppo intrusivi, il controllo e la
gestione dei dispositivi deve essere trasparente all'utente: la Domotica è stata
inventata per semplificare la vita, non per complicarla. In base a questo principio
cardine ogni impianto domotico deve essere semplice da utilizzare, da persone di
ogni fascia di età. Deve quindi proporre le proprie funzioni nel modo più chiaro
ed immediato possibile, tramite interfacce “user-friendly”;
 adattabilità, intesa come elasticità del sistema domotico ai cambiamenti delle
condizioni operative.
 risparmio energetico, un impianto domotico, deve eliminare gli sprechi di energia
dovuti a negligenza o altro (es. luci accese inutilmente) e dovrà al contempo
monitorare costantemente i consumi, ottimizzandoli in base alle fasce orarie di
minor consumo e gestendo le priorità di accensione degli elettrodomestici.
Ci sono poi altri requisiti che però rimangono solo desiderati perché ancora
irrealizzabili, come eternità dei sistemi domotici o integrazione totale.
Ma quali sono i vantaggi di un impianto domotico rispetto
ad uno tradizionale ?
Flessibilità: il funzionamento di ogni singolo dispositivo domotico è determinato dalla
propria configurazione e non dal cablaggio. Per questo motivo è possibile cambiare
facilmente la configurazione del sistema sia in corso d’opera sia in un secondo momento.
Multifunzionalità: ogni dispositivo domotico può svolgere contemporaneamente più
funzioni.
Cablaggio ridotto del 50%: il cavi sono limitati a prese e attuatori. Tutti gli altri
collegamenti possono essere effettuati con cavetti di piccola sezione.
Versatile: la separazione tra dispositivo di comando e dispositivo d’attuazione permette
di posizionare i primi anche in zone non consentite con gli impianti tradizionali.
Modificabile: in un sistema domotico integrato, una ridefinizione del funzionamento
non implica necessariamente il rifacimento del lavoro già eseguito. Per questo motivo i

costi delle varianti in corso d'opera sono assai contenuti.
Più sicurezza: la riduzione della complessità, del numero e della sezione del cablaggio
riduce conseguentemente il carico infiammabile, con un miglioramento della sicurezza e
una semplificazione delle misure antincendio.
Ideale per ogni soluzione: l'impianto domotico è adatto alle nuove costruzioni, alle
ristrutturazione e anche alle vecchie costruzioni.
E' infatti possibile sfruttare il cablaggio esistente, modificandolo e integrandolo, per
adattarlo alla funzione domotica.
Implementazione: in ogni momento, anche a impianto ultimato, si possono
implementare facilmente nuove funzionalità, senza necessità di cambiare dispositivi o
rifare il cablaggio.
Controllo remoto: un sistema domotico è facilmente gestibile a distanza.
Minori costi d’esercizio: ogni dispositivo utilizza le informazioni provenienti da altri
dispositivi per autoregolarsi, economizzando al massimo i costi.
Risparmio energetico: le automazioni consentono diversi modi per risparmiare energia
gestendo l'efficienza dei dispositivi che compongono l'impianto. Ogni settore può essere
tranquillamente disattivato o programmato (ad esempio per fasce orarie) per l'accensione
o lo spegnimento. Inoltre, se è presente anche un impianto di produzione di energia,
quale fotovoltaico, geotermico o altro, la Domotica può monitorarne l'efficienza e
segnalarne qualunque anomalia.
I principali svantaggi, invece, di un sistema domotico sono i seguenti
Costi leggermente più elevati: i dispositivi domotici sono naturalmente più alti rispetto a
quelli dei dispositivi tradizionali. Però, la multifunzionalità di alcuni dispositivi, insieme
alla riduzione del cablaggio, annullando la differenza. Inoltre, partendo dal presupposto
che l'impianto domotico presenta vantaggi anche nell'ambito della gestione energia, è
probabile che, nonostante il costo più elevato, l'impianto stesso permetta poi di
guadagnare in qualche modo;
Specializzazione dei tecnici: molti tecnici tra installatori e progettisti non conoscono
l'ambito della home automation.
Disinformazione: purtroppo non esiste ancora una cultura domotica radicata
nell'opinione pubblica.

