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Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniera Escuela de Ingeniera Elctrica IE - 0502 Proyecto Elctrico Domtica aplicada en residencias con nfasis en interconectividad, diseo y anlisis de sus ventajas y desventajas. Por: Wei 1ung Shih Hung Ciudad Universitaria Rodrigo Facio 1ulio del 2005 ii Domtica aplicada en residencias con nfasis en interconectividad, diseo y anlisis de sus ventajas y desventajas. Por: Wei 1ung Shih Hung Sometido a la Escuela de Ingenieria Electrica de la Facultad de Ingenieria de la Universidad de Costa Rica como requisito parcial para optar por el grado de: BACHILLER EN INGENIERIA ELECTRICA Aprobado por el Tribunal: Ing. Victor Hugo Chacon Prendas ProIesor Guia Ing. Jorge Romero ChaconIng. Francisco Rojas Fonseca ProIesor lector ProIesor lector iii DEDICATORIA Este trabajo se lo dedico a toda mi Iamilia, a mipapayespecialmente ami mama, queenpazdescanse,portodoelamor,elapoyo,yporlapacienciaquemehantenido duranteestoslargosaos.Porestaralliamidisposicioncadavezqueloshenecesitado. TodosmislogrosacademicoshansidograciasalsacriIicioyesIuerzoquerealizaronpara garantizarme siempre un buen nivel de educacion. iv RECONOCIMIENTOS Un agradecimiento al Ing. Victor Hugo Chacon Prendas, proIesor guia del Proyecto Electrico, por sus excelentes aportes, consejosypaciencia durante todoel periodo que me tomo realizar este trabajo. Un agradecimiento al proIesor Ing. Jorge Arturo Romero Chacon y al proIesor Ing. Francisco RojasFonseca, lectores del proyecto, por sus aportesy consejos para mejorar el trabajo y por el tiempo que le dedicaron a la revision del mismo. v INDICE GENERAL INDICE DE FIGURAS............................................................................. viii INDICE DE TABLAS...................................................................................x NOMENCLATURA.....................................................................................xi RESUMEN..................................................................................................xiv CAPITULO 1: Introduccin.........................................................................1 1.1Objetivos.................................................................................................................2 1.1.1Objetivo general..............................................................................................2 1.1.2Objetivos especiIicos ......................................................................................2 1.2Metodologia............................................................................................................3 CAPITULO 2: La tecnologa X-10 para automatizacin de residencias ...6 2.1Historia de la tecnologia X10 |12| y |14|.....................................................................6 2.2Caracteristicas de la tecnologia.............................................................................11 2.2.1Comunicacion entre plataIormas distintas....................................................11 2.2.2Filtrado del ruido en la red electrica (XPPF/XPF/XPNR)............................12 2.3Generalidades del sistema X-10 y sistemas domoticos ........................................15 2.4Teoria de transmision X10 por red electrica|13||16|................................................19 2.4.1Temporizacion de la transmision..................................................................24 CAPITULO 3: Elementos bsicos de los sistemas X10 .............................28 3.1Controladores........................................................................................................28 3.1.1Controladores manuales................................................................................28 3.1.2Controladores por teleIono ...........................................................................29 3.1.3Controladores inalambricos (por radioIrecuencia) .......................................30 3.2Receptores.............................................................................................................32 3.2.1Receptores de enchuIado ..............................................................................32 3.2.2Receptores de rosca ......................................................................................33 3.2.3Receptores de cableado.................................................................................34 vi 3.3InterIaces...............................................................................................................35 3.3.1InterIaz de baja tension.................................................................................36 3.3.2InterIaz para conexion a un computador.......................................................36 CAPITULO4:Instalacinyconfiguracindedispositivos controladores/receptores e interfaces para X10 ........................................37 4.1Consideraciones de diseo para sistemas domoticos............................................37 4.2Filtrado de seales ................................................................................................42 4.3Operacion y conIiguraciones de los controladores ...............................................45 4.2.1ConIiguracion e instalacion del PHC01/PHC02 |19||20|.................................45 4.2.2ConIiguracion e instalacion del PHC05, Controlador de TeleIono|19|..........49 4.2.3ConIiguracion e instalacion de controladores inalambricos, por radio Irecuencia|21|.................................................................................................................50 4.4Operacion y conIiguraciones de receptores ..........................................................52 4.3.1ConIiguracion de receptores de enchuIado|18|..............................................52 4.3.2ConIiguracion de receptores de rosca...........................................................53 4.3.3ConIiguracion de receptores de cableado .....................................................54 4.5Operacion y conIiguraciones de interIaces...........................................................59 4.4.1ConIiguracion de interIaz de baja tension PSC01 ........................................59 4.4.2ConIiguracion de interIaz con computador CM11A ....................................60 4.4.3ActiveHomePro, programa para la interIaz CM11a .....................................61 4.6Consideraciones para instalacion de dispositivos a la red electrica......................63 4.5.1Conexion de cargas lineales y no lineales |4| |15|...........................................63 4.5.2Consideraciones para motores|4| |15|..............................................................69 4.5.3Acople en sistemas residenciales |4||10|.........................................................71 4.5.4Acople en sistemas residenciales de mas de una caja de distribucion |4| |10|.77 4.5.5Relacion de la caracteristica de atenuacion y los acoples / repetidores |4| |10|82 4.5.6AmpliIicadores de seal |4| |10|.......................................................................84 4.5.7Sistemas de iluminacion de 3 vias, (2 interruptores) |4| |10| |18|......................86 CAPITULO 5: Factibilidad de la tecnologa X-10, ventajas y desventajas, planteo de soluciones. ..................................................................................94 5.1Ventajas de la tecnologia X-10.............................................................................94 5.2.1Tecnologia X-10 para ahorro de energia ......................................................95 