Domótica mediante Protocolo X10

Resumen

En el siguiente documento se ha logrado realizar un estudio del arte acerca de la aplicación del protocolo X10 en el área de la domótica, una vivienda domótica es aquella en la que existen agrupaciones automatizadas de equipos que tienen la capacidad de comunicarse interactivamente entre sí, en este caso para la comunicación de los artefactos eléctricos se utiliza el protocolo X10 que se basa en el envío de datos mediante la red eléctrica de baja tensión, esta transmisión de datos esta sincronizada por un cruce por cero mediante un tren de pulsos de 120KHz y una duración de 1 ms.

Introducción

El ser humano siempre ha tratado de buscar formas que le faciliten realizar sus actividades cotidianas, en este caso la domótica es la tecnología que combina aplicaciones electrónicas o informáticas con el objetivo de mejorar las condiciones de habitabilidad, sin embargo la implementación de tecnologías tienen costos elevados a los dispositivos de comunicación que utilizan que en su mayoría son dispositivos inalámbricos, y el costo se eleva aún más cuando se utiliza comunicación mediante el cableado, debido a que esto trae como consecuencia la reestructuración de la red eléctrica. Entonces conscientes de que al domótica se está convirtiendo en una necesidad para las personas se buscan alternanticas que ayuden a su implementación es así que en el siguiente documento se realiza un estudio del arte acerca del protocolo de comunicación x-10 que basa su funcionamiento en la transmisión de información mediante la red eléctrica de baja tensión, que a pesar de ser una tecnología desarrollada hace varios año aún se sigue usando debido a que los dispositivos basados en este protocolo son de fácil instalación, y óptimo funcionamiento dentro de las viviendas. [1][16]

Desarrollo

Definición de domótica

La terminología domótica fue adoptada por los franceses, proviene del latín "domus", que significa "casa", y el griego "tica", que hace acepción de algo que "funciona por sí solo". En la actualidad la Real Academia de la Lengua Española define como el "conjunto de sistemas que automatizan las diferentes instalaciones de la vivienda". Entonces se entiende por domótica al conjunto de aplicaciones informáticas que permiten administrar y automatizar las diferentes instalaciones dentro de una vivienda los cual nos permite mejorar la calidad de vida de los usuarios.[23]

Figura 1 Integración Domótica [12].

Las primeras aplicaciones de las domótica estuvieron enfocadas al control de ciertos elementos por ejemplo las personas, las iluminación, lo cual no mostraba un gran aporte para realizar una inversión para la automatización de su vivienda, sin embargo actualmente la tecnología busca cubrir cuatro aspectos fundamentales permiten justificar la inversión en una instalación domótica: ahorro energético, seguridad, comunicaciones, confort y comunicación, las cuales se detallan a continuación [22].

2.1.1 Ahorro energético

Este campo de la domótica se enfoca en el diseño e implementación de dispositivos que ayuden a optimizar el consumo eléctrico, por ejemplo sistemas para climatización y regulación de temperatura, o la iluminación mediante sensores de presencia, o algún elemento que controle la desconexión automática de los artefactos que no se están utilizando[23].

2.1.2 Seguridad

Una parte fundamental de la domótica es brindar seguridad al hogar, así por ejemplo existen dispositivos para la detección de intrusos, alarmas contra incendios, alarmas de asistencia médica entre otros, cabe recalcar que esto no solo brinda comodidad sino también ayuda a la preservación de la los usuarios [23].

2.1.3 Comunicación

En este punto el desarrollo dela domótica se centra en establecer lazos de comunicación y de control, con el cual se permitirá un constante monitoreo de lo que ocurre dentro de la vivienda cuando no está presente, de esta manera se desarrollan sistemas para mando a distancia utilizando los diferentes medios o protocolos de comunicación inalámbrica, mediante teléfono, celular, PDA, internet, etc. [22].

2.2 Confort y comodidad

Este aspecto hace relación a bridar mayor comodidad a las personas en las actividades que realizan a diario, lo cual no solo les brinda bienestar y confort además los ayuda a optimizar tareas imprescindibles como por ejemplo el encendido y apagado de las luces, sistemas de riego, control de puertas, etc. Entonces asumiendo que estas actividades deben realizarse necesariamente, entonces al automatizar un hogar estas dejarían de ser una preocupación para el usuario además de un ahorro de tiempo [22].

