Domótica – Sistema X-10

Resumen

El desarrollo de la tecnología domótica, se ha podido evidenciar en los últimos años; es aquí donde se da a conocer protocolos que facilitan la convivencia diaria del ser humano, el protocolo X-10, permite la transmisión de órdenes por medio de una red doméstica, la gran ventaja de la utilización del mismo recae en la facilidad de su instalación, debido a que operan correctamente con las instalaciones realizadas en casa.

Palabras Claves- Domótica, Protocolo X-10, Sistema, Tecnológica.

Introducción

En la actualidad al hablar de domótica, se da una visualización automatizada de utilidades del hogar, su total control se puede realizar por medio de un mando a distancia, un controlador, un PC, control por teléfono e incluso por medio de la voz. [9] [10]

Desde una visión más avanzada se puede realizar el control mediante una aplicación en Smartphone. Es por ello que el sistema X-10 es el más extendido creado hace más de 20 años, desarrollado por ser flexible con lo que sus aplicaciones pueden ser muy diversas. Las características fundamentales de los sistemas de corrientes portadoras es que utilizan como medio de distribución de datos la red de distribución eléctrica de baja tensión. Si bien existen diferentes fabricantes que adoptan sistemas propios basados en corrientes portadoras, la tendencia actual es la estandarización del sistema, en concreto en el uso del sistema de corrientes portadoras X-10 que permite compatibilizar dispositivos de diferentes fabricantes. [9] [10]

Protocolo X-10

La tecnología X10, basada en corrientes portadoras, fue desarrollada entre 1.976 y 1.978 por los ingenieros de Pico Electronics Ltd, en Glenrothes, Scontland. X10 surgió de una familia de chips denominada los proyectos X, esta empresa comenzó a desarrollar este proyecto con la idea de obtener un circuito que pudiera ser insertado en un sistema mayor y controlado remotamente. En colaboración con BSR, una empresa dedicada a los sistemas de audio, comenzaron a construir los dispositivos X10. [1] [12]

Según Botero-Londoño (2003), Domótica: Protocolo X10, define protocolo X-10 como "un estándar de comunicación para transmitir señales de control entre equipos de automatización del hogar a través de la red eléctrica (220V o 110V)." [2]

En el mismo sentido puedo definir que el protocolo X-10 es el procedimiento que sirve para enviar y recibir datos para el control de los dispositivos eléctricos en el hogar, controlado mediante pulsos manipulados por código binario, se conoce a la vez que pueden ser localizados un total de 256 dispositivos en la red, ya que soporta 16 grupos de direcciones, a los cuales de los denomina códigos de casas. Los mismos evidencian 11 ciclos de corrientes, los dos primeros son los ciclos de un código inicial, los cuatro siguientes son el código de casa, y los cinco siguientes con el código de unidad o de función. (Véase fig. 1) [3] [10]

Figura 1. Imagen Representativa de la trasmisión de datos del Protocolo X-10

Funcionamiento general del protocolo X-10

Es un sistema de transmisión de datos digitales que usa las instalaciones eléctricas de hogares y oficinas. La versión original de este protocolo permitía realizar seis funciones: encender, apagar, "dim" que significa atenuar, "Bright" que significa iluminar, encender todo y apagar todo. Como se puede observar en la Figura 2.

Figura 2. Diagrama en bloques de la trasmisión de datos del Protocolo X-10

Las versiones actuales permiten ejecutar otras nueve funciones además de las tradicionales. Entre las nueve funciones adicionales se encuentran dos que permiten que el protocolo pueda realizar una gran cantidad de tareas nuevas. Como se puede analizar en la figura 3 [21]

Figura 3. Diagrama de tiempos

Transmisión de órdenes X-10 por la red doméstica

Para modular la señal de 50Hz europea o 60Hz en América, el transmisor utiliza un oscilador opto acoplado que vigila el paso por cero de la señal sinusoidal En la señal X-10 se inserta en el semiciclo positivo o negativo de la onda sinusoidal. La codificación de un bit 1 o un bit 0, depende de cómo se inserte la señal en los dos semiciclos.