5.2Desventajas de la tecnologia X-10........................................................................99 5.2.1Velocidad de transmision baja......................................................................99 5.2.2Poca seguridad, privacidad inexistente.......................................................101 5.2.3Ausencia de tecnicas de deteccion y correccion de errores ........................101 5.3Soluciones propuestas para la tecnologia X-10|6|...............................................102 vii 5.3.1Solucion propuesta a la velocidad de transmision......................................102 5.3.2Solucion propuesta a la seguridad|6|...........................................................103 5.3.3Solucion propuesta para deteccion y correccion de errores|6|.....................105 5.3.4Solucion propuesta para conIirmacion de operacion en X10|6|..................107 5.4Sistema inteligente para X-10|6|..........................................................................108 5.4.1InterIaz entre la Red Domotica y el Programa Servidor.............................113 5.4.2InterIaz de Usuario......................................................................................113 5.4.3Unidad de Auto-operacion..........................................................................114 5.4.4Seguridad ....................................................................................................115 5.4.4.1InterIaces de Seguridad del Sistema ...........................................................117 5.5Ejemplo de un sistema inteligente ......................................................................118 CAPITULO 6: Conclusiones y recomendaciones .................................... 123 BIBLIOGRAFIA....................................................................................... 126 APNDICES ............................................................................................. 128 1.1 Apendice A. Cableado de dispositivos de 3/4 vias comunes a X-10............................128 ANEXOS.................................................................................................... 134 1.1 Dispositivos de acople de Iases y repetidores X-10. ....................................................134 1.2 Modulo receptor de radio Irecuencia PAT01 ...............................................................140 1.3 Modulo mini-controlador..............................................................................................142 1.4 Dispositivo transmisor y receptor para veriIicar ruido en sistemas. .............................145 viii INDICE DE FIGURAS Figura 2.1Dispositivos para detectar ruido en la red electrica (XPTR/XPPT)|22|.....13 Figura 2.2Filtro XPPF para uso residencial|11|..........................................................14 Figura 2.3Filtro XPNR para reducir ruido|17|............................................................14 Figura 2.4Ejemplo de un sistema de automatizacion|5|.............................................17 Figura 2.5Esquema de gestion por computadora ......................................................18 Figura 2.6Temporizacion de la seal del PSC04/05|13|.............................................20 Figura 2.7Relacion de tiempos de la seal de entrada emitida|13|.............................20 Figura 2.8Estructura del codigo transmitido por la red|13|........................................21 Figura 2.9CodiIicacion de la transmision de una instruccion|13|...............................22 Figura 2.10Diagrama de temporizacion de la transmision|13|.....................................25 Figura 2.11Comando 'X-10 recibido en el PSC0x|13|...............................................27 Figura 2.12Diagramas de temporizacion de la recepcion|13|.......................................27 Figura 3.1Controladores hasta 256 posibles codigos|13|............................................28 Figura 3.2Controladoresmanuales PHC01 y PHC02|23|..........................................29 Figura 3.3Controladores PHC05|23|...........................................................................30 Figura 3.4Dispositivos PHR03 / PAT01 / PHR04|21|................................................31 Figura 3.5Modulos para lamparas PLM01 y PLM21|18|...........................................33 Figura 3.6ReIlector doble con sensor de oscuridad y movimiento...........................35 Figura 3.7InterIaz PSC01..........................................................................................36 Figura 4.1Dimensiones del Iiltro XPPF para uso residencial|11|...............................44 Figura 4.2Filtro XPNR para reducir ruido|17|............................................................45 Figura 4.3Controlador PHC01 conexion|20|..............................................................46 Figura 4.4Parte Irontal del PHC01|20|.......................................................................48 Figura 4.5Conexion del PHC05 para centelleo de luces con el timbrado|23|............50 Figura 4.6Control PHR04|21|.....................................................................................51 Figura 4.7Conexion del PLW01................................................................................55 Figura 4.8Conexion del PLW02................................................................................55 ix Figura 4.9Conexion del XPDF, atenuador incandescente.........................................56 Figura 4.10Conexion del PSH01, reIlector con sensor de movimiento......................57 Figura 4.11Panel de control del PSH01, reIlector con sensor de movimiento............58 Figura 4.12Uso de ActiveHome y husos horarios para controlar luces ......................62 Figura 4.13(Superior) Conexion caja/interruptor/carga. (InIerior) Caja/carga/interruptor .......................................................................................64 Figura 4.14Modulos de lampara con regulacion de brillo 2 y 3 cables ......................65 Figura 4.15Forma de seal de salida luego de pasar por el modulo receptor. ............67 Figura 4.16(A) Conexion del modulo de 2 cables a una red monoIasica 3-hilos. (B) Modulo de 3 cables.....................................................................................................68 Figura 4.17Acople pasivo de Iases: circuito y esquema de conexion.........................73 Figura 4.18Acople y repetidor de Iases: circuito y esquema de conexion..................74 Figura 4.19Acople pasivo, esquema de conexion a la caja de disyuntores.................76 Figura 4.20Conexion correcta a disyuntores...............................................................77 Figura 4.21Sistema de 3 paneles, 1 principal y dos secundarios. ...............................78 Figura 4.22Conexion de 3 vias, interruptor-interruptor-carga ....................................87 Figura 4.23Modulo maestro de 3 cables, 3 vias conectado a interruptor esclavo.......88 Figura 4.24Alambrado Esclavo-Maestro-Carga .........................................................89 Figura 4.25Conexion de 3 vias, interruptor-carga-interruptor ....................................90 Figura 4.26Alambrado Esclavo-Carga-Maestro .........................................................90 Figura 4.27Conexion de 3 vias, carga-interruptor-interruptor ....................................91 Figura 4.28Alambrado Carga-Maestro-Esclavo .........................................................91 Figura 4.29Conexion de 3 vias, carga-interruptor-interruptor (divididos)..................92 