Activación de dispositivos eléctricos en una red de área
local inalámbrica (WLAN)
Activation of electrical devices in wireless local area network (WLAN)
Fecha de recepción: 23-02-2025 -Fecha de aceptación: 19-03-2025 -Fecha de publicación: 09-04-2025
Ing. José Luis Gualotuña Paucar 1
Instituto INSTA, Quito, Ecuador
jose.gualotuna@insta.edu.ec
https://orcid.org/0009-0004-2828-0398
Susana Bedoya 2
Instituto INSTA, Quito, Ecuador
susana.bedoya@insta.edu.ec
Paola Lechón 3
Instituto INSTA, Quito, Ecuador
paola.lechon@insta.edu.ec
Revista Científica Multidisciplinar CONEXUS. ISSN 3151-8419
Enero –junio 2025. Vol. 2, Núm.1, P. 058-069
Resumen
En este proyecto se muestra el proceso de activación de dispositivos eléctricos dentro de una red
de área local inalámbrica por medio de un sistema de radio frecuencia (RF). Para ello se han
realizado los análisis teóricos y prácticos de un sistema de radiocomunicación puesto que
establece la información necesaria para poder observar la viabilidad de este trabajo. Para lograr el
objetivo del proyecto el cual es analizar un sistema de control inalámbrico de dispositivos
mediante una red de área local inalámbrica (WLAN) utilizando una placa Arduino Uno como
unidad de control, un módulo shield Wifi para conectividad y un módulo Relé como etapa de
potencia y la utilización de un enlace desde el punto (Tx) que es la antena transmisora o
configurada como (AP) hacia el punto (Rx) que es la antena receptora o configurada como (CPE).
Los radioenlaces son herramientas fundamentales en las telecomunicaciones para establecer
conexiones inalámbricas de alta capacidad y largo alcance entre puntos distantes. Estos enlaces
permiten transmitir datos, voz y control de dispositivos sin la necesidad de cables físicos, lo que
reduce costos y tiempos de instalación. Estos sistemas permiten la comunicación inalámbrica de
zonas que se encuentran a grandes distancias como por ejemplo un estadio, un campus, etc,
permitiéndoles estar conectados y disfrutando de los beneficios que van de la mano con las
telecomunicaciones. La lógica del funcionamiento se basa en la comparación y obtención de los
datos obtenidos por ambos módulos además de las especificaciones establecidas en el código
fuente de programación del Arduino. Este sistema permite que el usuario controle equipos
eléctricos a través de una interfaz Web.
Palabras clave
Antenas, arduino, interfaz, protocolos, shield, WLAN.
Abstract
The project demonstrates the process of activating electrical devices within a wireless local area
network (WLAN) using a radio frequency (RF) system. To achieve this, both theoretical and
practical analyses of a radio communication system have been carried out, as it provides the
necessary information to assess the feasibility of this work. The main objective of the project is to
analyze a wireless control system for devices through a WLAN network using an Arduino Uno
board as the control unit, a Wi-Fi shield module for connectivity, and a relay module as the power
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stage. The system also includes a link from point (Tx), which is the transmitting antenna
configured as an Access Point (AP), to point (Rx), which is the receiving antenna configured as
Customer Premises Equipment (CPE). Radio links are useful when multiple facilities need to
exchange information easily and quickly, or when the location is in a rural area. These systems
enable wireless communication between distant areas such as a stadium, campus, etc., allowing
them to stay connected and benefit from telecommunications services. The system's operation is
based on comparing and processing data from both modules, along with the specifications defined
in the Arduino’s source code. This system allows the user to control electrical equipment such as
lights, fans, and motors through a web interface.
Keywords
Antennas, arduino, interface, protocols, shield, WLAN.
Introducción
Vivimos en una era en donde el avance tecnológico y dentro de ello la creciente implementación
de redes inalámbricas en diversos ámbitos de la sociedad, aumentan a pasos agigantados. Este
tipo de sistemas permite que un usuario controle dispositivos eléctricos como luces, ventiladores
o motores, desde una interfaz web, siempre y cuando esté conectado a la misma red local (Cabezas
2017).
La implementación de estos sistemas, han sido impulsados en plataformas de código abierto como
Arduino, lo que permite que se desarrollen soluciones sin necesidad de grandes inversiones.