Esempi di funzioni di un impianto elettrico intelligente
Esempio di funzioni di un impianto di climatizzazione intelligente:
• funzionamento automatico in base al riconoscimento della presenza di persone;
• spegnimento automatico del calorifero sotto una finestra aperta;
• autoprogrammazione della pre-climatizzazione (per esempio preriscaldamento in
inverno).
Esempio di funzioni di un impianto di sicurezza intelligente:
• Anti-intrusione;
• Videosorveglianza;
• Videocitofonia;
• Rilevatori perdite d'acqua, presenza fumo o gas;
• Controllo accessi;
• Telesoccorso;
• Controllo ambientale audio e video.
Esempio di funzioni di un impianto di automazione domestica intelligente:
• Apertura o chiusura in modo automatico di cancelli e porte;
• Chiusura automatica di tapparelle e persiane nel caso di maltempo o la loro
apertura automatica tempo permettendo (per esempio nel caso ci sia il sole);
• Chiusura o apertura in autonomia degli oscuranti (tapparelle, persiane, ecc.) e
coordinamento con l'automazione per la ventilazione in base a parametri di aero-
illuminazione dettati dalla legge e coordinamento con gli scenari di illuminazione
(aziono il videoproiettore, l'automazione oscura la stanza, l'impianto di
illuminazione accende le luci soffuse).
• Controllo e gestione carichi elettrici: il sistema domotico deve essere in grado di
gestire il funzionamento dei carichi più pesanti (forno, scaldabagno, lavatrice,
ecc.) gestendone il distacco controllato per evitare sovraccarichi di corrente e
conseguenti inutili black-out dovuti allo sgancio dell'interruttore limitatore posto
sulla linea di fornitura dell'energia elettrica. Deve inoltre gestire l'alimentazione
d'emergenza tramite gruppi di continuità (UPS) per quelle apparecchiature che
non devono spegnersi in caso di mancanza di energia elettrica; lo stesso sistema
controlla infine che le lampade di emergenza entrino in funzione regolarmente.
COMFORT
• Controllo e gestione delle temperature;
• Controllo e gestione dell'illuminazione;
• Controllo e gestione degli elettrodomestici;

• Sistema video.
INTRATTENIMENTO
• Home Theater;
• TV terrestre, digitale terrestre, digitale satellitare, via cavo;
• Telefonia e nuovi sistemi di comunicazione;
• Diffusione sonora ecc..
VARIE
• Irrigazione aree verdi;
• Gestione della piscina;
• Controllo delle pompe sommerse.
Tutto questo è comodamente controllabile direttamente, per esempio da un tablet,
smartphone o PC: un gateway fornisce una connessione permanente alla banda larga per
permettere l'accesso ad Internet alle apparecchiature domotiche o ai computer
dell'abitazione, per la trasmissione di dati e per il controllo remoto.
Una delle ultime novità è l e-cooking, ovvero un sistema che consente di scaricare da
internet ricette e programmi di cottura che si regolano automaticamente su di un forno
speciale interfacciato con la LAN; il tutto anche in assenza del cuoco.
Introduzione al progetto
Inizialmente, l'obiettivo era quello di controllare un semplice LED dalla rete TCP/IP
sfruttando un web server controllo remoto. Una volto chiaro ciò che si voleva
fare, il problema successivo era di decidere quale soluzione adottare: una soluzione
hardware/software proprietaria o una soluzione hardware/software open source. I
vincoli che hanno reso la scelta più facile sono i seguenti:
• prima di tutto il costo, che doveva essere contenuto;
• la flessibilità della soluzione: anche cambiando, in un secondo momento la
configurazione del sistema, tutto doveva funzionare correttamente, senza
particolari esigenze di modifiche o spese ulteriori;
• facile implementazione del progetto: la realizzazione del sistema domotico non
doveva richiedere alta professionalità;
• il sistema doveva avere la possibilità di essere espanso sotto tutti i punti di vista.
Posti questi vincoli, sono stati analizzati i due tipi di soluzioni possibili:

Analisi soluzione proprietaria
✔ soluzione proprietaria:
Caratteristiche scheda: SNT084 ETH 4R 4IN
Clock Speed 8MHz
Processore PIC 18F2620 o 18F97J0 dipende dal modello.
SRAM 4KB
EEPROM 1KB
Flash memory 32KB o 64KB dipende dal modello di cui 1KB
for bootloader.
Espandibilità-SD card No
INPUT/OUTPUT pin 4in 4out
Relay 4
Porta Ethernet Si
Porta USB Si, può essere usata per alimentare la scheda.
Alimentazione 12V DC; 0,5A
Sistema per lo sviluppo Microchip MPLAB
Compilatore Microchip C18
Firmware Source code Si
Costo 110 €
Altro
Il punto di forza di questa scheda è che HA A
BORDO i relè per cui è veramente pulg and
play cioè compri la scheda, arriva a casa, ci
colleghi la luce e puoi già pilotarla, con gli altri
sistemi devi comprare a parte i relè o
compilare o programmare o collegare altri
dispositivi. Questa scheda invece è utilizzabile
da subito.
Gli unici vantaggi che sono stati notati dal sottoscritto sono:
• presenza dei relè di default;
• predisposizione di una porta Ethernet (non è necessario comprare altre schede
aggiuntive).
Per il resto questa scheda è molto limitata: per esempio il compilatore è a pagamento,
la frequenza del clock è inferiore alla media, la SRAM è di soli 4 Kilobyte... Nonostante

