Resumen
La Domótica al ser un conjunto de sistemas au- tomatizados que brindan una serie de beneficios a un recinto cerrado o entorno doméstico, se lleva a cabo mediante ciertas formas de conexión que aprovechan la red de cableado interno de la vivienda o en su defecto implementa una nueva red de control para realizar los procesos de automatización. Éstos procesos se denominan protocolos y son el medio mediante el cual se controla los dispositivos de automatización. A continuación se describe los procesos protocolarios de Domótica de mayor cabida en la automatización de viviendas. que son los Protocolos X-10 y KNX.
Abstract— The Domotic is an automated assembly sys- tems, that provides a number of benefits to a closed area or home environment, is carried out by a kind of connec- tions to approach the internal wiring harness at home or failing that implements a new control network for process automation. These processes are called Protocols, and are the means by which the automation system is controlled. The Protocols Processes going be described, are the most employed, because it"s features into the home, and this are the X-10 and KNX. Index Terms—Domotic, Network Wiring, Protocols, Environment Automation, X-10, KNX.
Introducción
La Domótica es la automatización de equipos electrodomés- ticos del hogar por medio de una red que los intercomunica con un centro de procesamientos o de control de los mismos. En sí la Domótica trata de brindar confort y seguridad en el hogar y economizar los gastos energéticos eléctricos por medio de sistemas de control electrónicos adaptados a la red de cableado interna de la casa o por nuevas redes de comunicación implementadas para ese uso específico. [1, 2,
3, 20]
Figura 1. Domótica en la vivienda. [3]
Una condición necesaria para que una casa se pueda con- siderar automática, debe de contener sistemas integrados e interactivos.[3] [8]
Figura 2. Definición teórica de Domótica mediante la disponibilidad de un bus doméstico multimedia [3]
La Domótica al utilizar sistemas de control de alta tecnolo- gía trabaja con Protocolos que son los procesos de comunica- ción entre los controladores y los electrodomésticos a través de sus diferentes redes multimedia de comunicación.[2, 4, 20]
Lo protocolos son los medios de comunicación que utilizan los procesos de automatización para controlar los diferentes dispositivos electrónicos y eléctricos de la vivienda o edifi- cio.Éstos protocolos son de varias clases debido al incremento de empresas que implementaron sus propios sistemas de control por medio de buses de datos, a continuación una tabla característica de los principales Protocolos existentes en la Domótica. La Domótica no se entiende, si no se conoce el protocolo de comunicación, que es el lenguaje del sistema domótico. A través del protocolo se comunican los diversos dispositivos que componen la red domótica [5, 7, 9]
Figura 3. Protocolos de Comunicación de una Vivienda [16]
Figura 4. Principales características de las Tecnologías de Redes Domésticas
[3, 7]
A continuación se describen los dos Protocolos de mayor utilización por sus utilidades y funcionamiento.
I-A. X-10
Es una de las tecnologías de comunicación más antigua, utiliza las redes de cableado existentes en la casa para trans- mitir las señales de comunicación entre el controlador y el artefacto o aparato a ser controlado. Ofrece una baja velocidad de comunicación debido a la frecuencia de la corriente alterna con la que trabaja la red. [8][9]
Al transmitir las señales de radio frecuencia por medio
de las redes eléctricas de la casa permite conectar los toma corrientes a los módulos X-10 que son aparatos que reciben y traducen señales para controlar los artefactos. El sistema básico X-10 entiende seis acciones principales: encender, apagar, todo encendido, todo apagado, opacar e iluminar.[15] Existen tres tipos de Comunicación X-10: Los que sólo envían la señal, los que sólo reciben la señal y los que pueden enviar y recibir señales. Éstos también soportan transmisión por radiofrecuencia.[3, 9, 10]
A continuación se muestra de manera simplificada el control por medio del Lenguaje X-10.