(Monk, 2017). En este sentido, se ha demostrado la viabilidad de utilizar módulos de
comunicación como el Shield Wifi como métodos viables, que permiten la comunicación entre
dispositivos y antenas para enlazar redes inalámbricas punto a punto (Martínez, 2020).
La lógica de funcionamiento se basa en las señales de radiofrecuencia (RF) que son un
tipo de onda electromagnética utilizadas para la transmisión de datos sin necesidad de cables. En
el contexto de una red de área local inalámbrica (WLAN), las señales RF permiten la
comunicación entre dispositivos como routers, microcontroladores y módulos de control,
habilitando el control remoto de cargas eléctricas mediante comandos digitales. Las
radiofrecuencias son ondas electromagnéticas que oscilan en el rango de frecuencias entre los 3
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kHz y 300 GHz. En las aplicaciones de redes Wifi, las bandas más comunes de operación son 2,4
GHz (IEEE 802.11b/g/n) y 5 GHz (IEEE 802.11ac). (Wireless Networking in the Developing
World, 2008).
El módulo Wifi (como el Shield) utiliza una antena para recibir y enviar señales RF que
permiten conectarse al SSID de las antenas. Cuando el usuario interactúa con una interfaz web
(desde su celular o PC), el comando viaja en forma de señal RF hasta las antenas. El
microcontrolador puede enviar mensajes de retorno, como el estado del dispositivo
(encendido/apagado), usando el mismo canal RF. Una de las ventajas de usar RF en redes WLAN
para control de dispositivos es que elimina la necesidad de tendido de cables de control, permite
recibir comandos y enviar respuestas, se pueden añadir más dispositivos fácilmente a la red y el
usuario puede enviar comandos desde cualquier punto dentro de la red.
El presente documento tiene como objetivo analizar e implementar un sistema de conexión de
dispositivos eléctricos mediante el uso de una de red WLAN, mediante un módulo de conexión
Wifi y la programación en Arduino.
1.1. Fundamento técnico del sistema
El sistema propuesto se fundamenta en la integración de tres áreas claves como es la electrónica
digital, redes inalámbricas y fundamentos de electricidad. Este sistema se encuentra físicamente
alejado del punto de control. Para enlazar ambos puntos sin utilizar cableado físico, se
implementa un par de antenas Nano Loco 5AC, operando en la banda de 5 GHz, que
proporcionan un canal inalámbrico confiable y de alto rendimiento (Floyd, 2017).
Se planeta la integración de antenas NanoStation Loco 5AC como solución para la
expansión del alcance y la estabilidad de la red inalámbrica, especialmente en entornos
exteriores o donde se requiere conectividad a larga distancia.
La topología configurada en la red privada inalámbrica punto a punto (PtP), donde las
antenas Ubiquiti garantizan el enlace directo entre el nodo de control y el nodo de ejecución.
La cobertura extendida de la comunicación es confiable hasta 5 km en línea de vista clara.
El sistema entrega alta ganancia (13 dBi) mejorando la calidad de la señal y la reducción de
pérdidas. La Tecnología AirMax AC reduce latencia y aumenta el rendimiento frente a
conexiones Wifi- tradicionales. La reducción de interferencias gracias a la banda de 5 GHz es
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menos saturada que la de 2.4 GHz y su fácil instalación debido al PoE y soporte de montaje
direccional (Cabezas, 2017).
La eficiencia del sistema depende del cumplimiento de criterios fundamentales en
telecomunicaciones, como la línea de vista directa entre las antenas y la zona de Fresnel libre de
obstáculos. De no respetarse estos elementos, la señal podría reflejarse o atenuarse, afectando la
capacidad de activación remota.
El módulo relé está caracterizado por un valor HIGH (Módulo activo en alto) y Apagado
caracterizado por un valor LOW (Módulo activo en bajo) lo cual está declarado en el código
fuente del programa dependiendo del estado deseado, este pin está conectado a la entrada de
control del módulo relé, el Arduino suministra corriente a la base del transistor del módulo relé
(o activa el optoacoplador), generando la conmutación electrónica (Floyd, 2017).