Figura 4.30Alambrado Carga-Maestro/Esclavo (dividido).........................................92 Figura 5.1Equipo controlado por termostato.............................................................97 Figura 5.2Valvula con temporizador X-10 ...............................................................98 Figura 5.3Detector de humedad X-10.......................................................................98 Figura 5.4Gestion de sistema X-10 avanzado.........................................................104 Figura 5.5Esquema Iuncional de un sistema inteligente de X-10...........................112 Figura 5.6Modelo de capas OSI del sistema inteligente de X-10...........................114 x INDICE DE TABLAS Tabla 5.1Tabla de codiIicacion de dispositivos y Iuncion|13|......................................23 Tabla 5.1Tabla de equipo domotico disponible para automatizacion........................122 xi NOMENCLATURA ACCorriente alterna ACTTecnologias avanzadas de control APIInterIaz de programacion de aplicaciones CADConvertidor Analogico-Digital CM11AInterIaz para computadora X-10 110V CM11KInterIaz para computadora X-10 220V CP290 Controlador unidireccional X-10 CR230 Repetidor de seal CR231/4Repetidor de seal con posibilidad de ignorar seales repetidas DCCorriente directa DD-1002 Mando a distancia 8 en 1 RF/IR - X10DD-1003 Mando remoto mixto RFDD-1004 Mando remoto por radio IrecuenciaDD-1005 Mini mando llavero RF-X10DD-1008 Maxi controlador con cableDD-1011 Programador Mini Timer - X10 DD-4001Alarma activada por radio Irecuencia DD-4006Detector de movimiento por radio Irecuencia DD-6006 Mando a distancia PC Multimedia con ratonDLLLibreria dinamica de enlazado xii DVDDisco digital versatil EIBInstalacion de bus europeo GSMSistemas de comunicacion global movil HPCaballos de Iuerza IPProtocolo de Internet IR InIrarrojo LSBBit menos signiIicativo MP3MPEG Audio de capa 3 MSBBit mas signiIicativo OEMCreador de componentes electronicos originalesOSIInterconexion de sistemas abiertos PAM01/21Modulo para electrodomesticos PAT01 Receptor de seal X-10 por radio Irecuencia PCComputadora personal PHC01Minicontrolador X-10 PHC02Maxicontrolador X-10 PHC05Controlador teleIonico X-10 PHR04/03Transmisor de control remoto PINNumero de identiIicacion personal PLCComunicacion por red electrica PLM01/21Modulo de lampara PLW01Modulo interruptor con control de intensidad 1via xiii PLW02Modulo interruptor con control de intensidad 2vias PSC04/PL513 Controladores unidireccionales PSC05/TW523 Controladores bidireccionales PSH01 Modulo reIlector con sensor inIrarrojo de movimiento. PSM04Modulo receptores de rosca RFRadio Irecuencia RJ-11Conector para cables teleIonicos RS-232Estandar de comunicacion por puerto serie llamado tambien V.24 SR731 Repetidor de seal X10 SSLCapa de sesion seguraTCP/IPConjunto de protocolos de comunicacion de redesX10Nombre de la tecnologia de comunicacion X-10Nombre del protocolo de comunicacion xDSLLinea digital al abonado XPCPAcople pasivo de Iases XPCRRepetidor y acople de Iases XPDF Modulo iluminacion lineal con control de intensidad XPFFiltro para ruido activado por disyuntor XPFM Modulo iluminacion no lineal sin control de intensidad XPNRReductor de ruido XPPFFiltro para ruido residencial XPTRIndicador de calidad de seal xiv RESUMEN Enestearticulosedescribeunprotocolobasadoencorrientesportadoraspara transmitirsealesdecomando,denominadoX-10.Seestudiasusprincipiosasicomola utilizacion del mismo para desarrollar aplicaciones domoticas que no requieren de cableado extra. Se identiIican los dispositivos elementales que conIorman un sistema domotico, asi como una guia de como instalar los modulos y posibles problemas que se pueden enIrentar al implementar soluciones basadas en X-10. Lagranimportanciaquetieneladomoticaeneldesarrollodesistemasde iluminacionycontroldecaleIaccion,irrigacion,entreotros,demaneraeIicientee inteligente, es lo que hace este protocolo tan atractivo. La capacidad de controlar cualquier dispositivo electronico incluso via 'web o teleIono hace del sistema una herramienta muy util. Sin embargo como se detalla, entre sus limitaciones esta la poca seguridad, la carencia de deteccion y correccion de errores e incluso su baja velocidad de transIerencia. Esto hace que elsistema sea pocorecomendablepara aplicaciones importantes querequieran de alta seguridad en la transmision y sensible a la perdida de datos. Enestedocumentoseexponeunaposiblesolucionaalgunasdeestasdesventajas, medianteelusodetecnologiasmasrecientesparaayudarenelciIradodelosdatos transmitidos,dandoconIiabilidadalassealestransmitidas,yproporcionandoalsistema deteccionycorrecciondeerrores,asicomoprevenciondecolisiones,estograciasala incorporacion de los protocolos TCP/IP yGSM. SepuededecirqueesposibledarlealsistemaX-10caracteristicasavanzadaspara aumentarsueIicienciayseguridad,revitalizandoelprotocoloydandoleutilidadmas acorde a las necesidades actuales. 1 CAPITULO 1: Introduccin En el pasado, la automatizacion de algunos elementos en las residencias tales como lailuminacion,ventilacionysistemasdealarmas,hatenidobuenaacogidaenIamiliasde claseeconomicaaltasdepaisesdesarrollados.Conlosavancesquesehanrealizadoenel sector tecnologico a nivel mundial, los dispositivos electronicos se han abaratado hasta un punto que, se ha vuelto de Iacil acceso para la clase media. Por lo que no es diIicil aIirmar que la tendencia actual apunta hacia la promocion de estos servicios entre la clase media.EnpaisescomoelnuestronoesmuyIrecuenteencontrarsistemasde automatizacion avanzados. Sin embargo, soluciones de este tipo atractivas para los usuarios hansidolosarticulosdeseguridad,inclusolosdispositivosdeentretenimientoparael hogar han tenido un crecimiento enorme. LaempresaSmartHomeInc.,hasidopioneraenlaautomatizacionderesidencias, eneldiseoyIabricaciondedispositivosparaesteIin.ConIormemasIabricantesde productoselectronicosimportantessevayanincorporandoaldiseoyIabricacionde dispositivos,lasoportunidadesempresarialesselocalizaranenlainstalaciony mantenimiento de estos sistemas.Pordicharazonnaceunprotocolocomercialdenominado'X-10,cuyoobjetivo radica en la uniIicacion de la comunicacion entre dispositivos electronicos, utilizando como mediodetransporte,laredelectricadelasresidencias.Esteprotocolonoesnuevo,pero muy poco conocido por muchos, a pesar de su gran potencial para aplicaciones de utilidad. 2 Porestarazon,enesteproyecto,sepensoanalizarlasprincipalesventajasy desventajasdedichatecnologia.Ademassedetallorecomendacionesdediseopara implementar sistemas de automatizacion, economicamente accesible para Iamilias de clase media.Porultimo,seexplicoquedispositivoscontroladosviaX-10puedenseroperados desde computadores, e incluso via remota desde Internet. 1.1Objetivos El desarrollo del proyecto se baso en el cumplimiento de las siguientes metas 1.1.1Objetivo general Estudiarlosprincipiosenquesebasalaconstrucciondecasasinteligentes,dictar pautas para diseo y presentar un modelo de automatizacion de residencias, orientado aconectividadmediantetecnologiasdecorrientesportadoras(PLC,'PowerLine Carrier), bajo el protocolo X-10. 1.1.2Objetivos especficos 1.Estudiarelprincipiodeladomotica,yloselementosbasicosdelascasas inteligentes. 2. Analizar las ventajasydesventajas del protocolo de comunicacion dedispositivos electricosX-10,einvestigarsobreproductosquecumplenconlosestandaresdel mismo. 3 3.Considerarlaviabilidaddelastecnologiasdeconectividadinternasdelas residencias(PLCatravesdeX-10)ylaconexionconelmundoexternomediante tecnologias de comunicacion. 