tutte queste restrizioni la scheda ha anche un costo elevato.
Breve introduzione con Arduino
Arduino nasce nel 2005 come strumento di prototipazione elettronica per i studenti
all’Interaction Design Institute di Ivrea fondato da Olivetti e Telecom Italia.
Arduino è una piccola scheda elettronica delle dimensioni di una carta di credito che
rende facile ed accessibile imparare a programmare un microcontrollore senza dover
diventare un ingegnere elettronico. Questo circuito stampato che integra un
microcontrollore con PIN connessi alle porte I/O, un regolatore di tensione e
un'interfaccia usb (nella maggior parte dei modelli), include anche un ambiente di
sviluppo totalmente gratuito e multi-piattaforma. I programmi scritti nel linguaggio
Wiring, derivato da C e C++, dentro l'IDE, sono chiamati “sketch”. Ecco un esempio
dell'IDE di Arduino:
Screenshot dell'IDE di Arduino, che mostra un semplice codice di esempio, Blink.

La particolarità del mondo Arduino è che le informazioni sull'hardware (schema
elettrico, l'elenco dei componenti elettronici necessari per realizzare le schede e le
librerie) sono liberamente consultabili da tutti: si tratta quindi di un progetto hardware
open source che ha consentito lo sviluppo di prodotti Arduino compatibili (non
originali) da parte di piccole / medie aziende sparse in tutto il mondo, abbassando così, di
molto i costi.
Un'alternativa all'ambiente di sviluppo software (IDE) per Arduino è Minibloq.
Minibloq presenta un'interfaccia intuitiva, avendo la capacità di generare il codice a
partire da uno schema grafico a blocchi disegnato dall'utente ancora principiante.
Analisi soluzioni open-source
Adesso verranno analizzate e commentate le diverse soluzioni possibili open source
Arduino, per poi scegliere la scheda Arduino che si adatta di più alle esigenze del
progetto “Domotica”.
✔ Soluzione open source 1:
Caratteristiche scheda: Arduino Mega-2560
Clock Speed 16MHz
Processore ATmega2560
SRAM 8KB

EEPROM 4KB
Flash memory 256 KB: 8 KB for bootloader
Espandibilità-SD card N/A
INPUT/OUTPUT pin • 54 -digital: 14 for PWM outputs;
• 16 analog inputs;
• 4 UARTs (hw serial ports).
Relay N/A
Porta Ethernet N/A
Alimentazione • Operating Voltage: 5V;
• Input Voltage (recommended): 9V;
• Input Voltage (limits): 6-18V;
• DC Current per I/O Pin: 40 mA;
• DC Current for 3.3V Pin: 50 mA.
ADK (Android Development Kit) No
Sistema per lo sviluppo Arduino software
Compilatore Arduino software
Costo 50 €
Altro
• 16 MHz crystal oscillator;
• ICSP header;
• reset button;
• power jack.

✔ Soluzione open source 2 (adottata):
Caratteristiche scheda: Arduino ADK
Clock Speed 16MHz
Processore ATmega2560
SRAM 8KB
EEPROM 4KB
Flash memory 256 KB: 8 KB for bootloader
Espandibilità-SD card N/A
INPUT/OUTPUT pin • 54 -digital: 14 for PWM outputs;
• 16 analog inputs;
• 4 UARTs (hw serial ports).
Relay N/A
Porta Ethernet N/A
Alimentazione • Operating Voltage: 5V;
• Input Voltage (recommended): 9V;
• Input Voltage (limits): 6-18V;
• DC Current per I/O Pin: 40 mA;

