Cómo hacer que tu casa te reconozca

A ver, en realidad esto ha sonado mejor de lo que realmente es, pero, ¿te gustaría poder decirle a tu casa que estás dentro para que sepa si hay que lanzas una alarma o simplemente saludarte? Pues algo muy similar vamos a poder hacer con home assistant, por lo que te recomiendo que te leas la entrada anterior si quieres continuar con ésta.

Si tienes home assistant ya instalado hay un concepto que puede parecer extraño al principio, pero que es fundamental para lo que queremos hacer, el concepto de «persona». Puedes acceder al menú de personas desde Configuración -> Personas:

Este menú te dará opción a crear todas las personas relevantes para tu casa y te permitirá hacerles seguimiento… Básicamente lo que queremos es saber si están dentro o fuera de la casa para tener esa información disponible para nuestras automatizaciones (o para saberlo cuando nos llega un paquete de Amazon y queremos saber si hay alguien en la casa, por ejemplo).

¿Seguimiento?

Para poder hacer el seguimiento de una persona necesitamos que ésta nos informe de una manera o de otra de su situación con respecto a la casa, eso en home assistant se hace con os device.trackers que son, ni más ni menos, que la parte de código que recibe la información de la situación de un dispositivo. Hay un montón de trackers que os invito a explorar para ver cual es el más adecuado para vosotros. Como mi objetivo es que el seguimiento sea transparente y consuma la menor cantidad posible de datos y energía os voy a proponer dos tackers que, además, son muy sencillos de configurar:

1. Aplicación de home assistant

Tenéis disponible en vuestra tienda favorita la aplicación home assistant que os da acceso remoto a vuestra instalación (bueno, lo de remoto lo veremos en otra entrada, que tiene su miga) y que, además, permite al móvil comunicarse con home assistant para darle datos sobre la localización del dispositivo (y otras cosas como si está cargando o no y la cantidad de carga restante que tiene).

Una vez instalada la aplicación veremos que aparecen entidades nuevas en home assistant y que podremos ponerlas en e interfaz o, como es el caso, utilizarla como sistema de seguimiento para una persona… Para ello solo tenemos que acceder al menú personas, crear la persona si todavía no existe y editarla, lo que nos llevará a una pantalla como esta:

En la parte de «Rastrear dispositivo» veremos que en el desplegable nos aparece un device_tracker con el nombre del móvil donde hemos instalado la aplicación. Lo seleccionamos, grabamos y, a partir de este momento la casa nos tendrá localizados.

2. Usando un tracker bluetooth

Esto está bien, pero igual no queremos que todos los miembros de la familia tengan que instalarse la aplicación móvil, así que buscando otro método para saber si están o no en casa me encontré con que todos en la familia tenemos activo el bluetooth del teléfono (para conectar con los altavoces, los cascos, el coche, o lo que sea…) si eso es así podríamos hacer que la raspberry (que tiene bluetooth integrado) nos localice siempre que estemos a una distancia que permita llegar al bluetooth de nuestro teléfono. Dicho y hecho, para configurar este comportamiento solo hay que usar el bluetooth tracker y poner lo siguiente en el archivo configuration.yml:

device_tracker:
  - platform: bluetooth_tracker

Luego solo tenemos que reiniciar el sistema y automáticamente nos creará un archivo known_devices.yml que contendrá todos los dispositivos bluettoth que ha detectado y permite ponerles nombre y decidir si vamos a seguirlos o no (por defecto sigue a todos los nuevos, por lo que es recomendable cambiar ese comportamiento cuando ya estén detectados todos los dispositivos). Si no aparece vuestro móvil en un rato lo mejor es que pongas el móvil a buscar dispositivos bluetoot para tenerlo activo mientras reinicias home assistant y así te aseguras de que lo detecta.

Una vez detectados los móviles que nos interesa solo tenemos que volver a personas y repetir el mismo procedimiento… A partir de ese momento podremos saber si están en casa o no (o al menos los móviles) y verlo en el interfaz:

Automatiza tu casa

Creí, francamente, que ya había escrito sobre el tema de la domótica en mi blog, pero revisando me he encontrado que no he escrito casi nada sobre el tema, así que comienzo ahora a desvelaros, muy poco a poco, qué es esto de la automatización y cómo puedes controlar tu casa y hacerla más inteligente con un coste ridículo (y aprendiendo un montón).

domótica

Como resumen, la domótica aglutina todo lo que podemos controlar de manera remota 8o programar localmente) en nuestro hogar. Son esas cosas que nos permiten encender la calefacción horas antes de que lleguemos de un viaje, abrir y cerrar persianas sin que estemos o apagar y encender luces cuando se detecta nuestra presencia. Dado que esto es un campo muy amplio, os recomiendo que visitéis webs más especializadas para descubrir el montón de cosas que se pueden hacer. Yo, por mi parte, iré recopilando las cosas interesantes que voy haciendo por si os sirve de algo.