4. Establecer pautas de diseo y recomendaciones para un sistema de automatizacion, propiciando que el mismo sea viable economicamente. 5.DetallarcomocontrolarunsistemainterconectadobajolatecnologiaX-10via computadora de manera automatica, y como hacerlo remotamente via Internet. 6. Investigar otros posibles usos que se le puede dar a este tipo de tecnologia para un Iuturo. 1.2Metodologa LoprimeroqueserealizoIueunestudioteoricoconrespectoalprotocoloX-10. Debido a que se trata de una tecnologia poco explotada, la principal Iuente de consulta Iue por medio de Internet, ya que existe poco material bibliograIico de este tema a disposicion.LospionerosenlatecnologiaX-10sonPhillipKingerryyEdCheung,siendoel primerouningenierodeACT,empresadedicadaalaautomatizacionderesidenciasyel ultimouningenieroquetrabajaparalaNASA.Lapartedediseo,cableadoyacoplede IasesIuerealizadobasadoenguiashechasporPhillipKingery.Ylapartedemanejode motores y cargas no lineales esta soportada por las explicaciones del Dr. Ed Cheung. 4 Semostrounesquemadeunhogarinteligente,equipadodedispositivos electronicos automatizados controlables por medio de X-10 desde un ordenador, tales como camarasdevigilancia,sensoresdemovimiento,luces,equiposdeentretenimiento,entre otros. Se investigo las caracteristicas electricas de la transmision de comando por X-10y elmodoenqueoperaesteprotocolo.Comolostiemposdetransmisiondelmismo,que resultan importantes a la hora de pensar en mejoras de la tasa de transmision. Ademas de la codiIicacion utilizado por el protocolo. Tambien se describio el entramado de los paquetes de inIormacion en que se transmite los comandos.SeguidamenteseidentiIicaronlostiposdedispositivoscomunesparaunsistema domotico,ysus caracteristicas, especiIicando tipos decargaycapacidadmaxima a la que pueden operar los elementos. Tambien se toca el tema de Iiltrado deruido en los sistemas electricos,yaqueesteesunodelosproblemasmasIrecuentesylaprincipalcausaporla que muchos dispositivos operan de manera no deseada.UnavezidentiIicadosloselementos,seprocedioaexplicaraunniveldetallado comoserealizanlasconexionesdelosmodulosylosposiblesproblemasquesepueden encontrarduranteelproceso,asicomolamaneradesolucionarlos.Lasconsideraciones mas importantes mencionadas son la seleccion de dispositivos de acuerdo al tipo de carga a controlar, la relacionseal a ruidoyla atenuacion en el cableado electrico, la importancia deunbuenacopledeIasesytiposdeconIiguracionesdecableadodeiluminacionpara modiIicarlos mediante X-10. 5 Se hablo de los multiples problemas que se generan con las cargas inductivas, tanto motorescomoiluminacionIluorescenteucualquierotrotipoqueinvolucrebalastroso dispositivos con transIormadores.Lainteroperabilidaddelprotocolopormediodeuncomputadoresloquehace versatil a esta tecnologia. Las instrucciones que se envian a los dispositivos se realizan por puerto serialyson Iacilmente programablesen cualquier lenguaje, dandoleal protocolo la capacidad de control inteligente por medio de soItware. SeidentiIicaronlasventajasdelusodeestatecnologiaenlosresidencias,por ejemploparaelahorrodeconsumoelectricodelaresidencia,einclusoaIavordela seguridad de la misma. Tambien se detalla las desventajas mas notables del sistema estudiado, y se propone unamejoraalmismoutilizandodispositivosdeayudacomotarjetasinteligentespara asegurarlainIormacionquesetransmiteporlaredodispositivosparamejorarlatasade transIerencia. SeproponeunmodeloIuncionalparadarlealsistemadomoticolacapacidadde gestioninteligente,medianteredesconprotocoloIPyayudadesoItware.Estemodelose basaenunapropuestaporelingenieroJ.C.Cuevas,IuncionariodelInstitutoEuropeode Estandares en Telecomunicacion, ETSI, por sus siglas en ingles. 6 CAPITULO2:LatecnologaX-10paraautomatizacinde residencias 2.1Historia de la tecnologa X10 12] y 14] ElX10essinonimodeautomatizacionderesidencias.AlutilizarlaplataIormade comunicacionesqueesteposee,sepuedecontrolartantoiluminacioncomomuchosotros dispositivoselectronicos.ElX10utilizaelcableadodeunaestructuraparatransmitiry recibir seales de comando. Esta comunicacion por la red electrica, hace que la instalacion sea Iacil y sin mayor impacto economico, ya que no se necesita cableado extra. LasraicesdeX10estanenunacompaiallamadaPicoElectronics,originariade Glenrothes, Escocia. Pico Electronics Iue Iundada en 1970 por un grupo de ingenieros que en ese entonces laboraban para la empresa General Instrument Microelectronics (G.I. siglas en ingles).Todo inicio con la idea de desarrollar un circuito integrado unico para controlar una calculadora. En ese entonces las calculadoras existentes utilizaban al menos cinco de estos circuitos.Posteriormentebasadosenesteconcepto,disearonunaampliagamade calculadorasqueIueronIabricadasporG.I.ycomercializadasporcompaiascomo Bowmar, Litton y Casio. Al bajar los precios de las calculadoras, los diseadores se vieron en la necesidad de buscar nuevas tecnologias. 7 Asi en 1974 presentaron la idea de un cambia discos que seleccionaria las pistas en un disco de vinil. Ellos mismos disearon el producto en su totalidad. Formaron una nueva empresallamadaAccutracLtd.,unaasociacionentreBSR(BirminghamSound Reproducers,luegoconocidocomoBritishSoundReproduction)yPico.BSRIabricoel cambiadordediscos,llamadoAccutrac2000,ypasoalaIabricaciondevariosmodelos desarrollados por Pico. ElexitodelosproyectosAccutracIinanciaroneldesarrollodelasiguientegran idea. El Accutrac tenia muchas caracteristicas unicas, la mas sobresaliente era el hecho que podiaserteledirigido.Utilizabauntelecomando'ultrasonicodesarrolladoporPico,que constituia toda una novedad para los aos setenta.El mando a distancia del Accutrac Iue el que propicio el deseo de controlar las luces yloselectrodomesticosconmandosadistancia.Asien1975elproyectoX10Iue concebido.Sunombrenacedelhechodequeyahabia8proyectosdiIerentesde calculadoras y Accutrac constituia el proyecto X9. LaideasebasabaenutilizarlainstalacionelectricaexistenteACparatransmitir seales, y asi controlar luces y electrodomesticos. Los circuitos integrados se desarrollaron en un periodo de tres aos, y se realizaron extensas pruebas en una casa alquilada durante un ao en Roslyn, Long Island, NY.Luego de muchos experimentos, se encontro que el sistema Iuncionaba bien durante el dia, pero cuando los inquilinos llegaban el mismo dejaba de Iuncionar. 8 Laraizdelproblemasedebiaalruidoenlalinea,cuandolosinquilinos utilizaban otros electrodomesticos, este aumentaba hasta tal punto que el sistema no lograba distinguir comandos del ruido.AsiIuecomoestablecieroncomosolucionaesteproblemasincronizarlas transmisiones de la linea de conduccion electrica con el punto de cruce cero de la linea, ya que en este momento es cuando se presenta menos ruido en la misma.ElX-10hizosuaparicionen1978enEstadosUnidos.RadioShackIueelprimer cliente.RadioShackesinclusohoydiaunodelosminoristasmasgrandesdeproductos X10.Luego,seIormounasegundasociedadentrePicoElectronicsyBSR,alque llamaronX10Ltd.Asiacordarondarlenombrealanuevatecnologiacomo'ElSistema X10 BSR. Paraeseentonces, elsistemaconstaba de unaconsola decomandos de 16 canales, un modulo de lampara,yunmodulo para los electrodomesticos. Posteriormente se agrego un modulo para el interruptor de pared. Un ao despues se creo el primer reloj automatico X10. UnhitosigniIicativoenlaindustriadeautomatizacionIuelapresentaciondel 'Homeminder GE en 1984, cuyo desarrollo y Iabricacion estuvo a cargo de Pico/X10 para General Electric (GE). Se trataba de un paquete un poco mas grande que una tele por cable. SeconectabaalatelevisionyseoperabamedianteunmandoadistanciaIR.Ponia representacionesgraIicas de lamparasyelectrodomesticos enla pantallade