• DC Current for 3.3V Pin: 50 mA.
ADK (Android Development Kit) Si
Sistema per lo sviluppo Arduino software
Compilatore Arduino software
Costo 60 €
Altro
• 16 MHz crystal oscillator;
• ICSP header;
• reset button;
• power jack.
Questa scheda è basata sulla Mega 2560. La differenza sostanziale sta nel fatto che questa
può essere gestita da dispositivi basati sul sistema operativo Android (previa
compatibilità). La scelta di questa scheda è dovuto principalmente per un solo motivo:
alta estensibilità (proprio per questo l'Arduino Uno board è stata scartata come possibile
soluzione): l'Arduino ADK rappresenta il top di gamma, le sue applicazioni sono
pressoché infinite. In futuro è possibile applicare la scheda in altri progetti, che possono
differire radicalmente dal tema “Domotica”. Si è optato, invece, per l'open source per la
necessità di tenere il costo contenuto ma allo stesso tempo specifiche hardware/software
soddisfacenti. Inoltre, nel mondo Arduino c'è la possibilità di integrare diversi moduli
l'uno con l'altro, creando così soluzioni che combaciano perfettamente alle nostre
esigenze. Per esempio questo progetto ha richiesto l'integrazione di una scheda di
espansione che la scheda Arduino ADK non disponeva: Ethernet Shield. In questo modo
l'Arduino ADK poteva essere dotata dell'interfaccia alla rete TCP/IP attraverso una porta
RJ45.

La scheda di espansione Ethernet Shield ha anche altre caratteristiche molto interessanti
che di seguito verranno analizzate:
Caratteristiche scheda: Arduino Ethernet Shield
Interfaccia di rete RJ45
Alimentazione 5V DC
Ethernet Controller Wiznet W5100 with internal 16KB buffer
Connection speed: 10/100Mb
Connection with Arduino on SPI port
Espandibilità-SD card micro-SD card slot
LED: 1. PWR: indicates that the board and shield are
powered;
2. LINK: indicates the presence of a network
link and flashes when the shield transmits or
receives data;
3. FULLD: indicates that the network
connection is full duplex;
4. 100M: indicates the presence of a 100 Mb/s

network connection (as opposed to 10 Mb/s);
5. RX: flashes when the shield receives data;
6. TX: flashes when the shield sends data;
7. COLL: flashes when network collisions are
detected.
Relay N/A
Porta Ethernet Si
Porta USB No
ADK (Android Development Kit) No
Sistema per lo sviluppo N/A
Compilatore N/A
Firmware Source code Si, Ethernet library
Costo 31 €
Altro POE ready
NB: le fotografie e/o prezzi hanno uno scopo meramente illustrativo.
Per limitare ancora di più i costi si è scelto di adottare una scheda compatibile, cioè una
Ethernet Shield che fosse realizzata da produttori esterni. La shield non è originale ma
essa è 100% compatibile con Arduino Duemilanove (168 or 328), Uno e Mega
(1280/2560). L'unica limitazione è che essa non dispone del POE (Power Over Ethernet),
ma in questo progetto questa feature non è ritenuta di fondamentale importanza.

Prima parte del progetto
Adesso che sono stati analizzati i componenti si può andare avanti, descrivendo con uno
schema a blocchi ciò che si ha intenzione di realizzare:
L'obiettivo è quello di controllare un LED alimentato dalla corrente continua, da remoto
attraverso la rete TCP/IP.

Come funziona ?
L'utente, in questo caso 'User', si deve collegare al web server della scheda Arduino,
componendo l'indirizzo IP pubblico del modem/router. Il firewall è stato impostato in
modo che tutte le connessione provenienti dall'esterno della rete privata vengano
indirizzate sull'indirizzo IP della Ethernet Shield (192.168.0.27). Proprio per questo
motivo l'Arduino è stato 'messo' nella DMZ (Demilitarized Zone).
Volendo, si può anche utilizzare un servizio di tipo dynamic DNS, DNS hosting che
permettono di associare ad un indirizzo IP una sequenza di caratteri. Per esempio
27.27.27.27 www.arduino.tk. In questo modo l'utente non dovrà ricordarsi l'IP ma→
solo arduino.tk.
Una volta che la connessione con il server web di Arduino Ethernet Shield è avvenuta
con successo, il browser caricherà la pagina web contenuta nel server:

L'interfaccia è molto semplice e intuitiva user-friendly. Per accendere da remoto il→
LED si deve cliccare sopra la dicitura “Turn ON” mentre per spegnerlo bisogna cliccare
sopra la dicitura “Turn OFF”. “LED status” indica lo stato effettivo del LED (acceso o
spento).
Per capire meglio la situazione qui sotto è stato riportato lo schema elettrico:

