Kitabı oku: «Montaje de los cuadros de control y dispositivos eléctricos y electrónicos de los sistemas domóticos e inmóticos. ELEM0111», sayfa 5
6.2. Topología
Los sistemas de corrientes portadoras se caracterizan por ser sistemas descentralizados, donde los distintos elementos que componen el sistema se conectan a la instalación eléctrica sin necesidad de utilizar ninguna herramienta específica de programación para cada dispositivo.
Cabe destacar que aunque se han definido los sistemas basados en corrientes portadoras como sistemas descentralizados, existe la posibilidad de utilizar controladores que administren y gestionen determinadas áreas del sistema.
A un sistema básico basado en corrientes portadoras se le pueden añadir grados de complejidad, como por ejemplo, añadiendo emisores con temporización para desconectar y conectar cargas dependiendo del tiempo establecido, añadiendo sensores de movimiento, sensores para el nivel de luminosidad o controladores más complejos programados con macros.
Definición
Macros
Consisten en una serie acciones que se ejecutan secuencialmente una detrás de otra y que son programadas a través de los controladores.
El protocolo X-10 permite el control remoto y accionamiento a distancia de varios receptores eléctricos, desde uno o varios puntos y funcionando en redes de corriente alterna monofásica y trifásica. La comunicación está basada en enviar un código de señal de baja tensión de forma superpuesta a la señal de red eléctrica mediante transmisores X-10. Todos los receptores tienen la capacidad de leer esta señal pero únicamente responderá el receptor al que va dirigido el mensaje gracias a la dirección identificativa asignada a cada dispositivo.
Actividades
24. ¿Qué característica fundamental tienen los sistemas basados en corrientes portadoras?
25. Elabore un esquema gráfico que represente la topología de un sistema basado en corrientes portadoras.
6.3. Funcionamiento
La información se transmite mediante pulsos de 120 KHz superpuestos a la señal de red eléctrica. El transmisor X-10 controla los pasos por cero de la señal senoidal de 50 Hz correspondiente a la señal de red eléctrica y un instante después inserta el pulso de 120 KHz. La velocidad de transmisión X-10 suele estar entre el rango de 50 bits/s y 60 bits/s. Todos los transmisores y dispositivos X-10 tienen en común la característica de estar sincronizados al paso de cero de la señal eléctrica. Esta característica tiene como objetivo sincronizar todos los receptores y transmisores a través de una única conexión física como es la línea de red eléctrica. Cuando hay más dispositivos que usan la misma frecuencia para realizar la comunicación (433,92 MHz) puede producirse una distorsión de la señal. Los dispositivos que pueden influir en la calidad de comunicación y funcionamiento son los teléfonos inalámbricos, altavoces inalámbricos e interfonos inalámbricos.
Formato del datagrama estándar X-10
El protocolo X-10 realiza la transmisión de señales y comunicación median-te un código binario (conjunto de bits) denominado tramas. Existen dos tipos de códigos X-10, las tramas estándar (11 ciclos) y las tramas extendidas (27 ciclos).
Nota
El bit menos significativo (LSB) dentro de un número binario es el bit que se encuentra más a la derecha, es decir, el bit situado en el extremo derecho.
Este manual se va a centrar nuestro estudio en la trama estándar, analizando su composición y los tres códigos de información en los que se divide, que son los siguientes:
1 Código de inicio: representado en los dos primeros ciclos, siempre tiene el valor 1110.
2 Código casa: representado por los siguientes cuatro ciclos, compuesto por 4 bits.
3 Código unidad o función: representado por los siguientes cinco ciclos, compuesto por 5 bits.
A continuación, se muestran dos tablas que contienen los posibles valores para el código casa y el código unidad o función:
Nota
La PDU (Unidad de Datos de Protocolo) realiza el intercambio de datos en la red dentro de su arquitectura de interconexión.
Para conseguir mayor fiabilidad en el envío de códigos se transmite dos veces cada uno de los bloques de información. Como norma establecida, se debe establecer un tiempo de espera de seis pasos por cero (equivalente a tres ciclos de la señal de red) para que el receptor procese los datos en cada par de bloques de información enviados, excepto para funciones de regulación de intensidad que se transmiten de forma continua sin separación entre códigos.
Actividades
26. Dibuje el formato de datagrama para el estándar X-10 e indique brevemente sus características.
27. ¿Cuántos ciclos son necesarios para realizar una transmisión X-10? Razone su respuesta.