Lo primero…

Para poder «jugar» un poco con la domótica necesitamos algún controlador en el que centralizar todas estas opciones. En mi caso me he decidido por home assistant, que tiene un montón de información en internet y del que disponéis de plugins y librerías para cadsi todo. La instalación es tremendamente sencilla si vamos a utilizar una raspberry pi (recomiendo que sea la 4, pero la 3 también nos serviría igualmente). La guía de instalación para raspberry pi está bastante bien y la podéis encontrar en este enlace.

El proceso consiste, básicamente, en descargarte la imagen de internet, grabar con esa imagen una tarjeta SD y si tenéis conexión por cable simplemente meter la sd en la rasperry, enchufar el cable de red y esperar a que arranque, tendréis el sistema de configuracion en la url http://homeassistant.local:8123/. Si vais a usar wifi desde el primer momento el proceso es un poco más complicado, básicamente consiste en copiar este archivo (modifica a tu gusto el SSID y contraseña) en la particion de boot del SD que acabáis de grabar:

[connection]
id=my-network
uuid=72111c67-4a5d-4d5c-925e-f8ee26efb3c3
type=802-11-wireless

[802-11-wireless]
mode=infrastructure
ssid=MI_SSID
# Uncomment below if your SSID is not broadcasted
#hidden=true

[802-11-wireless-security]
auth-alg=open
key-mgmt=wpa-psk
psk=MI_CONTRASEÑA_WIFI

[ipv4]
method=auto

[ipv6]
addr-gen-mode=stable-privacy
method=auto

En fin, una vez que tengáis home assistant instalado toca poner los datos tuyos y los del domicilio donde vas a instalarlo y el sistema se encargará de buscar por red las integraciones a las que pueda acceder directamente.

En siguientes entradas veremos aspectos interesantes sobre cómo configurarlo para tener acceso a dispositivos zigbee, a detectar presencia propia o a hacer automatizaciones… Por ahora intentad tener el controlador preparado e id buscando dispositivos para hacer de vuestra casa una casa inteligente.

Medidor de temperatura casero

Dado que tengo unos cuantos arduino pro micro que he usado para otras cosas, creí bastante conveniente diseñarle una placa para poder ponerle un display oled de 0,96 pulgadas (ssd1306 que ya utilicé en otras entradas) para poder hacer proyectos rápido (en principio pensando en conectarlo a un ordenador y que actúe como teclado, ratón y/o puerto serie). El esquema es el siguiente:

Y la placa resultante quedó así:

Podéis encontrar el proyecto, por si queréis mejorarlo en https://easyeda.com/biblioeteca/promicro-oled

El caso es que, lo primero que se me ocurrió para probarlo, una vez recibidas las placas, fue utilizar otro componente que tenía desde hace tiempo (un sensor de temperatura) y convertirlo en un termómetro… Una pena que no pensara en ello al hacer la placa, por lo que tendré que hacer alguna soldadura de más para conectar el sensor. En concreto quedaría así:

Que visto después de aplicar el soldador se vería así (he aprovechado las pistas de GND y VCC que llegaban al display):

Visto por el otro lado:

La parte de programar la temperatura es un poco más «liosa», básicamente habría que leer la hoja de especificaciones del termistor y resolver la ecuación de Steinhart-hart.

En mi caso, con el valor de 10KOhm en la resistencia y el modelo de termistor que tenía (aquí su hoja de especificaciones) el código resultante para leer la temperatura quedó así:

const int Rc = 10000; //valor de la resistencia
const int Vcc = 5;
const int SensorPIN = A0;
 
float A = 1.11492089e-3;
float B = 2.372075385e-4;
float C = 6.954079529e-8;
 
float K = 2.5; //factor de disipacion en mW/C

void loop() {
  float raw = analogRead(SensorPIN);
  float V =  raw / 1024 * Vcc;
  float R = (Rc * V ) / (Vcc - V);
  float logR  = log(R);
  float R_th = 1.0 / (A + B * logR + C * logR * logR * logR );
  float kelvin = R_th - V*V/(K * R)*1000;
  float celsius = kelvin - 273.15;
  delay(2000);
  // Imprimir la temperatura...
}

Para sacar en el display la temperatura he utilizado la librería Adafruit_SSD1306 que depende de Adafruit_GFX y permite hacer bastantes cosas… Eso sí, dado que mi arduino era lento (estoy usando el de 3.3v) he tenido que inicializar el display cambiando la velocidad del I2C a 400Mhz para que no se note demasiado lag (este display hay que limpiar la zona en la que escribes antes y eso quita ciclos).