L'alimentazione alla scheda Arduino (Arduino Mega ADK + Ehternet Shield) è fornita
dal trasformatore che converte i 220V in corrente alternata (AC) in 12V di corrente
continua (DC). La breadboard è alimentata invece da 5V-DC proveniente dalla scheda
Arduino.
Il LED rosso ha lo scopo di segnalare la corretta alimentazione della breadboard. Il LED
verde è pilotato dalla scheda Arduino: è il cavo blu (Signal cable) che fornisce la tensione
necessaria all'accensione del LED (quando l'utente clicca su “Turn ON” il pin 2, che si
trova sulla scheda, comincia ad erogare 5V DC).
Parte finale del progetto
Dopo aver analizzato e realizzato la parte soprastante si può procedere ad ampliare il
progetto: controllare funzionamento di un dispositivo vero e proprio, un' apparecchio
che si alimenta con la corrente alternata (max 2200W).
Per raggiungere l'obbiettivo si deve collegare un piccolo modulo alla versione iniziale
del progetto: una relay board che funziona a 5V DC e che riesce a gestire correnti e
tensioni alte, AC 250V 10A ; DC 30V 10A.
“Il relè è un dispositivo elettrico comandato dalle variazioni di corrente per influenzare
le condizioni di un altro circuito. In sostanza il relè è un interruttore che non viene
azionato a mano ma da un elettromagnete.”
Qui sotto è riportata l'immagine del modulo relè:

Si è optato per questi relè perché hanno un'interfaccia standard che permette loro di
essere controllati direttamente da un microcontrollore. Inoltre, non ci pericoli per la
scheda Arduino nel caso si facciano collegamenti sbagliati cortocircuito.→
I relè non essendo bistabili, sono privi della caratteristica di non consumare energia per
mantenere la posizione e persistenza dello stato anche dopo lo spegnimento
dell'apparecchiatura che li impiega. Questa caratteristica può rivelarsi fondamentale per
un sistema domotico come questo ma essendo un progetto low-cost si è scelto di
comprare una relay board (costo: 3 €).
La scheda relay presenta, inoltre, 3 LED di stato:
• il LED verde indica che la scheda è alimentata correttamente: la scheda relè deve
essere alimentata fornendo 5V di corrente continua collegando il polo positivo a
VCC (vedi foto) e il polo negativo a massa (GND);
• i due LED rossi indicano lo stato effettivo dei relè: LED rosso acceso il circuito→
è aperto, quindi non circola corrente; LED rosso spento erogazione corrente .→
In questo esperimento è stato usato solo il primo channel della relay board, per
cui il signal cable è stato collegato all'ingresso 1 (IN 1 sulla relay board vedi→
foto).

Lo schema sottostante mostra la versione completa del progetto: l'utente è in grado di
controllare qualsiasi apparecchio (in questo caso una comune lampadina a
incandescenza) che funzioni sulla corrente alternata (max 2200W).
Come è ben evidente, rispetto allo schema a blocchi di partenza, qui è stato aggiunto solo
un modulo: scheda relè. Al relay è collegata la lampadina che funziona a AC 220V.

Per comprendere meglio le novità della versione finale del progetto è stato predisposto
uno schema elettrico:
In questo caso, anche il LED verde serve da indicatore, come il LED rosso.

Codice sorgente:
#include <String.h>
#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
/*
DEVICE control through Internet
Composizione circuito:
* Arduino MEGA ADK
* Arduino Ethernet shield
* 2 LEDs connected to GND and 5V via 2 resistors 230 [Ω]
* 2 channel relay board connected to GND, 5V, and digital pin 2
*/
byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED }; //mac address
byte ip[] = { 192, 168, 0, 27 }; // ip address in LAN
EthernetServer server(80); //server port
int ledPin = 2; // LED pin
boolean ledOn = false; //LED status
String stringa; //string
char mex[]=("<marquee width='300' height='30' style='font-size: 20pt; font-family: Vineta BT;
color= #FF0000; font-weight: bold'> DEVICE CONTROL from Internet </marquee>");
void setup()
{
Ethernet.begin(mac, ip);
pinMode(ledPin, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
EthernetClient client = server.available();
boolean flag;
if (client)
{
flag=true;
while (client.connected())
{