¿Qué es el protocolo X-10?

El protocolo x10 es "un estándar de comunicación para transmitir señales de control entre equipos de automatización del hogar a través de la red eléctrica (220V o 110V). Por ser un protocolo estandarizado y debido a que no se necesita instalar cables adicionales, este tipo de transmisión fue adoptado por varias marcas de equipos de automatización y seguridad en todo el mundo haciéndolos compatibles entre sí" [13]

4 Historia tecnología X-10.

La tecnología para la comunicación mediante la red eléctrica fue desarrollada en el Reino Unido en 1970 por la empresa Pico Electronics Ltd.; luego ingenieros en New York siguieron con la investigación de esta esta tecnología, realizaron varios experimentos sin embargo fue al décimo en el cual obtuvieron un importante avance con la invención del protocolo X10, un método con el cual se podía controlar la mayoría de dispositivos conectados a la red eléctrica sin la necesidad de algún otro cableado extra; es así que nace en Estados Unidos una nueva propuesta de domótica, fácil de instalar , a un costo asequible que brinda comodidad en el hogar.[11]

Funcionamiento Protocolo X-10

5.1 Transmisión de datos

La trasmisión de datos se realiza en el cruce por cero de la señal de corriente alterna (AC). Las señales se representan como una ráfaga de pulsos que se trasmiten a una frecuencia de 120 kHz. Un 1 lógico se representa como una ráfaga de pulsos de 120kHz que dura un milisegundo, mientras que un cero lógico es la ausencia de esta, se intenta de que los bits sean transmitidos lo más cerca posible del cruce por cero, esto debe realizar en un tiempo de 200us aproximadamente.[1]

Figura 2 Esquema de transmisión de protocolo X-10[1]

5.2 Código X-10

Un mensaje usando protocolo X-10 se compone por un código de inicio o star Code (1110), luego sigue el código de casa o House Code y un código de llave o key Code, esto depende si es un mensaje de dirección o un comando de función. [13]

• En primer lugar el código de inicio o star Code encargado de cuya función es informar a los dispositivos X10 que van a recibir algún tipo de dato.[13]

• Luego tenemos el código de casa o House Code (letras de la A-P) este permite identificar el modulo correcto que debe actuar, a cada dispositivo en la vivienda ya sea actuador o sensor [13].

Figura 3 Tabla de código de casa [14].

• Finalmente el código de llave o Key Code este se encarga del control de los dispositivos como por ejemplo encender, apagar, aumentar, disminuir, etc. [13]

Figura 4 Tabla de código de llave [14].

Módulos para sistema con protocolo X-10

6.1 Módulos controladores X-10

Llamados también emisores, estos módulos están conectados a la red eléctrica y permite enviar comandos X-10 a través de ella, con lo cual hace posible controlar los distintos módulos de aplicación [17].

Figura 5 Esquema de Módulo controlador [17]

Así por ejemplo se tiene el Mini Programador MT10, en este módulo se pueden programas las funciones de apagado y encendido a un tiempo predeterminado, es capaz de controlar hasta 8 módulos X-10.[18]

Figura 6 Mini Programador MT10 [19]

6.2 Módulo de aplicación o activación

Llamados también receptores, estos dispositivos son conectados a la red eléctrica y al dispositivo que deseamos manejar, se encargan de controlar a los elementos como lámparas, persianas, etc. Cada módulo tiene 256 códigos distintos, los mismos que están identificados con letras desde la "A" hasta la "P" [17].

Figura 7 Esquema de módulo de activación [17]

En el mercado existen varios dispositivos que cumplen con esta función así por ejemplo se tiene el módulo de aplicación AM12, se comporta como interruptor, ya que activa o desactiva el elemento conectado, la ventaja de este dispositivo es que puede ser conectado a cualquier enchufe de la pared para su funcionamiento por lo cual no requiere ningún tipo de instalación extra [19].

Figura 8 Módulo de aplicación AM12 [19].

Ventajas y desventajas de usar tecnología X-10

Los sistemas basados en esta tecnología tienen una gran ventaja a la hora de su instalación debido a que no es necesario ningún cableado extra para implementar una red de dispositivos en este caso para el control de los tomacorrientes basta con conectar el dispositivo en un enchufe común del hogar para que estos se controlen mediante protocolo X10 [15] [16].

