Currículo: esta unidad cubre parte de los saberes básicos del Bloque D – Computación física y robótica (PRYC.2.D.2) correspondiente a 2º Bachillerato. Además, se evalúan los criterios que puedes encontrar al final de esta página.
Tabla de contenidos
- 11.1. Introducción al Internet de las cosas (IoT)
- 11.2. Funcionamiento básico de un sistema IoT
- 11.3. Conectividad.
- 11.5. Prácticas de Internet de las Cosas con Arduino
En los últimos años, hemos pasado de utilizar Internet únicamente para comunicarnos entre personas a utilizarlo también para conectar objetos. Este cambio ha dado lugar a lo que conocemos como Internet de las cosas o IoT (Internet of Things), un concepto que hace referencia a dispositivos capaces de recoger información del entorno, enviarla a través de la red y, en muchos casos, actuar en función de esos datos. Desde una pulsera que mide tu actividad física hasta un sistema de riego automático que se adapta al clima, el IoT está cada vez más presente en nuestra vida cotidiana.
11.1. Introducción al Internet de las cosas (IoT)
La idea es que entiendas el IoT como una evolución natural de la tecnología que ya conoces, pero aplicada a objetos físicos que forman parte de tu entorno.
11.1.1. Qué es el Internet de las cosas
El Internet de las cosas es un concepto que describe la conexión de objetos físicos a Internet para que puedan enviar y recibir datos. Estos objetos incorporan sensores, microcontroladores y sistemas de comunicación que les permiten interactuar con otros dispositivos o con plataformas en la red.
A diferencia de un ordenador o un móvil, que necesitan una persona para funcionar, los dispositivos IoT pueden operar de forma autónoma.
Por ejemplo, un sistema de riego inteligente puede medir la humedad del suelo y activar el agua solo cuando es necesario, sin intervención humana.
La clave del IoT está en que los datos no se quedan en el dispositivo, sino que se envían a Internet, donde pueden almacenarse, analizarse o utilizarse para tomar decisiones más complejas.
11.1.2. Evolución de Internet hacia los objetos conectados
En sus inicios, Internet estaba pensado para conectar ordenadores. Más adelante, con la llegada de los smartphones, pasamos a tener dispositivos personales conectados en todo momento. El siguiente paso ha sido extender esa conexión a objetos cotidianos.
Hoy en día, no solo se conectan ordenadores y móviles, sino también relojes, electrodomésticos, vehículos o sistemas de iluminación. Esto ha sido posible gracias a la reducción del tamaño de los componentes electrónicos y al abaratamiento de las tecnologías de comunicación.
Este cambio supone una transformación importante: pasamos de un Internet centrado en las personas a un Internet donde los objetos también generan y comparten información de forma constante.
11.1.3. Ejemplos cotidianos de dispositivos IoT
Para entender mejor este concepto, es útil fijarse en ejemplos cercanos. Probablemente ya utilizas dispositivos IoT sin darte cuenta.
- Relojes inteligentes: registran tu actividad física y envían los datos a una aplicación en tu móvil.
- Bombillas inteligentes: puedes encenderlas o apagarlas desde el móvil, incluso estando fuera de casa.
- Termostatos inteligentes: regulan la temperatura automáticamente según tus hábitos o las condiciones del entorno.
- Sistemas de seguridad: cámaras o sensores que envían avisos en tiempo real si detectan movimiento.
Todos estos dispositivos siguen una misma lógica: recogen información, la envían a Internet y permiten tomar decisiones basadas en esos datos. Esa es, en esencia, la base del Internet de las cosas.
11.2. Funcionamiento básico de un sistema IoT
Aunque pueda parecer complejo, en realidad el funcionamiento del IoT sigue una estructura bastante clara que se repite en prácticamente todos los casos. La clave está en comprender el recorrido que siguen los datos desde que se generan hasta que se utilizan para tomar decisiones.
11.2.1. Captura de datos mediante sensores
Todo sistema IoT comienza con la obtención de información del entorno (1). Para ello se utilizan sensores, que son los encargados de medir variables físicas como la temperatura, la humedad, la luz o el movimiento.
