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viernes, 24 de mayo de 2013



Capítulo 3
        
COMPONENTES  BÁSICOS

Un edificio inteligente está dotado de un sistema de control que pretende optimizar de forma integrada ciertas funciones inherentes a la operatividad, administración y mantenimiento del edificio. Para conseguir esta finalidad, el sistema de control necesita comunicarse con el entorno y es necesario un conjunto de sensores que le suministren información, una serie de actuadores que ejecuten sus acciones de control, así como una infraestructura de comunicaciones que los conecte entre sí, y las interfaces y acondicionadores de señal que adapten la señal entre el controlador y los sensores y actuadores. En dicho sistema de control, la elección del hardware será importante, pero también lo es el diseño adecuado del software de control.


sábado, 16 de febrero de 2013

Unidad 2. 3.-Sensores y actuadores


Unidad 2

3. Sensores y actuadores

En el proceso de automatización de viviendas y edificios es necesario detectar las actuaciones o los cambios de las variables físicas que se desea automatizar. Ello incluye desde la simple actuación de un pulsador para encender una lámpara, hasta la medición de la velocidad del viento para recoger el toldo o bajar las persianas.

Como puedes suponer, existe una gran variedad de parámetros que hay que controlar. En el ejemplo de la lámpara, basta con una señal digital (encender/apagar), mientras que para hacer funcionar el toldo o las persianas se necesita una señal analógica que varíe su salida en función de la velocidad del viento.

Un transductor es un dispositivo capaz de detectar y traducir el valor o la variación de una magnitud física en una magnitud eléctrica, mecánica o de otro tipo.

Para que el sistema de control pueda detectar o reconocer estos cambios y actuar de acuerdo con la programación establecida, se usan dispositivos llamados sensores.

Los sensores son dispositivos de entrada que utiliza el sistema de control para captar las señales externas al sistema y actuar en función del proceso que esté establecido.

Los principales componentes de los sensores son:

  • Transductor de magnitud física à Convierte las variaciones de una magnitud física en variaciones de una magnitud eléctrica      ( señal ).
  • Acondicionamiento de señal à Modifica o acondiciona la señal de salida del transductor para adecuarla a la entrada de la etapa de salida.
  • Etapa de salida à Convierte la señal del acondicionador en el nivel o formato requerido para la entrada del controlador o actuador.

Los sensores que interesan en las aplicaciones domóticas son aquellos que convierten su salida en una señal eléctrica utilizable por el sistema. Según la señal de salida los sensores pueden ser:

  • Analógicos à La señal de salida varía en el tiempo, tomando unn valor de tensión o corriente normalizado (0-10V, 4-20mA, etc.).
  • Digitales àProporcionan una señal de salida codificada en impulsos en serie o paralelo con codificación digital ( BCD, binario, etc.).
  • Todo-nada à Son las salidas que actúan en un relé interno y presentan el contacto de un relé; recibe el nombre de contacto libre de potencial.

En función de la magnitud que haya que medir, hay numerosos modelos de sensores. Existen sensores para medir todas las variables físicas, químicas o biológicas. Los más utilizados en las aplicaciones domóticas son para agua, gas, humedad, humo, infrarrojos, luminosidad, movimiento, radiofrecuencia, temperatura, velocidad y viento.

Los actuadores son dispositivos de salida que utiliza el sistema de control para modificar el estado de la salida y actuar sobre determinados equipos e instalaciones.

Se pueden clasificar de la misma manera que los sensores. Los más empleados son los relés, los contactores, las electroválvulas, etc.

Unidad 2.2.3.-Sistemas de control distribuido


Unidad 2

2.3. Sistemas de control distribuido

Este tipo de instalación domótica combina las dos topologías anteriores ( centralizado  y descentralizado ), y dispone de varios controladores o unidades de control próximas a los elementos que se deben controlar.

Estos controladores están unidos por medio de un bus cableado o cualquier otro medio físico de transmisión. Así pueden intercambiar datos de la programación, por medio de un protocolo de comunicación establecido para todos los controladores.

En cada controlador se diseña la programación correspondiente a las entradas y salidas que dependen de él, así como las que correspondan a otros controladores y estén relacionados entre sí por la programación; de esta forma el control abarca toda la red.