Materiales y Métodos
La presente sección describe los componentes utilizados y la metodología aplicada para el
diseño, montaje y prueba de un sistema de activación remota de dispositivos eléctricos a través
de una red de área local inalámbrica (WLAN), haciendo uso de un microcontrolador, un módulo
de red y un sistema de potencia controlado electrónicamente (Monk, 2017).
En la primera fase que es la comunicación, se realizó la configuración de las antenas Ubiquiti
NanoStation Loco 5AC, configurando la antena AP y la antena CPE dentro de la misma red
WLAN. El shield actúa como servidor web, recibiendo peticiones HTTP desde el navegador.
Dentro de la conexión del hardware se conectó el módulo Wifi al Arduino Uno utilizando los
pines TX/RX. El relé se conectó al pin digital de salida del Arduino (por ejemplo, D2) y su VCC
y GND al sistema de 5V DC. Se conectó el dispositivo eléctrico a los terminales del relé con
medidas de seguridad (Cabezas, 2017).
En la segunda fase que es la etapa de control y programación, el Arduino Uno recibe
comandos vía Wifi desde un cliente conectado a la red WLAN. Se desarrolló un sketch en
Arduino IDE que incluye la inicialización del servidor web, detección de solicitudes HTTP
desde un navegador y activación o desactivación del pin digital según el comando recibido. El
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programa incluye HTML básico para generar una interfaz web simple con botones ON/OFF
(Martínez, 2020)
En la tercera fase que corresponde a la etapa de potencia y control de cargas, se empleó
un módulo relé de 5V, que conmuta el paso de corriente alterna hacia la carga seleccionada (ej.
Lámpara). Los relés tienen una gran capacidad de aislamiento eléctrico, por lo que se lo utiliza
de manera común como interfaz entre circuitos de control (Floyd, 2017). Se encendió el sistema
y se accedió a la interfaz de usuario desde un navegador conectado a la WLAN, donde se
verificó que los botones ON/OFF se activaran y desactivaran correctamente en el dispositivo
conectado al relé. Se hicieron pruebas con diferentes dispositivos eléctricos, variando el voltaje
y la corriente.
La fase 4 sirve para validar el funcionamiento del sistema, para lo que se desarrolló un
programa utilizando la plataforma Arduino IDE. El cual tuvo como propósito detectar las
solicitudes HTTP desde un navegador y activar o desactivar del pin digital según el comando
recibido (Barrios, 2019).
El código fuente del programa es el siguiente, en este punto se especifica la parte en
donde se declara la dirección ip estática y los pines utilizados para el encendido y apagado de
los dispositivos dentro de la red:
byte ip[] = {10, 10, 10, 4}; // ip que le pones dentro de tu red como fija y configurada en tu
router
int dig[] = {2,3,4,5,6,7,8,9}; // pines digitales a usar. No uso 0 y 1 que son de transmisin serie
// Tampoco uso el 10,11,12 y 13 ya que los uso para la ethernet int digTotal = 2; // Numero de
pines a usar
void setup ()
{
Ethernet.begin(mac, ip); // inicio la Ethernet
server.begin(); // inicio el servidor
Serial.begin(9600); // inicio el serial monitor for
(int i=0; i < digTotal; i++)
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{
pinMode(dig[i], OUTPUT); // inicializo los pines digitales como salida
digitalWrite(dig[i],vdig[i]); // los pongo a nivel bajo LOW=0
}
Serial.print(nivel); // comprobamos su nivel 0=LOW y 1=HIGH
Serial.println(" nivel ");
digitalWrite(pin, nivel); // activamos o desactivamos el pin elegido
{
cliente.print("<h3 align='center'>ESTADO ");
//cliente.print(dig[i]);
if(dig[i]==2)
{
cliente.print("LAMPARA= ");
}
if(dig[i]==3)
{
cliente.print("TOMACORRIENTE= ");
}
}
2.1. Materiales
Para el desarrollo del sistema se utilizaron los siguientes materiales:
Antenas NanoStation Loco 5AC: Se utilizaron dos antenas que son de tipo direccional,
operan en la banda 5 GHz y emplean tecnología AirMax AC, permiten extender y conectar
los dispositivos a través de wifi.
