Home automation (Parte 1)

Smart home emblem for digital technologies. Vector illustration. EPS 10

Desde hace varios meses vengo con la idea de automatizar la casa donde vivo. Poco a poco me he ido haciendo de algún que otro equipamiento con este fin, usualmente es equipamiento viejito que puede ser reutilizado con estos fines, así el costo del proyecto no es tan excesivamente grande.

DISCLAIMER: Sé que cada proyecto de automatizar un departamento o edificio es particular debido a una multitud de factores (costo, arquitectura, tiempo a dedicarle…), pero me gustaría compartir la experiencia desde el punto de vista de Cuba.

Obviamente al ser un proyecto vivo, el equipamiento utilizado puede ir cambiando con el tiempo, pero por el momento dispongo de:

RaspberryPi (modelo 4B de 2GB de RAM), con una micro SD de 32GB, un transformador de 3A y una pantalla táctil de 7”.
Micro controladores con interfaz Wi-Fi (algunos modelos varios de ESP8266, ESP32).
Micro controladores Arduino Nano R3 (no los originales sino los que utilizan el chip CH340/341 en vez del FT232 para la conversión de USB a serial)
Sensores/actuadores, tales como: RFID, sensor de huellas, tiras de LEDs direccionables, bocinas Bluetooth, sensores ultrasónicos de distancia, pequeños motores, sensores de presencia, relé, sensores de gestos…
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Algunas particularidades de mi hardware

RaspberryPi

RaspberryPi (modelo 4B de 2GB de RAM). Esta Raspberry tiene casi 2 años de uso. Era utilizada como multimedia center en donde un LibreELEC hacía la magia para que mi madre viera sus novelas turcas; un teclado inalámbrico hacía de mando para que pudiera pausar/reproducir a gusto El gran sultán desde la comodidad de la cama.

Hace unos meses en un arrebato de tecnología se propuso mi madre cambiar la ubicación de la Rasbperry y cuando fue a conectar el cable micro HDMI al nuevo TV pues… Rompió los sensibles puertos micro HDMI de la RPi (sí, ambos puertos!!!) y desde ese entonces no lo usaba. La idea es utilizar la RPi como centro neurálgico de control para la automatización de los procesos de la casa.

Valga la pena decir que para centro de control no es necesario una RaspberryPi, sirve igualmente con una laptop (con 4GB de RAM va sobrada), la idea es reutilizar y gastar lo menos posible!!!

Figura 1. RaspberryPi Modelo 4B

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Router Wi-Fi

Un viejo router Wi-Fi TP-Link TL-WR841N. Este router me lo regalaron no hace mucho y venía con el OS original de TP-Link.

Tenía un pequeño problema para mi propósito, pues viene preparado para obtener el internet desde su interfaz Ethernet llamada WAN (de color azul en la imagen) y repartir la conexión a internet por sus interfaces LAN (4 interfaces) y la Wi-Fi; no me permitía (o desde mi ignorancia no encontré el cómo) utilizar la Wi-Fi como WAN: o sea obtener el internet desde la Wi-Fi para luego compartirlo por las demás interfaces o, incluso, por la misma Wi-Fi.

Figura 3. Interfaces de red del router Wi-Fi TP-Link TL-WR841N (en azul la interfaz WAN)

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Así que decidí intentar utilizar OpenWRT, y luego de algún tiempo de estudio y siguiendo las fáciles instrucciones proveídas por las magníficas mentes (lo digo en serio, estas personas realmente saben mucho y hacen un trabajo envidiable!!!) de la comunidad de OpenWRT pues instalé el OS en el router.

Tengo que hacer un pequeño acápite aquí, pues el router presenta una configuración de hardware de apenas 4MB de almacenamiento FLASH y 32MB de RAM, lo que según los propios desarrolladores de OpenWRT no es suficiente para los estándares actuales en los dispositivos enrutadores, debido en gran medida, al crecimiento del propio kernel de Linux que utilizan como base.

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Router modem 4G a Wi-Fi

Como dispositivo para alcanzar el internet pues tengo un sencillo Alcatel Linkzone 4G Wi-Fi MW40 TIM, estos dispositivos los vendió ETECSA hace unos meses. Llevo usándolo hace un par de meses, lo mantengo conectado a la corriente durante todo el tiempo, pues su batería no dura mucho ya.

Experiencia con su uso: hace justo lo que promete, ni más ni menos: enrutar la conexión de datos móviles hacia una red Wi-Fi que crea él mismo. Tiene una pequeña web de configuración que permite tocar algunos ajustes muy básicos. La señal 4G siempre se ha mantenido bien. He tenido que reiniciarlo de vez en cuando, pues cuando lleva par de semanas encendido, parece que se llena algún buffer y hace que crashee todo el sistema.

Como dato extra, y que desconocía hasta hace bien poco, puede comprársele a una SIM paquetes de datos móviles directamente desde la web de ETECSA (link aquí) utilizando la pasarela de pagos Transfermóvil, esto me evita tener que retirar la SIM del dispositivo, colocarla en el teléfono y realizar la compra de los paquetes de datos desde mi teléfono.

Como punto negativo (para el uso que voy a darle): sólo permite la conexión de hasta 10 dispositivos.

 

Por qué no utilizo directamente el HotSpot que crea el router 4G para enganchar todos mis dispositivos?

Pues por varias razones:

OpenWRT me permite un nivel de configuración milimétrico (incluyendo: servidores ntp, dhcp, dns, routas estáticas, firewall, reglas personalizadas… por $deity, tiene hasta cron!!!)
El router 4G no tiene interfaces Ethernet, por lo que no podría conectar a la red mi RPi utilizando un cable de red, acción importante para la instalación y puesta en marcha. del OS, debido a que mi RPi no me permite conectarle un monitor vía HDMI.
El router 4G sólo soporta hasta 10 dispositivos conectados al mismo tiempo.
Y la más importante para mí: al router 4G no puedo instalarle aplicaciones, por ejemplo un cliente vpn y enrutar todo el tráfico de mis clientes hacia esa vpn. Mientras que al router Wi-Fi sí que puedo!!!

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Proyecto inicial

Por qué pongo proyecto inicial? Pues porque puede variar en el tiempo y en dependencia de los materiales con los que vaya contando.

La idea es obtener el internet a través del Alcatel Linkzone 4G, luego enlazar al TP-Link TL-WR841N utilizando la interfaz Wi-Fi del router; usando la misma interfaz Wi-Fi crear una Wi-Fi (poner al router en modo Access Point); la RasberryPi estará conectada a alguna de las interfaces Ethernet del router TP-Link; y por último estarán los dispositivos que me permitirán leer el estado/actuar sobre el mundo físico de mi casa.

El esquema principal queda, de momento, así:

Intentaré seccionar los artículos para que no se haga pesada la lectura.

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