En los sistemas de control distribuido, se denomina nodo a cada una de las unidades de control (UC) de la red, sobre las que se conectan directamente las entradas/salidas de la vivienda o edificio.

VENTAJAS

  • Seguridad de funcionamiento
  • Posibilidad de rediseño de la red
  • Fácil ampliabilidad
  • Coste moderado
  • Cableado reducido
  • Sensores y actuadores de tipo universal

INCONVENIENTES

  • Los nodos requieren programación o configuración


Unidad 2.

2.2. Sistemas de control descentralizado

Este tipo de instalación domótica dispone de tantos controladores o nodos como elementos se conecten a la red. Para ello cada componente está dotado de una Unidad de Control que a su vez tiene la capacidad de procesamiento y comunicación.

En este sistema la programación de cada componente debe ser independiente.
La conexión de los controladores se efectúa a través de buses cableados o cualquier otro soporte físico. La comunicación entre los controladores requiere que las señales de la transmisión estén estandarizadas. Por este motivo, se establece un protocolo que hace posible la comunicación entre todos los controladores conectados al bus.

Las entradas de este sistema se llaman sensores, y las salidas, actuadores. Cada uno de estos componentes tiene inteligencia y son capaces de comunicarse entre ellos. Por esa razón, su constitución está basada en una unidad de control con capacidad de comunicación y una interfaz de entradas o salidas. Las principales ventajas e inconvenientes de los sistemas descentralizados son:

VENTAJAS

  • Seguridad de funcionamiento
  • Posibilidad de rediseño de la red
  • Cableado reducido
  • Fiabilidad de los productos
  • Fácil ampliabilidad
INCONVENIENTES

  • Elementos sensores no universales y limitados a la oferta
  • Coste elevado
  • Más orientados a los edificios que a las viviendas
  • Complejidad de programación.

Unidad 2.2.1-Sistemas de control centralizado


Unidad 2

2.1.- Sistemas de control centralizado

Este tipo de instalación domótica dispone de una UC (unidad de control), de la que depende la gestión de toda la instalación. Este elemento procesa la información recibida de los sensores y, en función de la programación diseñada por el usuario, da las órdenes a los actuadores.

En estas instalaciones se conectan todos los componentes de la red que se debe controlar o supervisar ( sensores y actuadores ) al elemento central, llamado autómata o controlador,   de forma que, todas las aplicaciones instaladas en la vivienda dejan de funcionar cuando falla el controlador.
Los primeros sistemas utilizados en las instalaciones domóticas fueron los autómatas programables, que dejaron paso a controladores específicos, denominados centrales domóticas.
Estos nuevos controladores han sido diseñados en función de los edificios, y su configuración se adapta a las necesidades de las aplicaciones que se van a instalar.
Los módulos de entrada y salidas, el módulo de comunicación, el módulo de visualización (pantalla táctil) se conectan con la unidad central por medio de buses estándares (RS-485), sistemas de comunicación propietarios, corrientes portadoras, radiofrecuencia, etc., que facilitan la instalación de todos los componentes.
Una gran ventaja de estos controladores es que la programación se diseña según los requisitos del edificio, y cualquier cambio de funcionalidad puede acometerse sin dificultad desde teléfonos, pantallas táctiles, ordenadores, etc., incluso por un usuario que no sepa programar.
Dentro del control centralizado se encuentran los sistemas basados en el PC o control por ordenador, que, mediante tarjetas de adquisición de datos, pueden recibir información de la periferia y, por medio de un software específico, realizar las funciones de control y supervisión del edificio. Suelen utilizarse en grandes edificios, aunque la proliferación de buses estándares convierte al PC en un elemento de supervisión o visualización.

VENTAJAS
Los sensores y actuadores son de tipo universal
Coste reducido o moderado
Fácil uso y formación
Instalación sencilla
INCONVENIENTES
Cableado considerable
Funcionamiento dependiente de la unidad de control
Difícil modularidad
Reducida ampliabilidad
Capacidad del sistema limitada















Unidad 2.2.Sistemas de control


Unidad 2

2. Sistemas de control

Son los dispositivos encargados de gestionar todas las funciones que los usuarios deseen implantar en la vivienda.