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PoE (alimentación a través de Ethernet): Estos dispositivos se utilizan para transmitir tanto
datos como energía eléctrica en el mismo cable dentro de una red de área local.
Placa de desarrollo Arduino UNO con su respectivo cable de conexión: Es una plataforma
de desarrollo de hardware y software de código abierto que permite crear proyectos
electrónicos de forma sencilla y accesible.
Modulo shield con su respectivo cable de conexión: Es una placa de expansión que se
conecta directamente sobre el arduino para agregar conexión inalámbrica.
Modulo Relay Relé de 2 canales SRD-05VDC-SL-C: Es un componente electrónico que
permite controlar dispositivos de mayor voltaje usando señales de bajo voltaje como las
que proporciona un microcontrolador.
Fuente de alimentación de 12(v) a 3(amp): La fuente transforma la corriente alterna de la
red eléctrica (110 V o 220 V) en una corriente continua de bajo voltaje (usualmente 12 V
o 5 V), que es la requerida para alimentar los componentes electrónicos del sistema.
Patch Cord Rj-45: Llamado cable red es un cable utilizado para interconectar dispositivos
de red entre si bajo la normativa ANSI/TIA/EIA 568-B
Protoboard y cables de conexión: Es una placa de pruebas utilizada para construir circuitos
electrónicos sin necesidad de soldar de manera rápida y es reutilizable.
Router o punto de acceso: Es un dispositivo de red que se encarga de conectar diferentes
redes entre si y dirigir el trafico de datos entre ellas.
Resultados y Discusión
Una vez concluida la implementación del sistema de activación de dispositivos eléctricos mediante
una red de área local inalámbrica (WLAN), se procedió a realizar diversas pruebas para verificar
su funcionamiento, fiabilidad, tiempo de respuesta, alcance de la señal y seguridad operativa. Los
resultados obtenidos evidencian la viabilidad técnica del sistema, así como su utilidad práctica en
entornos residenciales, educativos e industriales.
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3.1. Funcionamiento general del sistema
Durante las pruebas, el sistema demostró una correcta recepción de comandos a través de la red
Wifi, respondiendo eficazmente a las órdenes enviadas desde dispositivos móviles y
navegadores web conectados a la misma WLAN. Se obtuvo un tiempo de respuesta promedio de
0,5 a 1,2 segundos entre el envío del comando y la activación física del relé, que se encuentra
dentro de rangos óptimos, con concordancia con los tiempos de respuesta obtenidos de Martínez
(2020), que reporta tiempos de respuesta cercanos a 1.
Según Monk (2017) los sistemas basados en Arduino con comunicación HTTP, suelen presentar
tiempo inferiores a 2 segundos, lo que coincide con los resultados obtenidos, además de que este
tipo de respuesta pueden ser utilizados en sistemas de automatización no crítica.
Se obtuvo una activación confiable del dispositivo eléctrico en el 100% de los intentos
cuando el microcontrolador y el punto de acceso estaban dentro del rango adecuado, donde
mantuvo la estabilidad del enlace inalámbrico durante las pruebas de encendido y apagado
continuo por más de 30 minutos. La comunicación entre dispositivos se pudo comprobar
mediante el comando ping entre dispositivos de extremo a extremo.
Nota: Comprobación de comunicación con el comando ping.
Fig. 1. Comprobación de comunicación
3.2. Comprobación del control del módulo Relé
El relé se comportó conforme a lo esperado. La corriente alterna pudo ser conmutada de manera
segura mediante señales de 5V generadas por el microcontrolador. Se aplicaron cargas como: Un
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foco de 10W (AC) y un secador de cabello (AC). En todos los casos, el relé operó sin fallas
mecánicas ni sobrecalentamientos, gracias al correcto dimensionamiento del módulo.
3.3. Observaciones técnicas de usuario
Se analizaron aspectos relacionados con la seguridad eléctrica y lógica, proporcionado por el
optoacoplador del relé evitó que voltajes peligrosos llegaran al Arduino. Se utilizaron fuentes
independientes para alimentar el circuito de control (5V DC) y la carga (120V AC). Se
implementaron medidas básicas de control, como la autenticación de usuarios mediante una clave
de acceso a la red y direccionamiento.