Ejemplo
Se va a desarrollar un ejemplo a partir de las tablas que contienen los códigos X-10 de dirección de casa y control, en el cual, se va a elaborar el código correspondiente (código inicio + código casa + código unidad) para la activación de la dirección de casa A y dirección de unidad 2 (A2 ON) en el que se debe incluir lo siguiente:
1 Indicar el número de bits para cada parte del código.
2 Indicar el número de ciclos para cada parte del código, número de ciclos para una trama y el número de ciclos necesarios para transmitir el código A2 con fiabilidad.
3 Indicar el tiempo que se tarda en enviar el código A2 ON de activación.
Se comenzará indicando el número de bits para cada una de las partes en que se divide una trama:
Código inicio= 4 bits; código casa= 4 bits; código unidad= 5 bits.
El código obtenido a partir de las tablas para la activación de A2 ON sería el siguiente:
El código inicio es invariable, siempre vale 1110, el código correspondiente a la casa A es 0110 y el código de unidad 2 es 1110 con el sufijo igual a 0 porque en este caso el comando es de tipo unidad (si fuera comando tipo función su valor sería 1).
Respecto al número de ciclos sería:
1 Código inicio = 2 ciclos; código casa = 4 ciclos; código unidad = 5 ciclos.
2 Número de ciclos = 11 (1 trama tiene 11 ciclos).
3 Por fiabilidad, la trama se envía doble, por tanto, se tendrían 22 ciclos en total.
Para calcular el tiempo se tendrá en cuenta que cada ciclo equivale a 1/50 Hz = 20 ms, por tanto, el tiempo total para enviar el código A2 ON de activación sería:
1 Tiempo total = 11 ciclos/trama x 20 ms/ciclo x 2 tramas = 0,44 s.
Aplicación práctica
Se necesita realizar la transmisión de comandos sobre un sistema X-10 a partir de las tablas que contienen los códigos de inicio, casa y unidad/función.
Los cuatro códigos (tramas) que se deben implementar son los siguientes:
| Código de unidad | Código de función | |
| Código 1 | B4 ON | Encender |
| Código 2 | C4 ON | Apagar |
| Código 3 | E6 ON | Atenuar intensidad |
| Código 4 | H2 ON | Apagar todas las luces |
A partir de las tablas de comunicación X-10 realizar las siguientes actividades:
1 Complete la tabla que se muestra a continuación indicando el valor de cada una de las tramas correspondientes a los cuatro códigos anteriores. CÓDIGO UNIDADCódigo inicioCódigo casaCódigo unidad |SufijoB4 ONC4 ONE6 ONH2 ONCÓDIGO FUNCIÓNCódigo inicioCódigo casaCódigo función |SufijoB4 EncenderC4 ApagarE6 Atenuar intensidadH2 Apagar todas las luces
2 Calcule el número de ciclos necesarios para transmitir el código completo B4 ON + Encender teniendo en cuenta el factor de fiabilidad en la comunicación y el espacio de pausa entre tramas que establece el protocolo X-10.
3 Calcule el tiempo de envío total para transmitir la orden completa B4 ON + Encender. Dibuje los datagramas correspondientes indicando el ciclo completo de transmisión para B4 ON + Encender teniendo en cuenta la necesidad de pausa entre las transmisiones.
SOLUCIÓN
1 Se completa la tabla para cada una de las cuatro tramas: CÓDIGO UNIDADCódigo inicioCódigo casaCódigo unidad |SufijoB4 ON111011101010 0C4 ON111000101010 0E6 ON111000011001 0H2 ON111011011110 0CÓDIGO FUNCIÓNCódigo inicioCódigo casaCódigo función |SufijoB4 Encender111011100010 1C4 Apagar111000100011 1E6 Atenuar intensidad111000010100 1H2 Apagar todas las luces111011010110 1
2 Se calcula el número de ciclos necesarios para el código B4 ON + Encender (ciclo completo), teniendo en cuenta que el protocolo X-10 establece una pausa entre el envío de tramas tipo unidad y el envío de tramas tipo función. Por tanto, esta pausa que se debe tener en cuenta para calcular el número de ciclos totales en la transmisión equivale a 3 ciclos que serán sumados posteriormente.Los ciclos para cada trama son los siguientes:B4 ON: 1 trama = 11 ciclos; envío doble de trama para fiabilidad = 22 ciclos.B4 Encender: 1 trama = 11 ciclos; envío doble de trama para fiabilidad = 22 ciclos.Pausa = 3 ciclos.Total de ciclos para transmisión completa = 47 ciclos.