El funcionamiento de los sistemas de control de las instalaciones domóticas se basa en dispositivos dirigidos por microprocesadores. Sus componentes son:

  • Unidad de control (CPU).
  • Memorias RAM, ROM y EEPROM.
  • Periféricos de entrada y salida.
  • Módulos de transmisión y recepción.
  • Fuente de alimentación.

La arquitectura de estos sistemas muestra cómo se van a conectar los diferentes elementos de la red, la forma en que se tratará la información y quién la va a gestionar ( uno o varios controladores, en función del sistema utilizado ). Se emplean tres tipos de arquitectura de control:

  • Sistemas de control centralizado
  • Sistemas de control descentralizado
  • Sistemas de control distribuido

Unidad 2.- Configuración de sistemas técnicos para la automatización de viviendas


Unidad 2.
Configuración de sistemas técnicos para la automatización de viviendas


Ejemplos


Una instalación domótica de nivel1
<< básico >>, tiene que disponer al menos de tres de las ocho aplicaciones domóticas siguientes:

            Alarma de intrusión
            Alarmas técnicas
            Simulación de presencia
            Control de persianas
            Regulación de la iluminación
            Control del clima
            Interfaz de usuario
            Red multimedia

Los requisitos para elegir los sistemas y los equipos necesarios para llevar a cabo la instalación son:


Tipo de vivienda


           Construida
           De nueva construcción


Características técnicas


           Arquitectura del sistema de control
            Topología de la red doméstica (o red              domótica).
            Medio de transmisión
            Protocolo de comunicación


Arquitectura del sistema de control


            Centralizada
            Descentralizada
            Distribuida

2.1.- Características de las instalaciones domóticas

Las características que deben reunir las instalaciones domóticas se hallan determinadas por lo requerimientos y las aplicaciones demandadas por el usuario .

Además, es necesario desarrollar el proyecto de la instalación eléctrica de acuerdo con el REBT y la legislación específica para cada aplicación.

Una vez determinadas las aplicaciones que se quieren instalar, hay que elegir el sistema técnico más apropiado a las características de la vivienda y a las prestaciones que demandan los usuarios en las especificaciones del proyecto. Para ello es necesario describir de forma breve las características, las funciones y la tipología de los sistemas técnicos de la instalación.

Los sistemas utilizados en las instalaciones domóticas están compuestos por una serie de sensores que recogen información de la vivienda y/o su entorno y las trasladan a través de un medio de transmisión al controlador o a los actuadores. Estos llevan a cabo distintas acciones en función de la programación o parametrización del sistema, que puede haberse diseñado en un componente central (controlador o autómata) o estar distribuida por  la red del edificio en cada sensor o actuador.

Los elementos fundamentales de este tipo de instalaciones son:

         Sistema de control
         Sensores y actuadores
         Red de control o domótico.
                 

viernes, 15 de febrero de 2013

6. Hogar Digital


6.  Hogar  Digital

El desarrollo de la sociedad de la información está cambiando los conceptos utilizados hasta ahora sobre las infraestructuras tecnológicas del hogar, y aparecen nuevos términos como << hogar digital >>, que viene a recoger todas las infraestructuras necesarias actuales y futuras sobre comunicaciones, entretenimiento y gestión técnica del hogar.

El <<  Libro Blanco del Hogar Digital y las Infraestructuras Comunes de Telecomunicaciones  >>, publicado por Telefónica, define como << hogar digital >> aquel que dispone de conexión a la red de banda ancha (ADSL, Cable…), red de voz y datos, red multimedia, red domótica y pasarela residencial.

En el hogar digital, los usuarios pueden acceder a Internet desde cualquier punto de la vivienda. Esto posibilita las siguientes aplicaciones y otras que puedan surgir en el futuro.

En principio, se automatizaban pequeñas funciones del hogar. A medida que la tecnología lo va permitiendo, el avance está siendo espectacular, porque vamos a un tipo de hogar desde el cual podremos realizar la mayoría de las actividades que actualmente realizamos fuera de él, desde la educación hasta el trabajo, pasando por la supervisión de nuestra salud y múltiples servicios de entretenimiento que irán apareciendo.