Finalmente, una vez probado que funciona, mi intención es hacerlo portable, por lo que le he añadido una pila de 6v conectada a los pines «raw» y «gnd» (el pro micro tiene una entrada regulada en el pin raw) y le he montado una carcasa… Quedando de esta manera (si queréis más detalles me los pedís):

Probando cosillas con arduino beetle

Lo que veis en la foto es un arduino beeetle, bueno, realmente es una placa pro micro con menos pines de los que debería y un conector directo a usb… Como véis es muy pequeño y podéis encontrarlo por un precio bastante económico, aquí, por ejemplo.

Yo ya había utilizado antes el arduino pro micro (leonardo compatible) para simular un teclado en otro proyecto, por lo que sabía que podría utilizar este también para algo similar. Dado su tamaño y lo fácil que se camufla como un «pincho» usb podría pasar desapercibido a la vista… Así que me decidí a ir un pasito más y añadirle un poco más de hardware para controlarlo. Qué mejor que ponerle un botón para indicarle cuando quiero que «teclee algo»… Para ello me aprovecho de que los pines digitales pueden actuar como pull-up y solo tenía que conectar el interruptor entre un pin digital y tierra. En mi caso lo conecté entre el D9 y GND como se puede ver en la foto:

Hice las soldaduras por detrás para proteger un poco más los componentes, pero podría ponerse por delante teniendo un poco más de cuidado.

Una vez el hardware preparado llega el momento de hacer las cosas interesantes… Tampoco es que vaya a ser muy original, pero aquí os dejo el programa que cargué inicialmente…. Funciona en windows y lo que consigues cuando pulsas el botón es que se te abra el chrome con la página web nomorepass.com… (igual sirve como propaganda y todo).

#include "Keyboard.h"
const int buttonPin = 9;

void setup() {
  pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);
  Keyboard.begin();
}

void loop() {
  while (digitalRead(buttonPin) == HIGH) {
    delay(200);
  }
  delay(100);
  Keyboard.press(KEY_LEFT_GUI);
  Keyboard.press('r');
  Keyboard.releaseAll();
  delay(500);
  Keyboard.print("chrome https>&&nomorepass.com");
  Keyboard.write(KEY_RETURN);
  delay(500);
}

Básicamente lo único que hace es esperar a que el estado del pin al que está conectado el botón pase de alto a bajo (esto es así por la configuración INPUT_PULLUP) y cuando cambia, señal de que hemos pulsado el botón, lo que hace es enviar un COMMAND+r que abre el diálogo de ejecutar de windows y luego envía el texto chrome https://nomorepass.com. Como se puede ver he tenido que transliterar los caracteres que en el teclado americano están colocados en otro sitio (un defectillo de la librería de arduino).

Visto que funciona… Pues ya solo queda hacer una cajita e imprimirla en 3d:

He dejado el diseño en thingiverse por lo que podéis aprovecharlo… Mientras, a inventarnos cosas que hacer con el trasto… «No demasiado diabólicas»..

Construyendo un dispositivo inteligente con nodemcu y un display OLED

Últimamente se están poniendo de moda los dispositivos «inteligentes» que, básicamente, consiste en cacharros que están conectados de una manera o de otra a internet o a nuestra red doméstica y que aceptan comandos desde la red para controlar sus distintas funciones.

La verdad es que han bajado mucho de precio y el poder controlarlas desde los distintos asistentes de voz le dan un extra adicional. He trasteado un poco con Alexa y con Google Home, pero todavía estoy en el proceso de encontrarle el sitio correcto. En cualqueir caso, como soy un alma inquieta he preferido ver cuanto me costaba crear mi propio «dispositivo inteligente» con los materiales que tenía a mano… Esto es lo que he usado:

  • Pantalla OLED de 1,3″ con el chip SSH1106 de 128×64. En concreto esta.
  • Una placa Weimos D1 mini (compatible), que se basa en el chip ESP8266. En concreto esta.
  • Un relé preparado para 5V. En mi caso este.

El chip ESP8266 es una maravilla que integra wifi junto con un microcontrolador que puede ser programado desde el IDE del Arduino (entre otras formas) y el empaquetado en forma de placa nocemcu hace que sea muy sencillo hacer proyectos con este, siendo más barato y más potente que un arduino habitual. De hecho los componentes de este proyecto comprados en aliexpress (quitando cables y gastos de envío) no suman más de 6 Euros… Irresistible para montar un prototipo.

Al lío… Es esquema de conexiones es este:

En realidad el pulsador no hace falta, lo he incluido para poder comunicar al dispositivo manualmente el cambio de estado (es un rollo tener que hacerlo todo en remoto) y no es necesario para la primera versión.