3 Se calcula el tiempo de envío que le corresponde a la transmisión B4 ON + Encender en su ciclo completo:1 ciclo = 1/50 Hz = 20 ms.Tiempo de envío = total de ciclos x 20 ms; 47 ciclos x 20 ms = 0,94 s.La representación de los datagramas para el comando de transmisión B4 ON + Encender quedarían de la siguiente forma:Para B4 ON: Código inicio1110Código casa1110Código unidadSufijo 1010 0Código inicio1110Código casa1110Código unidadISufijo 1010 0Para B4 Encendido: Código inicio1110Código casa1110Código unidadSufijo 1010 1Código inicio1110Código casa1110Código unidad|Sufijo 1010 1El ciclo de transmisión completo quedaría de la siguiente manera:
6.4. Elementos
El estándar X-10 clasifica sus dispositivos dependiendo de la función que realizan dentro del sistema de la siguiente forma:
1 Transmisores: encargados de enviar la señal codificada y superpuesta al voltaje del cableado eléctrico.
2 Receptores: son los encargados de recibir la señal.
3 Bidireccionales: dispositivos encargados de recibir y responder a la señal procedente de los transmisores.
4 Inalámbricos: dispositivo conectado a través de una antena de radio y con capacidad para inyectar la señal X-10 en el cableado eléctrico. Destacar que los dispositivos inalámbricos no pueden controlar directamente un receptor X-10, es necesario emplear un módulo transceptor.
Ejemplos de módulos transmisores y receptores X-10
Definición
Transceptor
Es un dispositivo que integra un transmisor y un receptor dentro de un mismo dispositivo, compartiendo parte de los circuitos.
Otra clasificación de componentes X-10 se realiza dependiendo del tipo de instalación como puede ser módulos sobre carril DIN, módulos para empotrar, módulos de enchufe y módulos de sobremesa.
El sistema X-10 consta de una gama de elementos y dispositivos que permiten realizar multitud de servicios para la automatización del hogar de forma completa mediante emisores y receptores utilizados para todo tipo de aplicaciones, como se describen a continuación:
1 Controlador: dispositivo emisor que conectado a una toma de corriente permite el control global sobre el resto de dispositivos X-10. Sus funcionalidades más destacadas son encender/apagar receptores, regulación de intensidad luminosa, control de persianas, etc.
Conjunto de varios tipos de controladores para sistema X-10
1 Interfaz bidireccional: diseñado para actuar como interfaz entre equipos de diversos fabricantes que necesitan implementar un control X-10. Consiste en un emisor/receptor de señales X-10 conectado a la red eléctrica y a través de un cable telefónico (conector RJ11) se conecta con el dispositivo a implementar.
2 Interfaz programador para PC: el interfaz programador va acompañado de un software de programación para Windows y permite programar de forma sencilla las actuaciones de los elementos X-10, como por ejemplo, programación horaria y macros que se activan al detectar una señal definida.
3 Adaptador de alarmas: elemento X-10 que se activa al detectar una señal procedente del sistema de seguridad y envía señales de activación a través de la red eléctrica, por ejemplo, para hacer parpadear las luces de la vivienda al para activar el aviso de alarma.
4 Módulo carril DIN control de aparatos eléctricos: es un relé controlado remotamente y montado sobre un carril DIN en un cuadro eléctrico y permite controlar el encendido y apagado de circuitos conmutados combinado con varios interruptores o pulsadores. Es usado frecuentemente para el control de circuitos de potencia en electrodomésticos y calefacción.
5 Módulo carril DIN para lámpara: funciona como regulador de luz controlado remotamente, montado sobre carril DIN en la caja de distribución eléctrica y permite el control de regulación, encendido y apagado de luz sobre lámparas de 220, 24 y 12 V.
6 Regulador/interruptor: el regulador/interruptor para enchufar es un dispositivo receptor de 300 W que trabaja como regulador o interruptor, controlado de forma remota, sobre una lámpara conectada a este atenuador/interruptor.
Módulo de control carril DIN para X-10 y módulo regulador de luz X-10
1 Filtro/acoplador de fase: la transmisión de señales en alta frecuencia a través de la red eléctrica puede verse afectada por interferencias activas y pasivas. El filtro acoplador de fase permite suprimir la mayoría de estas interferencias.
2 Conmutador empotrado para persianas: permite el control tanto manual como de forma remota sobre el movimiento de persianas motorizadas.