Figura 5. Sistema de Control por Protocolo X-10 [10]
" Las señales de control de X10 se basan en la transmisión de ráfagas de pulsos de RF (120kH z) que representan infor- mación digital. Estos pulsos se sincronizan en el cruce por cero de la señal de red (50H z ó 60H z). Primero se transmite una orden con el Código de Casa y el Número de Módulo que direccionan el módulo en cuestión. Luego se transmite otro orden con el código de función a realizar (Function Code). Hay 256 direcciones soportadas por el protocolo." [3, 11, 12]
Figura 6. Tres Bits X-10 en forma de ráfagas de 120kHz sobre la onda senoidal de 50 Hz [3, 11, 12]
Primero se transmite una orden con el Código de Casa y el Número de Módulo que direccionan el módulo en cuestión. Luego se transmite otro orden con el código de función a realizar (Function Code). Hay 256 direcciones soportadas por el protocolo.Se han propuesto distintas alternativas con más banda, incluyendo protocolos como European Home Systems, Lon-Works, XD2, CEBus, aunque sigue siendo el más exten- dido.[11, 12]
Para transmitir una orden a un dispositivo X-10 le llegarán dos señales consecutiva, las cuales serán de ubicación del elemento a controlar y la segunda de acción a realizar.[12]
Figura 7. Códigos de función para equipos Bidireccionales [3]
Existen plataformas computacionales para el control de los protocolos X-10, éstos software mejoran la calidad de los procesos del protocolo y brindan mayores opciones de controladores para el manejo de los dispositivos.Un ejemplo de controlador es CM15. El controlador más sencillo es el MC10 que se denomina micro controlador, permite controlar hasta
8 módulos de dispositivo. Es un teclado de control control keypad, ya que no cuenta con mando a distancia o receptor de teléfono.[17]
Un controlador computarizado CM12U, CM15Pro, cuentan con un micro controlador y un reloj, pudiéndose bajar los detalles de temporización desde un ordenador, generalmente mediante un cable o mediante un panel frontal. Una vez pro- gramado, la memoria permite a la unidad operar sin posterior intervención.[18]
I-B. KNX
Es una Marca muy reconocida y se caracteriza por tener en su poder varias empresas que lo conforman en asociación, utilizando varias tecnologías de comunicación.
KNX es un protocolo que se basa en tres sistemas de co- municaciones: EIBA (European Installation Bus Association), EHSA (Europen Home System Association), BCI (BatiBus Club International).[9][11]
A partir de estos sistemas se desarrolla un lenguaje de control que maneja datos analógicos y digitales, los cuales son capaces de controlar hasta 64 aparatos con la posibilidad de expandirse hasta 256 con la aplicación de controladores repetidores.[6][11]
El estándar KNX prevé dos modalidades de configuración de los dispositivos: [19][21]
Modalidad System: requiere el uso de un PC con el software EST.
Modalidad Easy: utiliza otras técnicas rápidas e intuitivas de programación.
Cuadro I
TA B L A CO M PA R AT I VA D E EA S Y MO D E Y SY S T E M MO D E [19]
Características | Easy | System |
N. Dispositivos máx. | 252 | Hasta 64.000 |
Arquitectura de la Red | 4 líneas | 15 líneas x 15 áreas |
Programación | Conf igurador W ireless GW 90838 o mediante ET S | Únicamente por ETS |
Protocolo | KNX | KNX |
Cableado | P ar trenzado T opolog´ia libre | P ar trenzado T opolog´ia libre |
Funcionamiento de los Dispositivos KNX
Existe una gran diversidad de fabricantes y componentes compatibles con el estándar KNX.
En la estructura de un dispositivo existen dos componentes distintos: el módulo de acoplamiento al bus donde se conecta el bus y el módulo de aplicación donde se emplea teclas, botones, pantalla, ""cabeza de detector", etc. Ambos compo- nentes se pueden encontrar unidos o separados, en caso de estar separados se conectan entre sí por medio de una interfaz física externa de 10 o 12 pines. [19][18]
Figura 8. Configuraciones Típicas de una Instalación Domótica [19]
Figura 9. Distancia entre Dispositivos [19]
Análisis
Estos sistemas de comunicación son los de mayor uti- lización debido a sus características operativas, de donde el usuario decidirá cuál es el más conveniente según sus necesidades de comodidad y sus recursos económicos para invertir.
EL sistema Porotocolario X-10 es el más antiguo y con un grado de aceptación muy alto, controla los artefactos básicos para obtener un entorno automatizado ameno y actualmente ofrece nuevos controles interactivos y operación por medio de radio frecuencias.
A diferencia del Protocolo X-10 el KNX al combinar varias tecnologías asociadas logra muchas más formas de control por distintas redes de conducción de datos, el principio de funcionamiento es el mismo, mediante una red conectada entre el dispositivo a una base de control se envían datos digitales o analógicos que el receptor interpreta como una orden la cuál servirá para encender, apagar, o atenuar en caso de luminarias. Eéstos procesos mediante el mando programado desde un odenador o por teclados multimedia instalados en el hogar.