Para poder programar la placa desde el IDE del Arduino vamos a tener que ir a la sección de Archivo->Preferencias y añadir la url http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json en el campo Gestor de URLs Adicionales de Tarjetas, quedando como en la imagen:

Luego nos vamos a Herramientas->Placas->Gestión de tarjetas y buscamos ESP8266 e instalamos la versión de ESP8266 Community.

Con esto ya nos aparecerá el tipo de tarjeta Wemos o NodeMCU en la lista de tarjetas que podemos conectar con el IDE.

Lo siguiente es encontrar una librería que nos permita interactuar por I2C con nuestra pantalla (y que sea lo más flexible posible para usos futuros). Esto es lo que me llevó más tiempo, básicamente porque los ejemplos que proporcionan están preparados para otro chip y la nomenclatura de los pines es diferente… Al final la mejor es esta:

https://github.com/ThingPulse/esp8266-oled-ssd1306

Yo he usado como base el ejemplo que viene al instalar la placa y se llama WIFIServer (creo que lo han cambiado por una versión nueva, os dejo el código completo al final de todas formas). El funcionamiento es de tal manera que al arrancar se conecta a la red wifi que tengamos configurada y queda esperando conexiones, cuando recibe una petición https://server_ip/gpio/0 ponemos a cero el GPIO2 y si recibimos una https://server_ip/gpio/1 lo ponemos a 1… Como esa salida la tenemos conectada al relé, pues ya podemos encender o apagar lo que queramos desde la web.

Para sacar la información por la pantalla, básicamente, utilizo la función drawString que me imprime en las coordenadas dadas de la pantalla una cadena (y en la fuente que hayamos seleccionado antes)… Podéis verlo en funcionamiento en este video:

Os pongo el código antes de integrar lo del botón… Básicamente lo que falta por poner es que cuando detectemos una pulsación del botón (D3 pase a cero) cambiemos el estado del pin conectado al relé (así tenemos control manual, cosa que echo de menos en las bombillas inteligentes, por ejemplo).


#include <ESP8266WiFi.h>
#include "SH1106Wire.h"

const char* ssid = "tussid";
const char* password = "tupassword";

SH1106Wire display(0x3c, 4, 5);

WiFiServer server(80);

void setup() {
 
  Serial.begin(115200);
  delay(10);

  pinMode(2, OUTPUT);
  digitalWrite(2, 0);
  
  Serial.println();
  Serial.println();
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.println(ssid);

  display.init();
  display.flipScreenVertically();
  display.setFont(ArialMT_Plain_10);

  display.clear();
  display.setTextAlignment(TEXT_ALIGN_LEFT);
  display.drawString(0,0,"Connecting...");
  display.display();
      
  WiFi.begin(ssid, password);
  
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi connected");
  
  display.clear();
  display.drawString(0,0,String(ssid));
  display.drawString(0,10, "IP: "+WiFi.localIP().toString());
  display.display();
    
  // Start the server
  server.begin();
  Serial.println("Server started");

  // Print the IP address
  Serial.println(WiFi.localIP());
}

void loop() {
  WiFiClient client = server.available();
  if (!client) {
    return;
  }
  
  Serial.println("new client");
  while(!client.available()){
    delay(1);
  }
  
  String req = client.readStringUntil('\r');
  Serial.println(req);
  client.flush();
  
  int val;
  if (req.indexOf("/gpio/0") != -1)
    val = 0;
  else if (req.indexOf("/gpio/1") != -1)
    val = 1;
  else {
    Serial.println("invalid request");
    client.stop();
    return;
  }

  digitalWrite(2, val);
  display.setColor(BLACK);
  display.fillRect(0, 26, 100, 10);
  display.setColor(WHITE);
  display.drawString(0,26,"GPIO: "+String(val));
  display.display();
  
  client.flush();

  String s = "HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: text/html\r\n\r\n<!DOCTYPE HTML>\r\n<html>\r\nGPIO is now ";
  s += (val)?"high":"low";
  s += "</html>\n";

  client.print(s);
  delay(1);
  Serial.println("Client disonnected");
}

Si habéis leido el código veréis que hay algunas cosas que se hacen de más, por ejemplo, pintamos un rectángulo en negro para borrar la línea antes de pintarla de nuevo con el valor del GPIO. Eso es debido a que esta librería está pensada para borrar la pantalla cada vez que la actualicemos y, por eso, no limpia el hueco en el que va a escribir (igual podemos hacer un fork que lo solucione, ya veremos) y sin esa limpieza las letras se escriben unas encima de otras.

Una nota final… El servidor no envía cabeceras CORS, por lo que si vais a utilizarlo desde javascript en cualquier otro servidor os saltará un error en la consola (y en mac ni siquiera hará la llamada real), en linux y windows funcionará aunque no recibiréis la respuesta.

Sigo modificando el código y demás a ver qué termino consiguiendo… Hasta es posible que le diseñe un PCB… Ya os iré contando.