Sin embargo a pesar de que el protocolo X10 es un método de transmisión de datos muy útil, éste no se recomienda implementarlo a nivel industrial o en lugares donde existan fuentes de perturbaciones, puesto que las cargas inductivas capacitivas producen ruido en la red eléctrica lo cual no permite la correcta trasmisión de datos y por ende el funcionamiento del sistema de control será defectuoso [16] [15].

Conclusiones

Luego de realizar el estudio del arte se logró conocer la comunicación mediante protocolo X-10 y su enfoque hacia la domótica. Esta es una tecnología desarrollada varios años atrás con el objetivo de brindar mayor confort en las viviendas. El protocolo X-10 se basa en las transmisión de datos mediante la red eléctrica de baja tensión utilizando paquetes de códigos(código de inicio, código de casa, código de casa), con lo cual se logra el control de los elementos como lámparas, persianas que se encuentran conectados a la red, para ello se requieren principalmente de dos módulos, un receptor y un emisor que permitirán controlarlas funciones de dichos elementos, tanto el emisor como el receptor son de fácil instalación lo cual reduce costos al momento de automatizar una vivienda.

Gracias a la versatilidad de la comunicación mediante este protocolo, en la actualidad se desarrollan dispositivos basados en esta tecnología que brinda no solo mayor comodidad a los personas sino también los dotara de un lugar seguro, confiable y placentero en donde vivir, puesto que los sistemas domóticas son una inversión que genera beneficios de comodidad, seguridad, ahorro de energía y optimización de tiempo.

Bibliografía

[1] H. Paz, "Transmisión de información a través de la red eléctrica domiciliaria" [Online], septiembre 15 de 2003, Disponible en: tecnura.udistrital.edu.co/ojs/index.php/revista/article/view/97/97

[2] Cuevas, J. Martínez, P. Merino. "Protocolo x10: Una solución Antigua a Problemas actuales" [Online].(2002). Disponible en: http://www.lcc.uma.es/~pedro/publications/566_art.pdf

[3] R. Bertuzzi, P. Guarda, J. Salazar. "Automatización del hogar usando el protocolo de Comunicación x10" [Online]. Valdivia-Chile. Disponible en: http://www.qsl.net/ea3cno/pdf/articulo_x10.pdf

[4] J. Salazar(2007). "Diseño e implementación de un sistema de automatización para el hogar sobre el protocolo X-10 PRO y con interfaz para PC"[Online]. Tesis de obtención de título de ingeniero en electrónica y control, Facultad de Ingeniería Universidad Politécnica Nacional, Quito –Ecuador Disponible en http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/391/1/CD-0798.pdf

[5] C. Dominguez, C. Poveda(2008). "Diseño e implementación de una red domotica con sensado y control de dispositivos" [Online]. Tesis de obtención de título de ingeniero electronico, Facultad de Ingeniería Electronica Universidad Pontificia Bolivariana, Bucaramanga- Bolivia . Disponible en: http://repository.upb.edu.co:8080/jspui/bitstream/123456789/358/1/digital _16680.pdf

[6] V. Botero, D. Londoño, "Domótica: protocolo X10" [Online], noviembre 25 de 2003, Disponible en: http://www.umanizales.edu.co/publicaciones/campos/ingenieria/ventana_ informatica/html/ventana11/Domotica.pdf

[7] El protocolo X10 más seguro y confiable, Energía y computación, Volumen XI, No1 mayo 2002, p. 68-72. [Online]. Disponible en: http://bibliotecadigital.univalle.edu.co/bitstream/10893/1405/1/El%20pro tocolo%20X10%20mas%20seguro%20y%20fiable.pdf

[8] J. Vaquero, E. de García, M. Rodríguez, "Domótica y sistemas embebidos para comunicaciones inalámbricas" [Online]. Disponible en: http://docencia.etsit.urjc.es/moodle/pluginfile.php/16668/mod_resource /content/0/Tema_SistemaX102011.pdf

[9] M. Santiago, "Automatización de un hogar mediante tecnología X-10" [Online]. Disponible en: http://www.micropic.es/descargas/TESIS-AutomHogar_X10_MigSantiago.pdf