Un 1 binario se representa por un pulso de 120 KHz durante 1 milisegundo y el 0 binario se representa por la ausencia de ese pulso de 120 KHz. En sistema trifásico el pulso de 1 milisegundo se transmite con el paso cero para cada una de las tres fases. [4]

Es así que el tiempo de bit coincide con los 20msg que dura el ciclo de la señal de forma que la velocidad binaria de 50bps viene impuesta por la frecuencia de la red eléctrica que tenemos en Europa. En América la velocidad binaria son 60bps. (Véase fig. 4)

Figura 4. Imagen Representativa de la trasmisión de órdenes del Protocolo X-10

La transmisión completa de un código X-10 necesita once ciclos de corrientes. Los dos primeros ciclos representan el código de inicio. Los cuatro ciclos siguientes representan el código de casa (letras A-P), los siguientes cinco representan o bien el código numérico (1-16), o bien el código de función. Este moque completo se transmite siempre dos veces, separando cada dos códigos por tres ciclos de la corriente, excepto para funciones de regulación de intensidad que se transmiten de forma continua, sin separación entre códigos. Como se puede observar en la figura 5.

Figura 5. Imagen Representativa de la trasmisión completa de un código X-10

Requisitos del sistema para operar el protocolo X-10

Los requisitos de este sistema, debido a su arquitectura abierta, están orientados hacia la capacidad de adaptación, configuración y seguridad. Y se definen de la siguiente manera:

• Usar protocolos estándar y de amplia difusión.

• Lenguaje de programación con posibilidades de alto y bajo nivel, con orientación a objetos. [10]

• Estructura robusta y configurable, con posibilidad de portabilidad parcial, lo cual se ha afrontado con paradigma cliente–servidor, además del enlace dinámico de funciones. [8] [10]

• Posibilidad de instalación del sistema en hogares construidos, tanto como en casas de nueva construcción. [9] [10]

• Conexión con las redes de comunicación convencionales: Internet, línea telefónica convencional o 3G. [8] [10]

• Un sistema de seguridad fiable para asegurar la privacidad de las comunicaciones del usuario y del control de la aplicación. [8] [10]

TIPOS DE DISPOSITIVOS X-10

V-A. Unidireccionales

Estos dispositivos son capaces simplemente de recibir o enviar información.

V-A-(1). Trasmisores

Estos transmisores envían una señal especialmente codificada de bajo voltaje que es superpuesta sobre el voltaje del cableado. Un transmisor es capaz de enviar información hasta a 256 dispositivos sobre el cableado eléctrico. Múltiples transmisores pueden enviar señales al mismo módulo. Se lo puede identificar de manera fácil mediante su logo. (Véase fig. 3) [5]

Figura 3. Logo de Transmisor X-10

V-A-(2). Receptores

Estos dispositivos toman la señal enviada por los dispositivos transmisores. Una vez que la señal es recibida el dispositivo responde encendiéndose (ON) o apagándose (OFF). Los receptores generalmente tienen un código establecido por el usuario para indicar la dirección del dispositivo. Múltiples dispositivos con el mismo código pueden co-existir y responder al mismo tiempo dentro de una misma casa. Se lo puede identificar de manera fácil mediante su logo. (Véase fig. 4) [5]

Figura 4. Logo de Receptor X-10

V-A-(3). Bidireccionales

Como los receptores y transmisores, pueden comunicarse con 256 direcciones distintas. Cuando se usan con algunos controladores de computadoras, estos dispositivos pueden reportar su estado. Se identifican con el logo. (Véase fig. 5) [6]

Figura 5. Logo de Bidireccionales X-10

V-A-(4). Inalámbricos

Una unidad que permite conectarse a través de una antena y enviar señales de radio desde una unidad inalámbrica e inyectar la señal X10 en el cableado eléctrico (como los controles remotos para abrir los portones de los garajes). Estas unidades no están habilitadas para controlar directamente a un receptor X10, debe utilizarse un módulo transceiver o transductor. Se identifican con el logo. (Véase fig. 6) [6]

Figura 6. Logo de Inalámbrica X-10

V–B. Software de Control

Los software de control utilizados en la actualidad, permiten la programación y activación única de funciones a horas ya establecidas con anterioridad. Su relación es normalmente bidireccional, o la mayoría de veces depende de las actividades del usuario. (Véase fig. 6) [15]

Figura 6. Escenario típico de la red Domótica

Funcionamiento del dispositivo X-10

Todos los equipos X-10 poseen dos ruedas las cuales se utilizan para la configuración de la red eléctrica, la primera es de color rojo y representa el código de la casa, está identificada con las letras de la A a la P y la segunda marcada de color negro representa el número de módulo o numérico que corresponde a dicho dispositivo. [3]

Cada dispositivo tiene su propia dirección única que el usuario escoge rodando los dos diales en el dispositivo.