Para el acceso a todos estos servicios es necesario tener unas interfaces que permitan al usuario actuar sobre los dispositivos de control y recibir del sistema la información requerida.

Para interactuar con el sistema, dar órdenes de encendido/apagado del sistema de iluminación, conocer el estado de las persianas y ajustar la temperatura de cualquier estancia de la casa, se utilizan teléfonos móviles, pantallas táctiles, consolas, etc.

         Teniendo en cuenta los servicios que el hogar digital ofrece actualmente los usuarios disponen de interfaces como: TV plana o monitor, tablet PC para llevarlo en el maletín, PDA, PocketPC, smart Phones, portátiles.

5. Redes domésticas y pasarela residencial


5. Redes domésticas y pasarela residencial
Hasta hace poco tiempo solo existía la instalación eléctrica convencional, más tarde se fue incorporando la instalación de la TV y después fueron apareciendo el teléfono, el vídeo, el cine en casa, etc. Para poder llevar a cabo la instalación de todos estos equipos es necesario dotar al entorno doméstico de distintas redes físicas, capaces de soportar los diferentes tipos de señales de control, información y comunicación.
Las redes domésticas son el soporte físico por el que se alimentan y comunican, entre sí y entre los usuarios, los distintos equipos y sistemas que incorporan las viviendas y los edificios.
La red doméstica se puede dividir en cuatro subredes:
i)         Red eléctrica. Soporta el suministro de energía eléctrica a toda la vivienda o edificio, alimenta los circuitos de control y suspensión, y suministra energía a los distintos receptores de la instalación de esta red están recogidas en el REBT.
ii)           Red de entretenimiento. Se encarga de distribuir las señales de televisión, audio y vídeo, así como la conexión entre los dispositivos necesarios para su recepción (antenas parabólicas y terrestres, codificadores de audio, etc.
iii)          Red domótica. Es la encargada de integrar, en un solo sistema, los dispositivos y elementos necesarios para la automatización y el control de la vivienda, distribuyendo las señales de control a los diferentes equipos domésticos. En ocasiones debe soportar la función de alimentación de energía eléctrica de todos los componentes del edificio.
iv)          Red de voz y datos. Distribuye voz (teléfono) y datos (ordenador). Recibimos por un mismo soporte estas dos funciones, que son diferenciadas dentro de la vivienda por medio de la terminación de red; además, también recibimos imágenes, sonidos, Internet, etc.

Los diversos tipos de redes utilizan un soporte físico diferente. Lo ideal para conseguir una integración total de todos los servicios sería un único soporte físico, que fuera capaz de soportar la banda ancha necesaria para los servicios que demanda la vivienda.
Actualmente, ante la complejidad de integrar en un único soporte físico todas las redes domésticas, se opta por utilizar redes separadas y específicas para cada una de las funciones. Esta topología de redes por capas facilita el mantenimiento de las redes domésticas..
La pasarela residencial es el dispositivo que permite la comunicación entre las redes exteriores de telecomunicación con las redes interiores de la vivienda o edificio.
A través de la pasarela residencial, podemos recibir y enviar todo tipo de información que demanden los usuarios de la vivienda (voz, datos, imagen y control), siendo este tipo de configuración la que conecta la vivienda o edificio con las redes de telecomunicación en banda ancha (ADSL, cable, etc.), unificando los dispositivos de acceso actuales.

viernes, 1 de febrero de 2013

Unidad 1_4_4- Gestión de las Comunicaciones


1.4.4- GESTIÓN DE LAS COMUNICACIONES

El área de gestión de las comunicaciones proporciona la conexión de los equipamientos del ocio y los sistemas de control de la vivienda con el exterior y viceversa.


Actualmente esta área está teniendo un mayor protagonismo, si tenemos en cuenta que realiza funciones de información y entretenimiento de los usuarios, a través de Internet, de la TDT, y de los futuros servicios que mediante estos medios se van incorporando a los hogares. Las aplicaciones más habituales son el telecontrol telefónico o por Internet y la transmisión de alarmas.
El usuario podrá acceder a estos servicios mediante una consola portátil, con el mando de la televisión, a través de Internet, o desde cualquier lugar con su móvil o portátil.