la televisiony 9 se podia controlar toda la casa desde la television y tambien desde teleIonos exteriores. En ese tiempo, el equipo se comercializaba por unos $500 (incluyendo los modulos). Este primer modulo podia controlar cualquier dispositivo a traves de la red electrica domestica (120/220V y 60/50Hz) modulando pulsos de 120KHz (0 sin pulso, 1 pulso). Conunsimpleprotocolodedireccionamiento,podianserlocalizadosuntotalde256 dispositivos en la red. El protocolo soporta 16 grupos de direcciones denominados codigos decasa(desdelaA`alaP`),yotras16direccionesparacadacodigodecasa, denominadas codigos de unidad. La comunicacion se realizaba por cadenas de control que son sucesiones de unos y ceros que completaban los comandos.Ensuprimeraversiontansoloexistianseisoperaciones:encender,apagar, aumentar,disminuir,todoapagadoytodoencendido.Estassealessonrecibidasentodos los modulos pero solo el modulo con la misma direccion que la indicada en el mensaje de controlrealizaraalgunaoperacion.Elmensajecompletotiene48bits.Posteriormente,los codigosdeoperacionIueronextendidosa256conunacabeceraespecial,eincluso,la cantidad de inIormacion que porta un mensaje puede ser mayor de 48 bits, hasta dos bytes mas, si es usado el codigo de datos extendidos en la cabecera de control del mensaje.EsteproductonotuvomayoracogidaporlosconsumidoresyaqueGEenese momento tenia un mercado orientado a televisores, por lo que se cerro esa division en GE. Pico/X10 volvio a comprar los derechos del 'Homeminder a GE, lo redisearon, y lo vendieron a RadioShack. Este lo lanzo al mercado por $59.99, pronto se vendio mas de 400.000 modulos. 10 La idea del 'Homeminder aparecio gracias a la primera interIaz de ordenadores del mundo para el ordenador 'Mattel Aquarius.Esta derivo en el CP290, que es todavia uno de los productos de X10 con mas exito. Ahora se ha visto opacado por el CM11A de X10, una version de dos vias con un programa para computadora llamada 'Activehome, mas poderoso y avanzado.HoyX10eselIabricantemasgrandedesistemasdeseguridadsincableycon instalacionpropia.En1995X10instalosupropiaestaciondecontrolllamada'ORCA Monitoring Services en Seattle, Washington.Actualmente se tienen productos como el 'MouseREMOTE, sin cable, que permite controlar una computadora personal desde cualquier parte de la habitacion. Tambien existe el sistema de 2.4GHz 'Audio/Video Anywhere, que permite revisar el correo electronico, navegarenlinea,ojugarenunacomputadora,yalmismotiempoobservarlasalidade video y audio en una pantalla grande del televisor en otra habitacion.Aestosdesarrollossiguieronlasversiones'DVDAnywherey'MP3Anywhere que permiten enviar peliculas 'DVD y Iicheros de musica 'MP3 desde una computadora altelevisor o sistema de estereo via 2.4GHz.Masrecientementeseadaptoestesistemainalambricoparacamarasminiaturaque permiten monitorear con audio y video lo que esta sucediendo dentro o Iuera de residencias en cualquier televisor sin cables. ElprotocoloX10,sebasaenlatransmisiondeinIormacionatravesdelared electrica, aporta indudables ventajas, sin embargo, tiene una serie de puntos oscuros que lo hacen poco eIicaz.LaIalta de conIirmacion de que una operacion se ha llevado acaboes 11 una de ellas. A esto se suma la baja velocidad de transmision, reducida a un bit por ciclo de corriente, es decir, a 50 o 60 bps; y el que no exista una proteccion de la inIormacion. Sin embargo,laIuncionalidadqueaportaesteprotocoloasicomolaIacilidaddesuusoe instalacion lo han mantenido vivo hasta hoy en dia. 2.2Caractersticas de la tecnologa 2.2.1Comunicacin entre plataformas distintas LoscontroladoresqueseutilizanparaX-10sonmuyIlexibles,ypermitenla intercomunicacion entre estas tres plataIormas: a)InIrarrojo:aunquenoesmuyeIiciente,yaqueesmuydireccionalyrequiere'linea vista,seconsideraapropiadocuandoseexperimentamuchainterIerenciaporradio Irecuencia. b) Radio Irecuencia: es mucho mas Ilexible ya que es inalambrico, y no requiere linea vista. c) PLC, transmision por red electrica: el medio de transporte es el tendido electrico dentro delasresidenciasuoIicinas.Medianteelcableadoyaexistente,seenviansealesde controldirectamentealosreceptoresqueseencuentranconectadosalacargaacontrolar. (Smarthome) LaIlexibilidaddeloscontroladoresyreceptorestambiensevenbeneIiciadossise sabe escoger bien los distintos tipos, dependiendo de las necesidades. Ya sea que se quiera 12 movilidad(RF),ositiosIijos(depared),osisepreIierecontrolautomatico,sedeberia optar por controladores para computadoras. Para asegurarel rendimiento optimo de la tecnologia X10, hay que escoger bien la plataIormaquesevaautilizarenlainstalacion.Existendosdispositivosqueayudana mejorar la seal que se transmite por la red electrica: XPCP:Acoplepasivo,creadocomounenlaceentrelasIaseselectricasenunainstalacion hasta de 3000 pies cuadrados. XPCR:Repetidordeacople,diseadoparaacoplarsehastatresIasesyrepetirseales validas de X10, tambien puede ampliIicar la seal para instalaciones mas grandes. 2.2.2Filtrado del ruido en la red elctrica (XPPF/XPF/XPNR) ElprotocoloX-10,requieredeausenciadecontaminacionenlaredelectricapor partedeotrosdispositivoselectricosconectadosalared.Elruidoenlaredhacequelos dispositivosnoIuncionenadecuadamente.Porejemplounalamparapuedeentenderun comandoparaencenderundispositivo,sinembargounavezencendido,lalampara consumeenergia,porloquelaenergiadelreceptorpuedenosersuIicientepara diIerenciarse del ruido en la red electrica, lo que causa que no pueda operar normalmente, dicho dispositivo puede no apagarse cuando se le envie una seal de apagado. 13 ElruidoenlosdispositivossepuededetectarutilizandoelXPTT(transmisorde seal de prueba) y el XPTR (indicador de la calidad de la seal). LaIigurasiguientemuestralosdosdispositivosqueseutilizanpararealizarla prueba. Figura 2.1Dispositivos para detectar ruido en la red elctrica (XPTR/XPPT)22] XPPF: Filtro de enchuIe, elimina el ruido en la red. Basicamente, este dispositivo se utiliza cuandosedetectaqueunodelosdispositivosestasiendoaIectadoporelruidoenlared electrica, o cuando el dispositivo a controlar es el que esta generando la interIerencia. 14

Figura 2.2Filtro XPPF para uso residencial11] XPF:Filtrodealambrar,esesencialmenteelmismoIiltroqueelXPPF,soloqueestese utilizasieldispositivoquesequiereIiltrarnoesdeenchuIe,sinoqueesactivadopor disyuntores o cualquier otro tipo de cableado.|22| XPNR: Reductor de ruido, se utiliza cuando no se puede localizar el ruido en el sistema o este es intermitente. Figura 2.3Filtro XPNR para reducir ruido17] 15 2.3Generalidades del sistema X-10 y sistemas domticos El X-10 es una tecnologia para automatizacion de residencias. Esta se aprovecha de lasinstalacioneselectricasyaexistentesparatransmitirorecibircomandosviacorrientes portadoras. Paralograrestacomunicacion,existeenelsistemauntransmisor,queesel controlador del sistema. Este dispositivo es el que emite las seales de comando, ordenando a otras unidades realizar tareas especiIicas cuando se requiera. Luego esta el receptor, que esel dispositivo previamente conIigurado, que escucha la orden, y la ejecuta si dicha orden va dirigida a el. Eltransmisorocontrolador,estadiseadoparaemitircuandoseanecesario,una seal de comando cuando detecte un cruce por cero en la red electrica. Para ello cuenta con un periodo hasta de 200us desde el instante que detecto el cruce para emitir la orden. Esta ordenseemitemedianteunosciladordentrodeltransmisor.Esteosciladorseactivapor 1milisegundo, produciendo una raIaga de alta Irecuencia montado sobre la portadora de la red,estaraIagasimulaununologicoyestransmitidatresvecescadamediociclo,para asegurarquelasealseaclaraparalastresIases,enelcasodeunsistematriIasico.La ausencia de dicha raIaga constituira asi un cero logico para el sistema.Duranteelotromediociclo,setransmiteelmismovalorperoenlogica complementaria.Asisienlaprimeramitaddelciclosetransmitioun'1logico,enla segunda parte se transmitira un '0 logico, y viceversa. 