Si dos actuadores tiene los mismos códigos de casa y numérico, ejecutarán simultáneamente las órdenes procedentes por la red eléctrica.

Si a dos detectores de presencia X-10 se les asigna los mismos códigos, cosa que puede resultar útil para encender las luces de escalera desde dos plantas distintas. (Véase fig. 8)[13]

Figura 8. Dispositivo X-10

El usuario define un nombre para el dispositivo, le pone el código correspondiente, prueba el dispositivo a un grupo para que pueda operar un rango entero de dispositivo y luces incluso con una sola orden.

Puede agregar nuevos dispositivos o puede renombrar los existentes todas las veces que el usuario quiera, fijar su funcionamiento a lo largo de las horas de un día o semana.

Módulos de dispositivos X-10

VII-A. Módulo para lámparas

Forma parte de cualquier sistema de domótica, es un receptor de señales X-10 que va enchufado a la red y permite el control de encendido y apagado así como atenuar la luminosidad de una lámpara. Soporta una intensidad de 40W a 300W. Es de sencilla conexión de igual manera como conectarlo en enchufe de una bombilla, y luego esta se conecta al módulo.

VII-B. Módulo de aparato

Permite enchufar cualquier electrodoméstico para controlarlo con este dispositivo. El módulo de domótica para aparatos es similar al de la bombilla pero permite intensidades de hasta 2500W y por el contrario no lleva atenuador. Puede ser activado remota o localmente, es decir en el mismo enchufe o a distancia

VII-C. Módulo de casquillo

Permite controlas bombillas directamente de hasta 100 W. Es el módulo domótica de lámparas que se enrosca directamente en el casquillo de la bombilla. Controla el encendido de cualquier luz ya sea de interior o de exterior, y solo basta con enroscar el modulo en el lugar donde antes estaba la bombilla. El modulo es de tipo encendido y apagado.

VII-D. Módulo Universal

Controla el encendido y apagado de aparatos de bajo voltaje o contactos sin tensión por medio de un relé.

VII-E. Módulo receptor de radio-frecuencia

Es uno de los componentes más importantes que podemos encontrar por parte de la domótica, ya que recibe las señales de los mandos a distancia y envía las órdenes correspondientes para encender y apagar luces y aparatos. [14] [16]

VII-F. Módulo receptor universal

Se conecta directamente a la computadora, este receptos tiene una antena externa de doble fijación y un cable de 2 metros, que permite colocarlo donde sea más idóneo o tenga mejor recepción. [16]

VII-G. Módulo transmisor

Envía las ordenes de encendido y apagado. Es pequeño y se lo instala dentro de las cajitas de los interruptores actuales. [16]

VII-H. Módulo en aparato

Este módulo controla has 2000W en lámparas y 3600W en cargas resistivas. Se instala detrás del enchufe que se quiere controlar, es muy seguro para los niños, ya que se puede tener la corriente cortada en los tomas que no tiene nada conectado. [16]

VII-I. Detector de movimiento

Se trata de un sensor que detecta los movimientos. No necesita cables y transmite por radio-frecuencia cualquier percepción de movimiento. [16]

VII-J. Sensor de puertas y ventanas

Este sensor es imprescindible para cualquier sistema de seguridad. Funciona con baterías, y su instalación requiere un mínimo esfuerzo. Se auto-chequea el funcionamiento periódicamente de forma automática. [17]

VII-K. Sirena Interior

Es una sirena que se puede colocar en cualquier sitio de la casa, es muy segura ya que tiene unos sonidos muy elevados. [17]

VII-L. Detector de rotura de cristales

El detector se coloca al cristal y funciona bajo dos parámetros; detecta las vibraciones del cristal y escucha el sonido de alta frecuencia de la rotura del cristal. [18]

Está diseñado para lunas fijas y no necesita cables para su instalación, además actúa por radio-frecuencia.

