Registro de Temperaturas mediante DS1820 y Digitemp

Este documento pretende explicar cómo instalar un sistema de registro de temperatura tal y como está montado en alov01
Una vez terminado serás capaz (siempre que quieras, claro) de:
1. Comprender el funcionamiento general de las redes 1-wire
2. Construir un convertidor 1-wire a Puerto serie
3. Plantear la red de temperaturas.
4. Instalar y configurar el paquete digitemp
5. Instalar y configurar RRDTool para registro de temperaturas

Ea! Pues al lío.

Las redes 1-wire de Dallas semiconductor
La red 1-wire (también llamada Micro Lan) es una red desarrollada por Dallas Semiconductor para conectar dispositivos de Dallas. Entre los dispositivos que pueden comunicar por la red 1-wire existen contadores, memorias RAM, EEPROM, conversores A/D, sensores de temperatura, termostatos, etc.
En sí, se trataría de una red más de comunicación de dispositivos a bajo nivel, como i2c, canbus, o RS485, pero lo que le proporciona el punto de originalidad es que físicamente se compone de sólo dos conductores entrelazados, (lo que se conoce por un par trenzado), permite distancias de más de 100 m (si se pone especial cuidado en el cableado) y al mismo tiempo proporcionamos alimentación a los sensores a través del mismo bus.
Como ya he dicho, físicamente, la red 1-wire está formada por 1 par trenzado en topología lineal, al que se encuentran conectados todos los sensores que necesitemos. El límite depende del tipo de dispositivos conectados, longitud del cableado, tipo de maestro etc, pero se conocen casos de tener conectados más de 100 sensores. La base del funcionamientoe es que cuando el bus está en reposo aparece una tensión de 5v en el bus que es aprovechada por los sensores para cargar unos condensadores internos que asegure la alimentación cuando el bus está comunicando.
La comunicación básicamente es maestro-esclavo, ningún esclavo transmite a no ser que el maestro interrogue. Funciona de la La construcción de una antena directiva bi-quad es bastante sencilla y fácil de realizar con herramientas comunes. Se consigue con ella un compromiso aceptable entre ganancia y directividad. La ganancia de una biquad se situa entre 10 y 12 dB.
Fundamentalmente, la antena biquad está constituida por un elemento activo con forma de doble cuadro y una pantalla reflectora situada detrás del elemento activo.
En unos pocos pasos se explicará la construcción de la misma. Nos hemos basado en la antena Bi-Quad fabricada por Trevor Marshall. y la de martybugs.net

Comenzaremos construyendo el elemento activo, con cable normal de instalación electrica de 2.5 mm² (hilo rigido; no vale cable flexible) y se le da la forma de la imagen, respetando las medidas. Recordar que las medidas dadas son desde centro a centro. Cuanto más se acerquen las medidas a lo especificado, mejor rendimiento podemos esperar de la antena.

Tomamos un tubo de cobre de 10 ó 12 mm (Material de fontanería) y se corta uno de los extremos tal y como se observa en el dibujo, haciendo un escalon de unos 4 - 5 mm, las medidas no son críticas en este caso.

Se prepara un extremo de un cable coaxial, bajo en pérdidas en microondas (en nuestro caso hemos utilizado RG213, no es el mejor pero es bastante bueno si no necesitas poner 10 m de cable...) tal y como aparece en el dibujo. La malla debe dejarse casi a ras del cable pero cuidando de que no toque con el conductor central que debe sobresalir unos 3 mm.

Se introduce el cable en el tubo. Es posible que el cable no entre fácilmente en el tubo y sea necesario retirar parte de la envuelta exterior del cable. El cable se deja de forma que asome ligeramente la malla.

Se suelda la malla al tubo con cuidado para ensuciar el cable lo menos posible. Se recomienda usar un soldador de 50-70 W, el soldador tipo lápiz definitivamente no sirve. Cuidado también de derretir la parte central del cable y de dejar restos de estaño en él.

Por último se suelda el elemento activo, contruido anteriormente al tubo y al conductor central del coaxial, tal y como se ve en el dibujo, de nuevo es necesario el uso de un soldador potente. El elemento activo se situará de forma perpendicular al tubo.

Se corta una lámina cuadrada de 123 x 123 mm y se le hace un agujero en su centro de 10 ó 12 mm para introducir el tubo. Sería recomendable que esta lámina fuera de cobre para poder soldarla al tubo. Puede valer una placa de circuito impreso virgen. En nuestro caso no disponíamos de cobre y lo hemos realizado con aluminio. Puesto que el aluminio no se puede soldar al cobre el contacto electrico con el tubo se ha asegurado remachando unas pletinas de aluminio para realizar la función de escuadras. Finalmente, la fijación mecánica y eléctrica al tubo se ha hecho con una abrazadera. Se debe asegurar el paralelismo del elemento activo con el reflector. La distancia entre el reflector y el elemento activo debe ser de 15 mm

Es conveniente proteger la antena de la lluvia y de las inclemencias del tiempo, si se acumula agua o humedad en la zona de unión del elemento activo con el coaxial, la antena dejará de funcionar. Por tanto es buena idea meter la caja en un recipiente estanco. Una caja estanca o un TupperWare puede servir, siempre que pasen la prueba del microondas, es decir sean transparentes a la frecuencia de 2.4 GHz. En nuestro caso se ha utilizado un Tupperware desechado de las tareas alimenticias. La tapa se ha taladrado en su centro con broca algo menor que el diámetro del tubo y éste se pasa por ahí. Una vez colocado todo en su sitio queda la antena protegida en su interior.