16 Eltransmisorsecomunicaindistintamentecontodoslosreceptoresqueestan conectados a la red electrica, por lo que cada uno de estos esta conIigurado con un codigo de residencia y de unidad respectivo, como etiqueta de identiIicacion.Asi, el transmisor, antes de enviar la orden a ejecutar, anuncia previamente cual de los dispositivos debe ejecutar la orden que va a dar posteriormente. Uncomandodeestostarda11ciclosdelasealelectricaentransmitirse,2ciclos paraindicareliniciodelatransmision,4paraindicarelcodigoderesidencia,y5para indicar el codigo de unidad.Similarmente, la orden aejecutar, vacompuesta del inicio de transmision, el codigo de residencia y la Iuncion que se quiere realizar. Por deIecto estos mensajes se transmiten dos veces, asi que en total el mensaje tarda 22 ciclos de reloj. Luego de transmitirse dos veces se deja una pausa de tres ciclos antes de enviar cualquier otro mensaje. Este proceso se explicara mas detalladamente en la proxima seccion. Cuandosehabladeautomatizacionderesidencias,utilizandoelcontroladoro transmisor de que se mencionaba, se puede controlar mas de un elemento a la vez. Se puede programardispositivosparaqueseactivenenunmomentodeterminado,oantealgun evento preestablecido.Un ejemplo de como se puede implementar el protocolo X10 para automatizar una residenciasemuestraenlaIigurasiguiente.EndichaIigura,utilizandountransmisor,se puedecontrolarlailuminaciondelaresidencia,paraqueestaseactiveodesactive,por ejemplo, a una hora especiIicada, o cuando el detector de luz llegue a un nivel en el cual ya se considere que es de noche o tambien cuando detecte movimiento. 17 Tambienpodriacontrolarselatemperaturadealgunahabitacion,yactivarelaire acondicionado o la caleIaccion cuando la temperatura dentro del cuarta haya subido o caido a un nivel determinado. Figura 2.4Ejemplo de un sistema de automatizacin5] La Iigura anterior es una de las pocas aplicaciones que se pueden implementar con losdispositivosexistentes.Enlossiguientescapitulosseexplicarayproporcionarael conocimientonecesarioparallegaradisearymontarunsistemacomoelpreviamente mostrado. EldispositivomasimportanteeslainterIazentrelaPCylaredelectrica.La conexion a la PC se realiza a traves del estandar RS-232, ampliamente diIundido y con gran 18 abundanciadesoporte,hardwareysoItware.Unesquematipicodeunsistemadomotico gestionado por computadora se muestra en la siguiente Iigura. Figura 2.5Esquema de gestin por computadora La mayoria del soItware comercial usado para tratar con los dispositivos X10, tienecaracteristicasmuylimitadas,permitiendounicamentelaprogramacionyactivaciondealgunasIuncionesaunahorapreIijada.Enninguncasoexistela posibilidad de interaccionentreelementosdelared.Porotrolado,existendiversasaplicaciones particularesysolucionesamedida,quenormalmenteadaptanel soItware existente a unanecesidadconcreta,peroquenopuedenserconsideradascomosistemascompletoso arquitecturas orientadas a dar soluciones globales. 19 2.4Teora de transmisin X10 por red elctrica13]16]

ElprotocolodecomunicacionutilizadoporelX10esunaraIagaderadio Irecuencia, que representa codiIicacion binaria, esta se superpone en los 120VAC de la red electrica del ediIicio. Existen dos controladores principales: -ElPSC04,tambienconocidocomoPL513,esunainterIazdeacopleelectrico unidireccional que se utiliza para transmitir comandos validos de X10 a traves de la red electrica. -El PSC05 o TW523, es una interIaz de acople electrico que puede ya sea transmitir o recibir seales X10, es decir bidireccional. Lasealseinyectajustamentedespuesquelasealelectricasenoidal(de60Hz) cruce por cero. Esta seal portadora es de alta Irecuencia, de unos 120Khz (sincronizado al cruceporcerodelasealelectrica).Estasealesentoncestransportadaporlaondaalos receptores de X10 que estan conectados a la carga que se desea controlar.Elobjetivoes transmitirlomascercanoalcruceporcero,comoseaposible,hasta un maximo de 200s del cruce por cero. Ambos dispositivos, el PSC04 y el PSC05 emiten una onda cuadrada con un retardo maximode100sdelcruceporcero.Elretardomaximoentrelasealenvolventede entrada y la raIaga de 120kHz de salida es de 50s. Esto se muestra en la Iigura 2.6. 20 Figura 2.6Temporizacin de la seal del PSC04/0513] Un 1 logico es representado por una raIaga de 120kHz por un periodo de 1ms en el cruce por cero, y un 0 logico es representado por la ausencia de la misma raIaga. El PSC04y el PSC05 modulan su entrada con 120kHz, por lo que solo se requiere aplicarlaenvolventede1msasusentradas.Estasealde1ms,tienequesertransmitida tresvecesparacoincidirconelcruceporcerodelastresIases,enelcasodeunsistema triIasico.EnlaIigurasiguientesemuestralarelaciondetiemposdelastresraIagas emitidas. Figura 2.7Relacin de tiempos de la seal de entrada emitida13] 21 La transmision completa de un codigo se tarda once ciclos de la linea. Los primeros dos ciclos son la representacion del inicio de transmision. Los siguientes cuatrociclos son elcodigodeidentiIicacion(housecode)ylosultimoscincociclosrepresentanelcodigo unidad o de Iuncion dependiendo del caso.Elbloquecompleto(codigodeinicio,codigodeidentiIicacionycodigode unidad/Iuncion) debe ser transmitido siempreengrupos de doscon 3 ciclosde separacion entrecadapar,aexcepciondelasIuncionesdebrilloyatenuacion,quesontransmitidos continuamenteyalmenosdosveces,sinseparacionentreloscodigos.Estoes,entrecada par de codigos de 11bits (sin separacion entre ellos), debe haber 3 ciclos de 'silencio. En elcasodedoscodigosyaseadebrillooatenuacion(brillo-brillo-brillooaten-aten-aten), estos se transmiten continuamente sin espacios entre cada conjunto de 11bits. Sin embargo, entrecodigosdistintos,siesnecesarioelsilencio,esdecir,entrebrilloyatenuaciondebe existir el espacio. Figura 2.8Estructura del cdigo transmitido por la red13] 22 Encadabloquededatos,cadacuatroocincobitsdecodigo,sedebetransmitiren logicacomplementariaalternandosecadamediociclodelaredelectrica.Esdecirsienel primermediociclosetransmiteunaraIagapor1ms(1logico),nosepuedetransmitirla mismaraIagaenlasegundamitaddelciclo(0logico).Estosemuestraenlasiguiente Iigura. Figura 2.9Codificacin de la transmisin de una instruccin13] La tabla que se muestra a continuacion es la tabla de verdad utilizada para transmitir loscodigosdeidentiIicacionydeIuncion/numero.ElcodigodeiniciosedeIinesiempre como1110,eselunicocodigoquenosiguelaregladelogicacomplementariaalternada cada medio ciclo. 23 Tabla 5.1Tabla de codificacin de dispositivos y funcin13] Cdigos de dispositivosCdigos de funcin H1H2H4H8D1D2D4D8D16 A0110101100 B1110211100 C0010300100 D1010410100 E0001500010 F1001610010 G0101701010 H1101811010 I0111901110 111111011110 K00111100110 L10111210110 M00001300000 N10001410000 O01001501000 P1100 1611000 Todas las unidades apagadas00001 Todas la luces encendidas00011 Encendido00101 Apagado00111 Atenuacin01001 Brillo01011 Todos las luces apagadas01101 Cdigo extendido01111 (1) Solicitud de respuesta10001 Respuesta recibida10011 (2) Preconfiguracin de atenuacin101X1 (3) Datos extendidos (analgico)11001 Estado encendido11011 Estado apagado11101 Solicitud de estado11111 (1) 'Solicitud de respuesta (hail request) es transmitido par ver si existen emisores deX10enelrangodeoperacion.Asisepuedenasignarcodigosdistintossiserecibe una seal de 'respuesta recibida. 