Filtro/acoplador de fase y módulo conmutador para el control de persianas en sistema X-10
1 Sensores: numerosos tipos de sensores para X-10 como por ejemplo, sensores de humo/incendio, rotura de cristal, sensores detectores de apertura de puertas y ventanas, sensores de gas, agua, termostatos y sensor de presencia por RF (Radio Frecuencia) que al detectar la presencia de una persona se produce la activación de luz.
Actividades
28. Defina transmisor, receptor, dispositivo bidireccional e inalámbrico para un sistema X-10.
29. Realice un resumen donde se clasifiquen los elementos más representativos de X-10.
Aplicación práctica
Imagine que tiene que realizar una instalación domótica basada en el protocolo X-10 que debe cumplir una determinada serie de aplicaciones y funciones. El esquema correspondiente a la instalación se muestra en la siguiente imagen:
Complete el esquema que permita controlar los dispositivos de lámpara, persiana y lavadora, además de incluir otros elementos necesarios como sensores y actuadores. Los dispositivos de los que se dispone y su correspondiente funcionalidad para cubrir los requisitos de la instalación se muestran en la siguiente tabla:
| Aplicaciones/funcionalidad | Dispositivos |
| Controlar el funcionamiento de la lavadora. | Sensor de presencia por sensibilidad de luz. |
| Atenuar lámpara. | Conmutador de persiana. |
| Detectar presencia por sensibilidad de luz. | Módulo carril DIN. |
| Dispositivo de control. | Módulo atenuador lámpara. |
| Hacer parpadear luces en caso de alarma. | Filtro acoplador de fase. |
| Evitar perturbaciones en la señal. | Adaptador de alarma. |
| Abrir/cerrar persiana. | Controlador X-10. |
Rellene la tabla que se muestra a continuación y complete el esquema de conexión del sistema X-10, relacionando cada uno de los dispositivos disponibles con su correspondiente aplicación.
| Dispositivo | Función/aplicación |
| 1 | |
| 2 | |
| 3 | |
| 4 | |
| 5 | |
| 6 | |
| 7 |
SOLUCIÓN
El esquema completo para la asignación de dispositivos X-10 con su correspondiente funcionalidad quedaría de la siguiente manera:
La tabla que describe la relación de cada dispositivo con su aplicación y funcionalidad quedaría de la siguiente forma:
| Dispositivo | Función/aplicación |
| (1) Controlador X-10 | Es el encargado del control global sobre el resto de dispositivos de la instalación. |
| (2) Atenuador lámpara | Apagar/encender localmente una lámpara conectada. La función del atenuador solo es posible desde un controlador X-10 remoto. |
| (3) Conmutador de persiana | Receptor que permite el control local/remoto de la persiana realizando las acciones de cerrar y abrir por completo o parcialmente. |
| (4) Módulo carril DIN | Controlar, encender y apagar circuitos de potencia y electrodomésticos en general, en este caso una lavadora. |
| (5) Adaptador de alarma | Accionar el sistema de alarma cuando se produce un incidente en el sistema de seguridad, por ejemplo, hacer parpadear las luces de la vivienda al producirse una alarma. |
| (6) Filtro acoplador de fase | Suprime la mayoría de las interferencias producidas en la transmisión de señales a través de la red eléctrica. |
| (7) Sensor de presencia por sensibilidad de luz | Detecta la presencia de una persona y produce la activación de luz. |
6.5. Configuración
La instalación y operación del sistema basado en corrientes portadoras consiste en conexionar los elementos y dispositivos X-10 a la red eléctrica y posteriormente mediante las dos ruedas codificadas se configura el código de operación. A estas dos ruedas codificadas se les denomina “código casa” que abarca desde la letra A hasta la letra P y el “código unidad” que abarca desde los números 1 al 16.
Los aparatos emisores X-10 transmiten una señal con el código de casa y unidad configurado. El controlador será el dispositivo que envíe las señales de control hacia los módulos de activación de la aplicación requerida y los receptores X-10 con la misma configuración de código casa y unidad reaccionarán ante la señal del emisor.
En el caso de que dos actuadores tengan el mismo código casa y unidad, estos actuadores ejecutarán las órdenes enviadas por el emisor de manera simultánea. Los módulos de activación conectados a la red eléctrica son los encargados de controlar los dispositivos y aparatos que se desean manejar como lámparas, persianas, radio, etc.
Con el objetivo de que una misma instalación tenga capacidad para desarrollar varias aplicaciones y puedan ser activadas de forma independiente, los módulos de activación tiene la posibilidad de situarlo en 256 códigos distintos identificados con letras y números como se ha indicado anteriormente.