El siguiente paso es fabricar un sistema de fijación al mástil. En nuestro caso se ha utilizado un resto de aluminio que abraza al tubo de cobre y a su vez está fijado a una abrazadera para mástil. De este modo además se permite el giro de la antena para poder adaptarla a polarización horizontal o vertical.

Hemos aislado el tubo de cobre de la abrazadera de aluminio mediante un material aislante (acetato), esto se ha hecho porque cada vez existen mayores dudas de si se pueden crear problemas de intermodulación si se tiene más de un punto de acceso conectados eléctricamente a través del mástil, la masa de las antenas y la malla del cable coaxial. Si sólo se tiene pensado instalar una antena, no es necesario aislar nada.

Por último se pone en el extremo del coaxial un conector N, y ya tenemos la antena terminada y lista para funcionar. Sólo falta indicar que la polarización de la antena es perpendicular al doble cuadro, y recordar como siempre, que al subirse al tejado para colocar la antena hay que seguir las medidas de seguridad y atarse convenientemente mediante un arnés a un sitio rígido, fijo y seguro.

A continuación algunas fotos de detalles de nuestra antena que pueden ser de utilidad a la hora de construirla.

	Comenzaremos construyendo el elemento activo, con cable normal de instalación electrica de 2.5 mm² (hilo rigido; no vale cable flexible) y se le da la forma de la imagen, respetando las medidas. Recordar que las medidas dadas son desde centro a centro. Cuanto más se acerquen las medidas a lo especificado, mejor rendimiento podemos esperar de la antena.
	Tomamos un tubo de cobre de 10 ó 12 mm (Material de fontanería) y se corta uno de los extremos tal y como se observa en el dibujo, haciendo un escalon de unos 4 - 5 mm, las medidas no son críticas en este caso.
	Se prepara un extremo de un cable coaxial, bajo en pérdidas en microondas (en nuestro caso hemos utilizado RG213, no es el mejor pero es bastante bueno si no necesitas poner 10 m de cable...) tal y como aparece en el dibujo. La malla debe dejarse casi a ras del cable pero cuidando de que no toque con el conductor central que debe sobresalir unos 3 mm.
	Se introduce el cable en el tubo. Es posible que el cable no entre fácilmente en el tubo y sea necesario retirar parte de la envuelta exterior del cable. El cable se deja de forma que asome ligeramente la malla.
	Se suelda la malla al tubo con cuidado para ensuciar el cable lo menos posible. Se recomienda usar un soldador de 50-70 W, el soldador tipo lápiz definitivamente no sirve. Cuidado también de derretir la parte central del cable y de dejar restos de estaño en él.
	Por último se suelda el elemento activo, contruido anteriormente al tubo y al conductor central del coaxial, tal y como se ve en el dibujo, de nuevo es necesario el uso de un soldador potente. El elemento activo se situará de forma perpendicular al tubo.
	Se corta una lámina cuadrada de 123 x 123 mm y se le hace un agujero en su centro de 10 ó 12 mm para introducir el tubo. Sería recomendable que esta lámina fuera de cobre para poder soldarla al tubo. Puede valer una placa de circuito impreso virgen. En nuestro caso no disponíamos de cobre y lo hemos realizado con aluminio. Puesto que el aluminio no se puede soldar al cobre el contacto electrico con el tubo se ha asegurado remachando unas pletinas de aluminio para realizar la función de escuadras. Finalmente, la fijación mecánica y eléctrica al tubo se ha hecho con una abrazadera. Se debe asegurar el paralelismo del elemento activo con el reflector. La distancia entre el reflector y el elemento activo debe ser de 15 mm
	Es conveniente proteger la antena de la lluvia y de las inclemencias del tiempo, si se acumula agua o humedad en la zona de unión del elemento activo con el coaxial, la antena dejará de funcionar. Por tanto es buena idea meter la caja en un recipiente estanco. Una caja estanca o un TupperWare puede servir, siempre que pasen la prueba del microondas, es decir sean transparentes a la frecuencia de 2.4 GHz. En nuestro caso se ha utilizado un Tupperware desechado de las tareas alimenticias. La tapa se ha taladrado en su centro con broca algo menor que el diámetro del tubo y éste se pasa por ahí. Una vez colocado todo en su sitio queda la antena protegida en su interior.
	El siguiente paso es fabricar un sistema de fijación al mástil. En nuestro caso se ha utilizado un resto de aluminio que abraza al tubo de cobre y a su vez está fijado a una abrazadera para mástil. De este modo además se permite el giro de la antena para poder adaptarla a polarización horizontal o vertical.
	Hemos aislado el tubo de cobre de la abrazadera de aluminio mediante un material aislante (acetato), esto se ha hecho porque cada vez existen mayores dudas de si se pueden crear problemas de intermodulación si se tiene más de un punto de acceso conectados eléctricamente a través del mástil, la masa de las antenas y la malla del cable coaxial. Si sólo se tiene pensado instalar una antena, no es necesario aislar nada.
	Por último se pone en el extremo del coaxial un conector N, y ya tenemos la antena terminada y lista para funcionar. Sólo falta indicar que la polarización de la antena es perpendicular al doble cuadro, y recordar como siempre, que al subirse al tejado para colocar la antena hay que seguir las medidas de seguridad y atarse convenientemente mediante un arnés a un sitio rígido, fijo y seguro.