Conclusiones
La aparición de la Domótica aun que tenga poco tiempo de aplicación, tuvo mayor cabida en las viviendas y luego se implemento a los edificios, ésto gracias al rápido crecimiento de empresas que se dedicaron exclusivamente a crear sistemas de automatización del entorno.:
Según la conveniencia de los medios disponibles para el control de los artefactos eléctricos y electrónicos de una vivienda o edificio se emplean los diferentes protocolos de co- municación entre los Dispositivos Controladores Interactivos y los electrodomésticos, teniendo así una variedad de Sistemas de Comunicación que han ido desarrollándose, tanto así hasta que existen Protocolos de tipo inalámbricos. :
De acuerdo al área a controlar deberán ser elegidos los protocolos adecuados de acuerdo con su disponibilidad de Máximo alcance con el dispositivo de control.:
Los Protocolos son sistemas de comunicaciones que inte- gran la parte de control electrónica con la programación, desarrollando así lenguajes de control eficaces que se trans- portan por redes o buses y hasta por vía Bluetooth y Wifi.:
El Protocolo X-10 es de mayor robustez y brinda la facilidad de ser instalado a partir de la red eléctrica existente de la vivienda, puede ser controlado también mediante ondas de radio frecuencia, aunque ni sea de mucha confiabilidad por ciertos defectos que de por si ya presenta la red eléctrica.:
El protocolo KNX al ser resultado de la asociación de varios sistemas de automatización consigue brindar mejoras a los controles de interacción y puede ser controlado a través de varios sistemas con una :
Referencias
[1] J.M.Hidrobo, R.J. Millán, Domótica Edificios Inteligen, Creaciones
Copyright, España, 2009
[2] J.M.Hidrobo, R.J. Millán, Manual de Domótica, Creaciones Copyright, España, 2010
[3] S.Junestrand, X. Passaret, D. Vázquez, Domótica y hogar Digital, Thompson Paraninfo, Madrid España, 2005.
[4] W. Harke ,Domótica para Viviendas y Edificios, Marcombo, Barcelona, 2010.
[5] Kenneth Wacks, Ph.D., Home systems standards: Achievements and Challenges. IEEE Communications Magazine, April 2002.
[6] Benjamin E. Henty. A Brief Tutorial on the PHY and MAC layers of the IEEE 802.11b Standard. July 2001.
[7] 2.4 GHz and 5 GHz WLAN: Competing or Complementary?, Mobilian Corporation 2001.
[8] L. Molina, J. Ruiz, Instalaciones Automatizadas en Viviendas y Edifi- cios, Mc Graw-Hill, Creaciones Copyright.
[9] V. Fernández, E. Ruz, El Hogar Digital, Creaciones Copyright, 2002. [10] J.C. Calloni, Curso Básico de Domótica,Librería y Editorial Alsina, Buenos Aires, 2011.
[11] N. Oliva Alonzo, Redes de Comunicaciones Industriales, UNED, Ma- drid, 2013.
[12] M. MoroVallina, Instalaciones Domóticas, Ediciones Paraninfo, Madrid, 2011
[13] IEEE Guide for Application of Power Apparatus Bushings, IEEE Standard C57.19.100-1995, Aug. 1995.
[14] M. A. S. Camacho, "Diseño de una vivienda unifamiliar domótica." Copyright Ediciones, 2005.
[15] Black y Decker, La Guía completa sobre Instalaciones Eléctricas, Paraninfo, 2011.
[16] R. Millán, Consultoría Estratégica en Tecnología de la Información y la Comunicación, Publicado en PC World nº 200, IDG Communications S.A., 2003
[17] All prices are in GBP. Copyright 2015 UK Automation Retail Ltd | VAT Number : GB 874 6763 72
[18] C. Hernández Agero, J. Moreno Gil, P.L.C. Sistema de Corrientes Portadoras (X-10), Madrid, 1999.
[19] J. Rivas, Manual Ilustrado para la Instalación Domótica, Paraninfo, Madrid, ESPAÑA, 2009
[20] E. Sierra, Del Hogar Digital a la Casa Red, Licencia Creative Commons, 2008.
[21] S. Gallardo, Configuración de Instalaciones Domóticas y Automáticas, Paraninfo, Madrid, ESPAÑA, 2013
Autor:
Henis A. Quiñónez,
Universidad Politécnica Salesiana, Sede Cuenca
Electrónica Analógica II