         Telecontrol vía Internet. Permite el acceso a la información y el entretenimiento, además de controlar a distancia todos los equipos domésticos (electrodomésticos, iluminación, climatización, riego, sistema de seguridad, persianas y toldos, etc.); también podemos supervisar y visualizar a distancia e interior del edificio o vivienda desde cualquier PC, teléfono móvil, PDA, etc.

         Telecontrol telefónico. Por medio de esta aplicación podemos acceder al control a distancia mediante el teléfono (fijo o móvil) de los equipos domésticos instalados en la vivienda, como electrodomésticos, iluminación, climatización, riego, sistema de seguridad, persianas y toldos, etc.

         Transmisión de alarmas. Por medio de esta aplicación podemos recibir información a distancia en un teléfono (fijo o móvil), una central de alarmas o cualquier otro sistema informático, de las anomalías producidas en la vivienda, como fugas de agua y gas, incendios, accesos indeseados y alarmas médicas.


Unidad 1_4_3- Gestión de la Energía


1.4.3- GESTION DE LA ENERGÍA

El área de gestión de la energía administra inteligentemente la iluminación, la climatización, el agua caliente sanitaria, el riego, los electrodomésticos, etc., consiguiendo el mejor aprovechamiento de los recursos naturales.


Además, si se utilizan la tarifas horarias de menor coste, se puede reducir la factura energética, mientras se gana en confort y seguridad. Las aplicaciones más comunes son:

         Programación y zonificación de la climatización y la iluminación. Estos sistemas se conectan solo durante el tiempo que el usuario vaya a hacer uso de ellos, creando zonas de día y noche que diferencien la temperatura a la iluminación de estos espacios en función del horario de utilización para conseguir un ahorro de energía.

         Gestión de tarifas. Pueden ser gestionadas por el sistema domótico, realizando la conexión de la climatización a ciertos electrodomésticos en horarios de tarifa reducida.

         Racionalización de las cargas eléctricas. Los sistemas domóticos ofrecen dispositivos que se encargan de conectar o desconectar los equipamientos domésticos en función de unas prioridades marcadas por el usuario. Se puede limitar la contratación de la potencia para ahorrar energía.

Unidad 1_4_2- Gestión de la Confortabilidad


1.4.2- GESTIÓN DE LA CONFORTABILIDAD

El área de gestión de la confortabilidad es la encargada de proporcionar sistemas que aporten mayor calidad de vida y confort a los usuarios de la vivienda o edificio, tratando de automatizar tareas que se repiten en el tiempo y que requieren la atención del usuario.

Las aplicaciones más usuales son:

         Automatización de persianas y toldos. Tiene por objeto el aumento de la confortabilidad de los usuarios y la reducción de los daños que puedan provocar los agentes atmosféricos, como el viento, la lluvia, la temperatura exterior y la iluminación externa. Su funcionamiento puede ser manual o automático, dependiendo de las condiciones climatológicas y la automatización. Se realiza por medio de sensores de los agentes atmosféricos, programadores horarios, mandos a distancia, alarmas de intrusión, o por teléfono e Internet.

         Control y regulación de la climatización. Se puede realizar por medio de sensores de temperatura internos y externos, detectores de presencia, electroválvulas, temporizadores horarios, y otros dispositivos, creando zonas con temperaturas diferentes según el grado de utilización de las estancias de la vivienda.

         Control y regulación de la iluminación. Permite al usuario crear ambientes o escenas luminosas en función de la utilización del espacio, instalando detectores de presencia, temporizadores, sensores de luz, o mandos a distancia por infrarrojos, con el fin de optimizar la iluminación aportada por el exterior.

         Control del riego automático. Puede automatizarse de forma que, en función del tipo de plantas o zonas a regar, podamos destinar tiempos diferentes para cada una de ellas, dependiendo de las condiciones atmosféricas (humedad, temperatura, etc.), del horario programado o de las zonas creadas. Estas funciones pueden ser activadas de forma local o remota por medio del teléfono o Internet.