En un proyecto con Arduino, por ejemplo, podemos utilizar un sensor de temperatura para saber cuántos grados hay en una habitación. Ese valor no es más que un dato numérico que el microcontrolador puede interpretar.
Este primer paso es fundamental, porque sin datos no hay sistema IoT. El dispositivo necesita “saber” qué está ocurriendo para poder actuar en consecuencia.
11.2.2. Procesamiento y envío de información
Una vez que el sistema recoge los datos, el siguiente paso es procesarlos y enviarlos a través de Internet (2). Aquí entra en juego el microcontrolador, que ejecuta el programa que hemos diseñado.
En esta fase, el dispositivo puede realizar pequeñas decisiones, como filtrar datos o decidir cuándo enviarlos.
Por ejemplo, podría enviar información cada cierto tiempo o solo cuando detecta un cambio significativo.
Después, gracias a la conectividad WiFi, esos datos se envían a una plataforma en Internet. Esta plataforma puede ser un servidor, una aplicación o un servicio en la nube que almacena y organiza la información.
11.2.3. Recepción de datos y actuación
El último paso del proceso consiste en utilizar los datos enviados para tomar decisiones (3) (4). Esto puede ocurrir de distintas formas.
En algunos casos, la información se muestra en una aplicación para que una persona la interprete. Por ejemplo, ver en el móvil la temperatura de tu casa. En otros casos, el propio sistema puede actuar automáticamente.
Siguiendo con el ejemplo anterior, si la temperatura supera cierto valor, el sistema podría activar un ventilador. Esta acción puede ejecutarse directamente en el dispositivo o tras recibir una orden desde Internet.
Lo importante es que entiendas que todo sistema IoT sigue este ciclo: recoger datos, enviarlos y utilizarlos.
11.3. Conectividad.
En el universo de la IoT, los protocolos de comunicación son como los idiomas que permiten que los dispositivos «hablen» entre ellos. Cada protocolo tiene sus propias reglas y características que lo hacen especial para ciertas tareas. Así como en el mundo real tenemos diferentes idiomas, en el mundo digital tenemos diversos protocolos. Ahora, vamos a explorar algunos de estos «idiomas digitales» para entender cómo ayudan a los dispositivos a compartir información y colaborar entre ellos.
11.3.1. Zigbee.
El protocolo de comunicación Zigbee opera en la banda de 2.4 GHz, usa una topología de «red mesh», y reglas basados en el estándar IEEE 802.15.4.
Sus mayores ventajas son el bajo consumo energético, la alta seguridad, y su capacidad para conectar muchos dispositivos.
Se usa con frecuencia para la automatización del hogar (luces, termostatos), monitorización industrial, sistemas de seguridad, y dispositivos de salud conectados.
11.3.2. Bluetooth LE (Bluetooth Low Energy).
Este protocolo, por su parte, también opera en la banda de 2.4 GHz, tiene una alcance de hasta 100 metros y se usa principalmente para conexiones punto a punto.
Dispone de ventajas como el bajo consumo energético, una conexión rápida y compatibilidad con dispositivos móviles.
Se usa mucho en relojes inteligentes, pulseras de actividad, auriculares inalámbricos, localizadores de llaves y dispositivos de monitorización de la salud -como los glucómetros-.
11.3.3. MQTT (Message Queuing Telemetry Transport).
Este protocolo es un poco menos doméstico, pero es muy ligero y su modelo se basa en la publicación/suscripción. Es muy eficiente en ancho de banda, tiene una buena entrega de mensajes y es capaz de retenerlos para mejorar su desempeño.
Sus usos principales son la monitorización y control en tiempo real en sectores como la industria y la salud.
11.3.4. CoAP (Constrained Application Protocol).
Para finalizar tenemos un protocolo ligero basado en un modelo de solicitud-respuesta.
Tiene muy bajo consumo de ancho de banda y ha sido diseñado para dispositivos con recursos muy limitados. Por todo ello, se utiliza en la automatización del hogar, la monitorización industrial, aplicaciones que utilicen sensores y actuadores en entornos de IoT.