24 (2) EnpreconIiguraciondeatenuacion,elbitD8representaelMSB(digitomas signiIicativo) y H1, H2, H4 y H8 son los LSB (bits menos signiIicativos). (3) Elcodigoextendidodedatos,esseguidode8bitsquepuedenrepresentar inIormacionanalogica(luegodepasarporunCAD).Nodebeexistir'silencios entre datos extendidos, y datos actuales, tampoco entre bytes de datos. Los primeros 8bits(1byte)puedenserusadosparaindicarcuantosbytesdedatossiguen.Sise dejan'silenciosentrelosbytesdedatos,estospuedenserinterpretadoscomo instruccionesporlosmodulosreceptoresyprovocarIuncionamientoerroneo.El codigo extendido se utiliza para representar codigos adicionales, y permite expandir a mas de los 256 codigos ya existentes. 2.4.1Temporizacin de la transmisin El PSC04/05 emite una seal cuadrada cuando detecta el cruce por cero, esto se da dentro de un rango de 100s desde que se cruza por el cero de la linea. La seal envolvente en la salida del equipo manuIacturado (OEM) como respuesta se da entre el rango de 50s. La seal envolvente debe ser de 1ms como se indica en la Iigura. 25 Figura 2.10Diagrama de temporizacin de la transmisin13] Latransmisiondebesersincronizadaalcruceporelcerodelalinea,ylomas cercana al cero verdadero como se pueda. El PSC04/05 esta diseado para ser conectado a circuiteriademicroprocesadoresquetengansalidasdecodigoenX-10sincronizadosal cruceporcerodelalineaAC.Porello,esnecesarioproveeralequipomanuIacturadola reIerencia de cruce por cero. 26 GeneralmentelosmicroprocesadorestienensuIuenteaislada,esteaislamientoes importanteysedebemantener,porestonosedebeutilizarelcircuitoparaactivarel controlador X-10 usual, ya que este puede reIerenciar el circuito del equipo manuIacturado a la linea AC. Tambien se debe evitar utilizar el secundario del transIormador para activar ya que es muy probable que existan desIases. Por lo que hay que crear una reIerencia optoacoplada de 60Hz. Unasealde60HzdeoptoacopleesgeneradaporelPSC05/04,porloquelos equiposmanuIacturadosdebensersincronizadosalcerodeestaseal.Elequipo manuIacturadogeneraasuvezuncodigodeenvolventedeX-10queesaplicadoal controlador PSC0x, que modula la envolvente de 120kHz, y la acopla capacitivamente a la linea AC. a)Sealdeentradaoptoacoplada(haciaelPSC04/PSC05):lasealdeentrada requerida del equipo manuIacturado es la seal 'envolvente del codigo en X-10. Unasealenaltopor1mscoincidenteconelcruceporcerorepresentaun1 logico(binario)yhabilitaunosciladorde120kHzenlasalidadelcircuito, transmitiendo la raIaga hacia la linea AC por 1ms. Unasealenbajopor1mscoincidenteconelcruceporcerorepresentaun0 logico (binario) y deshabilita el oscilador de 120kHz en la salida del circuito. 27 b)Seal de salida optoacoplada (del PSC0x): el estado 'X-10 recibido en la salida del PSC0xcoincideconelsegundoperiododecadatransmisionporX-10.Estasalida eslaenvolventedelaraIagade120kHzrecibida.Sololaenvolvente correspondiente a la primera raIaga de cada grupo de 3 seales se hace disponible a la salida del PSC0x (ya que los otros dos son repeticiones para un sistema triIasico). Figura 2.11Comando ~X-10 recibido en el PSC0x13] Figura 2.12 Diagramas de temporizacin de la recepcin13] 28 CAPITULO 3: Elementos bsicos de los sistemas X10 3.1Controladores Los controladores transmiten uno de las 256 posibles combinaciones de codigos del X10. Estos se representan como dos perillas, similares a las mostradas en la Iigura.Una de A a P que constituye el codigo de casa y la otra de 1 a 16, que indica el codigo de unidad. Figura 3.1Controladores hasta 256 posibles cdigos13] Existen seis Iunciones basicas de los comandos de X10: encendido, apagado, brillo, atenuacion, todas las luces encendidas y todas las unidades apagadas. Losdispositivospuedensercontroladosporvariosmedioscomosehabia mencionado, ya sea controladores alambrados, de enchuIe, o inalambricos. 3.1.1Controladores manuales Sonloscontroladoresmasbasicos,simplementeseconectayestadisponiblepara ser manipulado manualmente por el usuario mas cercano. A continuacion solo se describen algunos de ellos, puesto que existen muchos mas. 29 PHC01: Minicontrolador, brinda acceso directo a unidades del 1 al 4 o del 5 al 8, todos con el mismo codigo de letra (A a P). Permite enviar los 6 comandos basicos. PHCO2:Maxi-controlador,escapazdecontrolartodaslasposiblescombinacionesde unidades,simultaneamente,del1-16paradispositivosconelmismocodigodeletra. Ademas puede transmitir multiples comandos simultaneamente. Figura 3.2Controladoresmanuales PHC01 y PHC0223] 3.1.2Controladores por telfono ElcontroladorteleIonicoPHC05permiteoperarconosinunacontestadora teleIonica,partiendodelasuposiciondequeelcontroladormismoseraelquecontestela llamada.Estecontroladorpermiteencenderhasta10lucesyelectrodomesticosutilizando 30 cualquierteleIonodesdecualquierpartedelmundo.Tambienpuedecontrolarhasta8 dispositivos en modo local. Ademastienelaopcionquepermitehacercentellearunmoduloparalamparas cuandoelteleIonosuenaparatenerunaindicacionvisualcadavezquehayunallamada entrante. Esta Iuncion es de gran utilidad para las personas con discapacidad auditiva. Figura 3.3Controladores PHC0523] 3.1.3Controladores inalmbricos (por radiofrecuencia) Es un sistema de control remoto inalambrico que permite controlar hasta 8 modulos X10 desde el interior o el exterior de la residencia. Tambien puede aumentar o disminuir la intensidad de las luces conectadas a modulos para lamparas y modulos para interruptores de muro.ElreceptoresunmoduloparaelectrodomesticosqueenviasealesX10hastapara 16 codigos de unidadcon elmismo codigo de vivienda, lo que permite controlar hasta 16 luces y electrodomesticos usando un control remoto manual. Notese que se debe utilizar un 31 receptorporcadacodigodevivienda.Sisedeseamayoralcancesepuedeutilizarun repetidor (SR731).El modulo para electrodomesticos del receptor se puede controlar tanto mediante el controlremotoRFcomomedianteuncomandoX10sobrelalineadealimentacion.Un interruptordeslizantedeltransmisorpermiteconIigurarlasalidaintegradaaunidad1o unidad9.Labasesoportatambienelcomando"X-10status"disponibleenlos controladoresmas soIisticados. El modulo responderacon "estado encendido" o "estado apagado".ElRC6500incluyeelcontrolremotoRFde2canalesparallaveroPHR04yun receptorPAT01.ElRC5000incluyeelcontrolremotoRFde16canalesPHR03yun receptor PAT01. Figura 3.4Dispositivos PHR03 / PAT01 / PHR0421] 32 3.2Receptores Losmodulosreceptoressonlosencargadosdeejecutarlasordenesrecibidasa travesdelaredelectricadelacasa.Haydostiposbasicos:Elmodulodelamparayel moduloparaelectrodomesticos.LadiIerenciaesqueeldelamparapermiteregularla intensidaddelaslucesconectadas.EldeelectrodomesticosIuncionacomouninterruptor queconectaydesconectaelaparatoquetieneenchuIado.HaymodulosenIormatode enchuIar, que no necesitan instalacion; los hay cableados directamenteala red en Iormato interruptor,que sustituyen a los que previamente existentes, y tambien existen de rosca. 3.2.1Receptores de enchufado LosreceptoresdeenchuIadolospodemosdividirendostipos,modulospara lamparas y modulos para electrodomesticos. a)Mdulo para LmparasPLM01:Modulo de lamparadeX10 con enchuIe de 2 pines. Permitencontrolar las luces incandescentes de 40W a 300W. PLM21:Moduloparalamparasbidireccional,seenchuIaenuntomacorriente.Tiene comunicacionbidireccionalparaconectarsealCM11Ayoperacargasincandescentesde 40W a 300W nominales. 