Unidad 1_4.AREAS DE APLICACION. 1_4_1. Gestion de la Seguridad


4. Áreas de Aplicación

Las aplicaciones domóticas se han agrupado en cuatro áreas de aplicación:

4.1. GESTIÓN DE LA SEGURIDAD

El área de gestión de la seguridad es la encargada de la seguridad personal, patrimonial y técnica de los usuarios de la vivienda o edificio, detecta el evento que hay que proteger, genera una alarma, y realiza una actuación sobre las instalaciones en las que se ha producido el evento.

Las aplicaciones de seguridad más comunes en la vivienda o edificio son:

Control intrusión y videovigilancia. El objetivo es detectar el posible acceso indeseado en la vivienda, generando una serie de efectos que hagan imposible la intrusión.
La detección se realiza con sensores en puertas y ventanas, detectores de movimiento, barreras infrarrojas, detectores sísmicos, barreras de inducción, detectores microfónicos o sistemas de visión artificial implementados en las cámaras de vigilancia.

Simulación de presencia. Tienen la misión de simular la ocupación de la vivienda cuando los usuarios se encuentren ausentes (fines de semana, vacaciones, etc.), realizando de forma automática el encendido y apagado de la iluminación, la radio, la televisión, etc. En diversas estancias de la vivienda y en los tiempos en que habitualmente los realizan los usuarios. Se pueden grabar la actuaciones de un día o semana y repetirlas cuando se está ausente (a esto se le llama grabar el estilo de vida).

Gestión de alarmas técnicas. Permite supervisar el funcionamiento incorrecto de las instalaciones de agua y gas, detectar un incendio o el corte del suministro eléctrico, y activar una alarma que avisa a los usuarios; también actúa sobre la instalación cortando los suministros de agua y gas.

Control de accesos y de presencia. Es de aplicación más habitual en edificios del sector terciario y en algunos tipos de viviendas, y controlan el acceso de personas a la vivienda o edificio. El más básico de los sistemas es el portero electrónico.

Alarmas médicas. Son aquellas que los usuarios de la vivienda activan cuando requieren la atención médica domiciliaria. El método más habitual es la utilización de una pulsera o collar; también se puede activar por medio de la voz, generando una llamada telefónica para ser atendido. Existen también equipos que controlan las variables corporales (tensión, glucosa, pulsaciones, etc.) y las transmiten al centro de salud.          

viernes, 11 de enero de 2013

Unidad 1_3.-Características de las instalaciones domóticas


3.  CARACTERÍSTICAS  DE  LAS  INSTALACIONES  DOMÓTICAS

Las características que deben predominar en las instalaciones domóticas son aquellas que los usuarios demanden puesto que, en definitiva, son ellos los que tendrán que utilizar de forma habitual todos los equipamientos domésticos instalados en su hogar.
Las características más demandadas son las siguientes:
-      Facilidad de uso. La utilización de los sistemas de automatización en viviendas o edificios no debe diferir, en su utilización, de los sistemas convencionales. Los usuarios solo deben percibir los beneficios que les aporta el sistema instalado, sin tener necesidad de poseer conocimientos técnicos de ningún tipo. Los sistemas deben ser fáciles de usar y de aprender su manejo; cualquier sistema que necesite para su funcionamiento amplios conocimientos del usuario, puede estar condenado al fracaso.

-      Flexibilidad. Los sistemas instalados deben ser modulares y fácilmente ampliables y modificables en el futuro. Los usuarios deberán determinar en función de sus necesidades, qué elementos del hogar necesita controlar o qué aplicaciones desea instalar, pudiéndose hacer de forma progresiva y sin tener que realizar cambios sustanciales en la instalación o edificio.


-      Interconectividad. Los equipos y sistemas instalados deben tener la capacidad de poder ser conectados entre sí, bien por pertenecer a mismo sistema, bien por la posibilidad de utilizar interfaces o pasarelas que permitan la interconexión; pero no solo en el interior de la vivienda o edificio, sino con redes exteriores que aporten nuevos servicios, comunicación e información. Además, deben ser compatibles con los futuros desarrollos, asegurando a los usuarios la implantación de los nuevos servicios que vayan apareciendo.