if (client.available())
{
char c = client.read();
stringa.concat(c); //memorizzo i cartteri dentro una stringa
//se la richiesta HTTP termina
if (c == 'n' && flag)
{
Serial.print(stringa);
if(stringa .indexOf("L=1") > 0)
{
//accensione LED
digitalWrite(ledPin, HIGH); //imposto lo stato del piedino a HIGH (1)
ledOn = true;
}
else
{
//spegnimento LED
digitalWrite(ledPin, LOW); //imposto lo stato del piedino a LOW (0)
ledOn = false;
}
//creazione interfaccia per l'utente, pagina HTML
client.println("HTTP/1.1 200 OK");
client.println("Content-Type: text/html");
client.println();
//inizializzo pagina HTML
client.print("<html><head><title>ARDUINO Controllo DISPOSITIVO via
WEB</title><meta http-equiv='Content-Type' content='text/html; charset=iso-8859-1'
></head><body>");
//body
client.println("<div style='width:260px; height:660px;'>"); //risoluzione per iPod 640x960
//stampo header
client.print(mex);
client.println("<hr />");//creo linea inferiore al mex
//output LED status
client.print("<h2>DEVICE status: </h2>");
if (ledOn)
{
//se LED acceso, scrivo ON (verde)
client.println("<span style='color:green'><h2>ON</h2></span>");
}
else
{

//se LED spento, scrivo OFF (red)
client.println("<span style='color:red'><h2>OFF</h2></span>");
}
client.println("<h1>DEVICE control</h1>");
//link per controllare il LED (accendi LED | spegni LED)
client.print("<h2><a href='/?L=1'><span style='color:green'>Turn ON</a> | <a href='/?
L=0'><span style='color:red'>Turn OFF</a></h2>");
client.println("<hr />");//creo linea superiore
client.print("Bhuwan Sharma | 2011-2012");
client.println("<hr />");//creo linea inferiore
client.println("</body></html>");
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Conclusioni
In conclusione, oggi è sicuramente possibile parlare di un mercato interessante della
domotica ma in termini molto precisi:
• esiste un'offerta di prodotti di domotica sempre crescente;
• esistono offerte e soluzioni diverse;
• il mercato inizia a chiedere più servizi e funzioni ma mancano informazioni
puntuali e corrette.
Si parla molto di domotica ma, in proporzione, si realizza poco e a costi elevati.
E' necessario innescare la cultura del progetto di domotica a tutti i livelli, coinvolgendo i
cittadini e auspicando che ciò avvenga nel minor tempo possibile.
I progettisti, essendo l'anello di congiunzione tra la domanda e l'offerta, possono e
devono ricoprire un ruolo importante ed attivo in questo processo.
La domotica è una disciplina trasversale che ha come obiettivo il committente e le sue
esigenze.
La domotica, come tutti i processi trasversali ed interdisciplinari, ha necessariamente
tempi più lunghi di affermazione andando ad intaccare aree di business consolidate per
aprirne altre incerte, anche se potenzialmente molto più ampie che non trovano diretti
sponsor in ben determinate e definite associazioni e categorie economiche.

Sitografia:
➢ http://www.mobilita.com/rivista/492007/domotica.html
➢ http://it.wikipedia.org/wiki/Domotica
➢ http://www.zeldenhouse.it/cosa_è_la_domotica.htm
➢ http://www.laboratoriodomotica.it/downloads_sito_domotica/LIBROBIANCO_CAP
ITOLO4.PDF
➢ http://www.tecdomotica.com/public/plc_domotica/vantaggi.asp
➢ http://www.lpsisiracusa.it/index.php?page=./domot1.php
➢ http://www.deltaenergie.it/domotica/applicazioni
➢ http://www.voxnet.it/allegati/Abstract%20Domotica.pdf
➢ http://www.progetti-hw-sw.it
➢ http://www.microchip.com/stellent/idcplgIdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1406
&dDocName=en010014
➢ http://www.ebay.com/itm/Ethernet-Shield-W5100-For-Arduino-2009-UNO-Mega-
1280-2560-/270955738702?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item3f1638764e
➢ https://www.dnsdynamic.org
➢ http://arduino.cc/
➢ https://www.gliffy.com
➢ http://it.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%A8
➢ http://www.ebay.com/itm/5V-2-Channels-Relay-Board-Module-2-Way-Relay-for-
ARMPICAVRDSP-/280897173407pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item4166c6b79
f
➢ http://it.wikipedia.org/wiki/Arduino_(hardware)
➢ http://arduino.apogeolab.it/03-un-po-di-storia-di-arduino/
➢ http://arduino.cc/forum/index.php?action=forum

Domotica con Arduino - Tesina maturità

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