Ventajas del sistema X-10

VI-A. Ahorro de Energía

Al desconectar ciertos elementos de iluminación en centros de trabajos, mediante sensores, existirá una variante más avanzada de regular la luminosidad y el ahorro de energético, que a la vez contribuye con el medio ambiente, lo cual atrae una gran ventaja en cuanto al plano económico. [19]

VI-B. Inversión Protegida

El sistema X10 es totalmente universal y por lo tanto transportable. Si usted cambia la puerta de su casa, lo más normal es que no se la lleve el día que se mude. En cambio todos los productos X10 son tan fáciles de instalar y desinstalar que el día que se cambie de su casa u oficina se los lleva consigo, igual que se llevaría la televisión, pues le seguirían sirviendo en su nueva ubicación. [7]

VI-C. Protege su Hogar y familia

Simula su presencia cuando no está. Encienda todas las luces con solo un botón. También trabaja con los sistemas de alarmas más extendidos. Controle y compruebe el estado de su casa a distancias. [19] [20]

VI-D. Plusvalía de las viviendas

Una casa con un sistema domótico se cotiza más alto en el mercado inmobiliario, es decir su casa es más fácil de vender e incorpora características únicas que no tiene la competencia, por ende es un valor añadido que le da mayor categoría. [20]

Conclusión

En el presente documento, se hizo hincapié la información de la tecnología domótica manejada directamente desde el sistema X-10, orientado a un mundo actualizado y evolucionado en cuestiones a sistemas automatizados del hogar, de manera fácil y segura.

Es así como podemos observar directamente que es una solución práctica a los problemas a los que nos vemos inversos en el diario convivir en nuestros hogares, principalmente el de la inseguridad, ya que gracias al uso del dispositivo X-10, ya que se puede simular la presencia en nuestros hogares, controlando las luminosidades desde nuestras computadoras. De la misma manera se conoce que la reducción de precios en cuanto al pago de facturas eléctricas es considerable, pues al ser un sistema automatizado se puede manipular fácilmente sus funciones de encendido y apagado.

Referencias bibliográficas

[1] El Protocolo x10: Una solución Antigua a Problemas actuales disponible en: http://www.lcc.uma.es/~pedro/publications/566_art.pdf.

[2] Domótica: Protocolo X10 disponible en: http://www.umanizales.edu.co/publicaciones/campos/ingenieria/ventana_informatica/html/ventana11/Domotica.pdf

[3] Automatización Del Hogar Usando El Protocolo De Comunicación X10 disponible en: http://www.qsl.net/ea3cno/pdf/articulo_x10.pdf

[4] Home Gadges since 1978 disponible en: http://www.x10.com/technology1.htm

[5] X10.Info disponible en: http://www.x-10.info/como_funciona_el_x10.php

[6] Custom Ware S.R.L. (2004). ¿Qué es X10? Disponible en: http://www.casainteligente.com/x10/x10.php

[7] ¿Qué es la domótica? Disponible en: http://www.superinventos.com/queesx10.htm

[8] The OpenCard Framework disponible en: http://www.opencard.org

[9] CHAPARRO, Jeffer. "Domótica: La mutación de la Vivienda", Revista Electrónica de geografía y Ciencias Sociales, vol.VII, no. 146, Barcelona, Universidad de Barcelona, 2003. Disponible en: http://www.ub.es/geocrit/sn/sn-146(136).htm

[10] CUEVAS, Juan C.; MARTÍNEZ, Jesús y MERINO, Pedro. "El Protocolo x10: Una solución Antigua a Problemas actuales" [En Línea] Universidad de Málaga. Disponible en: www.lcc.uma.es/~pedro/publications/566_art.pdf

[11] Smart Home Systems. The X10 History. 2004. Disponible en: http://www.smarthomeusa.com/info/x10story/x10story/

[12] Eward B. Driscoll Jr. the history of X10. Disponible en: http://home.planet.nl/~lhendrix/x10_history.htm

[13] X10 WorldWideWeb (1998). X10 Transmission Theory Disponible en: http://www.x10.com/support/technology1.htm

[14] INTPLUS (24/09/2004). Disponible en: http://www.superinventos.com/S110903.htm

[15] Edificos Inteligentes disponible en: http://www.umanizales.edu.co/publicaciones/campos/ingenieria/ventana_informatica/html/ventana11/Domotica.pdf

[16] Domótica disponible en: http://www.monografias.com/trabajos14/domotica/domotica

[17] Productos destacados, disponible en http://www.domodesk.com/modulos-x10.htm

[18] Detector de movimiento interno x10 Disponible En: Http://Www.Superinventos.Com/S110510.Htm

[19] Sistema Domótico Para Prevención De Accidentes Y Supervisión En Hogares disponible en: http://pegasus.javeriana.edu.co/~CIS0810SD03/Memoria.pdf

[20] Módulos Domótica disponible en: http://www.superinventos.com/modulosx10.htm

[21] http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/391/1/CD-0798.pdf

Autor:

Karla Johanna Pineda Betancourt,

Universidad Politécnica Salesiana, Sede Cuenca

Electrónica Analógica II