[10] J. Infantes, "Descripción de X-10 Biblioteca de conexión de Arduinos con el protocolo X10"[Online].25 enero del 2009. Disponible en: https://forja.rediris.es/docman/view.php/414/761/X10.pdf

[11] C. Solíz, E. Reino, "Sistema domótico" [Online]. Tesis de obtención de título de Ingeniero Electronico, Facultad de Ingeniería Universidad Estatal de Cuenca, Cuenca–Ecuador. Disponible en http://dspace.ucuenca.edu.ec/bitstream/123456789/696/1/te327.pdf

[12] domoticSolution, "Domótica y hogar digital" [online], Danca Intelligent Designs, 2010. [Consultado el 10 de julio de 2014]. Disponible en: http://www.domodanca.com/domotica_casasinteligentes.html

[13] Casa Inteligente[Online], Disponible en: www.casainteligente.com/x10/x10.htm

[14] A. Vera, A. Alarcón, O. Polanco, R. Nieto y A. Bernal, "Aplicación de las Comunicaciones Inalámbricas a la Domótica"[Online]., Ingeniería y conectividad , Volumen V, No2 mayo 2004, p. 63-72. [Online]. Disponible en: http://bibliotecadigital.univalle.edu.co/bitstream/10893/1560/2/Rev.Ing.% 20y%20Competitividad%20Vol%205,%20No%202,P.63-72,2004.pdf

[15] P. Molina(2011). "Diseño e implementación de un sistema de seguridad e iluminación controlado remotamente desde el internet y SMS a partir de un módulo de seguridad con protocolo X10 A."[Online]. Tesis de obtención de título de ingeniero en Electrónica y Telecomunicaciones , Facultad de Ingeniería eléctrica y electrónica Universidad Politécnica Nacional , Quito –Ecuador. Disponible en: http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/3801

[16] Sistema de corrientes portadoras [Online], Disponible en: http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/10939/fichero/06.+Sistema+de+Co rrientes+Portadoras+X-10.pdf

[17] lbs, "Módulos X10"[Online],[consultado el 10 de julio del 2014]. Disponible en: http://www.lsb.es/imagenes/x10_introduccion.pdf

[18] lbs, "Sistema Domótico X10 Módulo de aplicación AM12"[Online], [consultado el 10 de julio del 2014]. Disponible en: http://www.lsb.es/detalle.asp?cod=89&sfam=48

[19] lbs, "Sistema Domótico X10 Mini Programador MT10"[Online], [Consultado el 10 de julio del 2014]. Disponible en: http://www.lsb.es/detalle.asp?cod=72&sfam=50

[20] Real academia de la lengua, "domótica [Online].[Consultado el 9 de julio del 2014]. Disponible en: http://buscon.rae.es/drae/srv/search?id=UpC5O4CwjDXX296qqw2q% 7CGQ7dKmIo9DXX2WXVepCy

[21] H. Martín y F. Sáez, "Domótica:Un enfoque sociotécnico"[Online], Centró de domótica Integral, Universidad Politécnica de Madrid, Junio 2006. Disponible en: http://www.gsi.dit.upm.es/~fsaez/intl/libro_domotica.pdf

[22] S. Lorente, "¿Qué es la domótica? "[Online], Universidad Politécnica de Madrid. Disponible en: http://www.ramonmillan.com/documentos/bibliografia/QueEsLaDomoti ca_SantiagoLorente.pdf

[23] J. Huidobro, B. Novel, C. Calafat, E. Suller, A. Nogales, J. Toledano, A. Santamaría y C. Lastres, "La Domótica como solución de Futuro"[Online].Disponible en: http://www.fenercom.com/pdf/publicaciones/la-domotica-como-solucion-de-futuro-fenercom.pdf.

Enviado por:

Byron Naula Dutan

(A"1994, M"9, D"22) Nació en la ciudad de Cuenca en la provincia del Azuay en Ecuador, el 22 de septiembre de 1994. Se graduó en el Colegio Técnico Salesiano como Bachiller Técnico en Sistemas Industriales. Actualmente cursa sus estudios de Ingeniería Electrónica en la Universidad Politécnica Salesiana Sede Cuenca.