Para programar un módulo de aplicación X-10 se deberán seguir los siguientes pasos como se muestra en la imagen inferior:
1 Seleccionar su código casa y código unidad.
2 Insertar el dispositivo o aparato que se desea controlar.
3 Conectar el módulo X-10 a la red eléctrica.
4 Finalmente seleccionar desde el controlador los códigos correspondientes al dispositivo que se desean controlar.
Recuerde
La configuración de un módulo X-10 se realiza a través de dos ruedas codificadas, una para el código casa y otra para el código unidad.
Para realizar la configuración del controlador se deben seguir los siguientes pasos:
1 Conectar el controlador a la toma de corriente 220 V.
2 Seleccionar en el dial el código de casa con la misma letra que se haya seleccionado en el módulo de activación X-10 que se desea controlar.
3 Seleccionar el grupo de control para el grupo de módulos que se de-sean controlar, activar, desactivar, regular, etc.
Actividades
30. ¿Cómo se realiza la configuración del código de operación en un módulo X-10?
31. Describa los pasos a seguir para programar un módulo de aplicación y un controlador basado en X-10.
Ejemplo
Se quiere instalar un sistema de control para gestionar determinadas habitaciones dentro de una vivienda. En este caso, las habitaciones y las funciones que se desean instalar en cada una de ellas son:
1 2 dormitorios = control de iluminación y persianas monitorizadas.
2 2 cuartos de baño = control de iluminación.
3 Cocina = control de iluminación y detector de humo.
La configuración que se debe asignar a cada uno de los dispositivos dependiendo de las aplicaciones que se desean instalar son las siguientes:
1 Código A (iluminación): con el código de casa A se asignarán todas las aplicaciones de luz necesarias (1 por estancia) en la vivienda, en este caso, se tienen 5 estancias que se deben configurar para la iluminación.
2 Código B (persianas): con el código de casa B se asignará la configuración a la aplicación para las persianas.
3 Código C (alarmas): con el código de casa C se asignará la configuración para el sistema de alarma.
Teniendo en cuenta la clasificación según el código casa que se ha realizado anteriormente, la configuración de los dispositivos en la instalación X-10 sería la siguiente:
| ILUMINACIÓN | PERSIANAS | ALARMAS |
| A1 = dormitorio 1 | ||
| A2 = dormitorio 2 | ||
| A3 = cuarto de baño 1 | ||
| A4 = cuarto de baño 2 | ||
| A5 = cocina | B1 = dormitorio 1 | |
| B2 = dormitorio 2 | C1 = cocina |
Aplicación práctica
Imagine que tiene que configurar una instalación domótica basada en X-10 en el interior de una vivienda que está compuesta por las siguientes estancias, en las que se quiere realizar el control:
1 2 dormitorios: control sobre iluminación, persianas y aire acondicionado.
2 Cuarto de baño: control sobre iluminación y detector de inundación.
3 Pasillo: control sobre iluminación.
4 Salón: control sobre iluminación, persianas, detector de humo y aire acondicionado.
Realice la configuración del sistema X-10 para cada uno de los dispositivos que componen la instalación, teniendo en cuenta la división de los códigos casa en función de la aplicación a la que está destinada, en este caso, serían aplicaciones de iluminación, persianas, alarmas y climatización como se muestra en la siguiente tabla.
| ILUMINACIÓN CÓDIGO A | PERSIANAS CÓDIGO B | ALARMAS CÓDIGO C | CLIMATIZACIÓN CÓDIGO D |
| A A2 A3 A4 A5 |
SOLUCIÓN
La configuración de la instalación sería la mostrada en la siguiente tabla para el código de casa A, B, C y D.
| ILUMINACIÓN CÓDIGO A | PERSIANAS CÓDIGO B | ALARMAS CÓDIGO C | CLIMATIZACIÓN CÓDIGO D |
| A1 = dormitorio 1 A2 = dormitorio 2 A3 = cuarto de baño 1 A4 = pasillo A5 = cocina | B1 = dormitorio 1 B2 = dormitorio 2 B3= salón | C1 = salón C2= cuarto de baño | D1=dormitorio 1 D2=dormitorio 2 D3= salón |
Cabe destacar que hay multitud de posibilidades en cuanto a la asignación de código casa y código unidad dentro de la configuración del sistema, y por tanto, la configuración de un sistema puede ser diferente según el caso.
Lo que se deberá cumplir es la separación de las estancias de la vivienda según la aplicación necesaria que se desee instalar, es decir, clasificar todas las aplicaciones de iluminación por ejemplo en el código A como en este caso, las aplicaciones referentes al control de persianas en el código B y así sucesivamente.
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