3.4. Evaluación de seguridad
En el contexto de la activación de dispositivos eléctricos a través de una red WLAN, la GUI facilita
el control remoto mediante elementos visuales intuitivos como botones, interruptores virtuales,
menús desplegables y paneles de estado.
Una GUI permitió al operador encender o apagar los dispositivos eléctricos, monitorear su estado
en tiempo real. Por ejemplo, al ingresar en cualquier navegador la dirección 10.10.10.4 puede
conectarse al sistema de control basado en Arduino y antenas Ubiquiti, mostrando el estado de los
relés y permitiendo activar cargas eléctricas con un solo clic de encendido o apagado.
Nota: Comprobación de activación de dispositivos.
Fig. 2. Interfaz gráfica de usuario
En general los resultados obtenidos son óptimos para aplicaciones de baja y media complejidad,
ya que existe una latencia menor a 1,2 segundos, una tasa de éxito en el funcionamiento del 100%,
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estabilidad en el enlace y un bajo costo de implementación, sin embargo, si se compara con
sistemas industriales basados en loT, el sistema tiene limitaciones respecto a la seguridad,
escalabilidad y capacidad de procesamiento (Barrios, 2019)
Conclusiones
La activación de dispositivos eléctricos mediante una red de área local inalámbrica
(WLAN) se beneficia significativamente del uso de antenas de alta ganancia y tecnología
avanzada, como las Ubiquiti NanoStation 5AC, que permiten establecer enlaces confiables y de
largo alcance en la banda de 5 GHz. Estas antenas garantizan una comunicación estable, baja
latencia y un rendimiento óptimo incluso en entornos con obstáculos y distancias considerables,
siempre y cuando se respeten aspectos fundamentales como la alineación correcta y el despeje de
la zona de Fresnel. En resumen, el despliegue adecuado de una WLAN con antenas especializadas
permite un control eficiente y seguro de dispositivos eléctricos, facilitando la automatización y
mejorando la flexibilidad operativa en diferentes aplicaciones tecnológicas.
Se analizó el funcionamiento y características técnicas de cada uno de los dispositivos a
utilizar en dicha implementación. Para realizar el control de luminarias no es necesario disponer
de internet, pues se trabaja en una red de área local inalámbrica.
El estándar IEEE 802.11ac, al operar en la banda de 5 GHz y ofrecer mayores velocidades
de transmisión, mayor capacidad de modulación. Además, el uso del 802.11ac contribuye a
reducir las interferencias típicas de la banda de 2.4 GHz, mejorando la calidad de la señal y la
eficiencia energética del sistema. Por lo tanto, la implementación de este estándar en sistemas de
automatización inalámbrica fortalece la precisión, rapidez y seguridad en el control de dispositivos
eléctricos, posicionándolo como una solución idónea para aplicaciones modernas en
telecomunicaciones y domótica., resulta fundamental para optimizar la activación remota de
dispositivos eléctricos dentro de redes WLAN
Este artículo demuestra cómo integrar tecnologías inalámbricas como redes wlan y la
electrónica y control permiten activar dispositivos eléctricos, de forma remota, económica y
escalable. Arduino y los módulos Wifi ofrecen una solución robusta y personalizable para crear
sistemas de automatización accesibles.
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Referencias
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comunicación WiFi [Trabajo de titulación, Universidad Politécnica Salesiana]. Repositorio UPS.
Cabezas Granados, L. M., & Gonzales Lozano, F. J. (2017). Guía práctica de redes
inalámbricas. Madrid, España.
Daycounter, Inc. (2023, febrero 7). Aprendiendo Arduino.
Floyd, T. L. (2017). Principios de circuitos eléctricos (9.ª ed.). Pearson Educación.
Margolis, M. (2014). Arduino cookbook (3rd ed.). Maker Media.
Martínez, P. L. (2020). Diseño e implementación de un sistema domótico utilizando Arduino y
WiFi para el control de luminarias.
Monk, S. (2017). Programming Arduino: Getting started with sketches (2nd ed.). McGraw-Hill
Education.
Twin Telcom. (2022, noviembre 15). Telecomunicaciones, ciberseguridad y marketing digital.
Wireless Networking in the Developing World. (2008). Wireless networking in the developing
world (2nd ed.).
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