33 Figura 3.5Mdulos para lmparas PLM01 y PLM2118] b)Mdulo para electrodomsticos|18| PAM01: Modulo para electrodomesticos con enchuIe de 2 pines. Posee control de ganancia automatico. Ideal para aplicaciones en las cuales la conIiabilidad es un Iactor determinante. Permiteencenderlaslucesconinterruptores.ElmodulovienecondostiposdeenchuIe: enchuIe de dos pines (PAM01) y enchuIe de tres pines con tierra (PAM22). PAM21: Modulo bidireccional con enchuIe de 2 pines permite controlar electrodomesticos. Permite controlar motores hasta de 1/3 HP polarizado, 15A para controlar cargas resistivas, yequiposhastade400W.SepuedeprogramaryveriIicarelestadousandolainterIase bidireccional para computador CM11A y un soItware para X-10. PAM04:Moduloparaelectrodomesticosdealtoconsumo.Estadiseadoparamanejar cargas hasta de20A/220V. 3.2.2Receptores de rosca El PSM04 se puede enroscar en un portalampara, permite controlar hasta150W de iluminacion incandescente (sin control de intensidad) y puede memorizar el codigo X10 de 34 lalineaACparalaprogramacion.Respondealcomandotodaslasluces"ON" interiores/exteriores. 3.2.3Receptores de cableado PLW01/02: Interruptor de pared con control de intensidad X10. Reemplaza un interruptor unico (de 2 cables). Son interruptores de dos posiciones estandar para conmutacion manual y remota con control de intensidad para lamparas incandescentes. El PLW02 es el modulo de maestro esclavo, para 2 posiciones. XPDF:Moduloparaluminariasincandescentesconcontroldeintensidad.Diseadopara controlar cargas incandescentes de hasta 300W. Estos modulos se pueden instalar dentro de una luminaria o convenientemente dentro de una caja de distribucion electrica. XPFM:ModuloparacargasincandescentesoinductivassinIunciondecontrolde intensidad.Diseadoparaencenderyapagarcargasincandescentesdehasta15A.Estos modulos se pueden instalar dentro de una luminaria o convenientemente dentro de una caja de distribucion electrica. PSH01:ReIlector doble con sensor de oscuridad o movimiento. Los reIlectores se activan al detectar movimiento a una distancia de hasta 40 pies o cuando oscurece. Cuando detecta movimientoocuandodetectaoscuridad,estaunidadpuedeenviarcomandosX10de ENCENDIDO/APAGADOhastaparacuatroreceptoresadicionales.ConIrecuenciase utiliza junto con el Timbre Remoto PSH02 para poder tener una notiIicacion por adelantado cuando alguien seacerca a la puerta. Debeestar conectado permanentemente a una Iuente 35 AC.CuandodetectamovimientosepuedeutilizarparaactivarotraslucesX10enotras partes. Figura 3.6Reflector doble con sensor de oscuridad y movimiento 3.3Interfaces MuchosIabricanteselectronicoshanadoptadoelprotocoloX-10ensusproductos comometodoparacontrol.Comoseexplicoanteriormente,elprotocoloX-10sepuede programar como una simple salida digital para los equipos, para asi poder inyectar seales de control a la red electrica via las interIaces uni o bidireccionales PSC04 y PSC05. 36 3.3.1Interfaz de baja tensin ParalosdispositivosquepreviamentenoestandiseadosparaoperarconelX10, existeunainterIazdenominadaPSC01,ointerIazPowerIlash.Esteseutiliza Irecuentementeensistemasdeseguridad.LasealX-10esactivadaporelcierredeun contactosecooporunaordendebajovoltaje(6-18VDC),loquelepermitecontrolar cualquier dispositivoque se cablee a sus terminales. Figura 3.7Interfaz PSC01 3.3.2Interfaz para conexin a un computador PermitecontrolarcualquierarteIactoX-10desdelapantalladelcomputador.Se puede programar cronogramas de Iuncionamiento de luces y electrodomesticos las 24 horas deldia.UnusoIrecuenteescontrolarlucesparaqueseenciendanysimularquela residencia se encuentra ocupada. 37 CAPITULO4:Instalacinyconfiguracindedispositivos controladores/receptores e interfaces para X10 EnestecapituloseprocuraahondarmasenlaconIiguracionyoperaciondelos dispositivos descritos en la seccion anterior, ademas se cubriran otros componentes que no se nombraron anteriormente, pero que se consideran importantes. 4.1Consideraciones de diseo para sistemas domticos Enlasproximasseccionesseexplicanalgunasdelasconsideracionesatomarala horadeimplementarsistemasdomoticos.Existenmuchosaspectosaconsiderarparaeste Iin, y estos mismos varian segun el uso que se requiera. En este primer apartado se intentara resumir algunas de las pautas mas importantes aseguiralahoraderealizarunproyectodomotico.Especialmenteparaelcontrolde iluminacion. a)Tamaodelaresidencia:Lo primero que se debe tomar en cuentaesel tamao de la residenciaacontrolar,estoparatenerunaideadelasdistanciasenquepuedeestarun receptordeltransmisor.Laimportancianoradicaenladistanciaentreestosdos dispositivos,sinoenlaperdidaquesepuedeproducirdurantelatransmisiondelaseal debido a largas distancias o al estado del medio. 38 b) Medio de comunicacin: Como se explico anteriormente, los dispositivos X-10 pueden operar por inIrarrojo, radio Irecuencia o por red electrica. Lo primero que se debe hacer es determinar el medio que se quiere utilizar para el sistema. Generalmente se comienza con la transmision por red electrica, ya que para este Iin Iue que se creo la tecnologia. Si se diera el caso que la residencia por automatizar Iuera un inmuebleyaexistente,dondeloscablesestandesgastadosyexistemuchoruidoenlos mismos,serecurrealatransmisionporradioIrecuencia.EstaesmaseIiciente,perosin embargounpocomascostosa.TambiensepuedeusarradioIrecuenciasisebusca movilidad a la hora de controlar los dispositivos. SilatransmisionporradioIrecuencianoesposible,porejemplosiexistenotros dispositivosemisoresquepuedaninterIerirconlacomunicaciondelosdispositivos,se recurre a la comunicacion inIrarroja. Esta es de muy corto alcance y muy direccional, por lo quenoesunabuenaopcion,sinembargoenambientesmuyruidosos,setendriaque recurrir eventualmente a este metodo. c)Estadodelmediodetransmisin:Comosemencionoanteriormente,paralograruna comunicacionsatisIactoriaatravesdelaredelectrica,loprimordialesconocerelestado del cableado de la residencia en cuestion.Silaredelectricaesmuyviejaporejemplo,yloscablesestanenmalestado,el canal de transmision que esta utilizando X-10 se vera muy aIectado por perturbaciones.Paradeterminarlaviabilidaddelatransmisionporestemedio,seutilizaelequipo para prueba que se describio anteriormente, el XPTTy XPTR. Con estos se puede medir la 39 perdida que se genera al transmitir desde un punto a otro para asi conocer si eventualmente el receptor siempre escuchara los comandos del transmisor. d)Seleccindeltipodetransmisor:UnavezquesetengaidentiIicadoeltipode transmisionquesequierautilizar,seprocedeaescogeruntransmisoradecuadoparael medioseleccionado.Tambiensedebeconsiderarsiserequierecontrolarlosdispositivos localmente o se busca controlarlos remotamente. Paraellosepuederecurriryaseaatrasmisoresdeescritorio,oteleIonicos controlados por tonos, e incluso transmisores conectados a una computadora mediante una interIaz de traduccion a RS-232. Lorecomendableesutilizartransmisorescapacesdecomunicarseconla computadorapuesexistenmuchasaplicacionesquepuedenIlexibilizarlossistemas domoticoshechosconbaseenuncodigocomputacional,queeslabasedeunsistemade control automatico. d)Seleccindeltipodereceptor:Unavezquesesabeeltipodetrasmisorquese utilizara, hay que seleccionar los receptores adecuados, considerando tanto el tipo de carga que se va a controlar, como la compatibilidad con el transmisor. En el aspecto de compatibilidad, lo importante es saber si los receptores que se van autilizarsonunidireccionalesobidireccionales,estoporquelosultimossoncompatibles con la interIaz para computadores. 40 Generalmenteexisteunmodelosimilarparacontrolarporcomputadorayotropor interIaces de escritorio o pared. Conrespectoalostiposdecargasquesevanacontrolar,sedebetomarmuyen cuentasunaturaleza,yaseainductiva(nolineal)oresistiva(lineal).Estoporquelos dispositivos del modulo cambian segun sea el caso. Tambien es importante tomar en cuenta lapotenciaquevaaconsumirlacargacontroladaasicomolacorrientemaximadela misma. Tambiensedebetomarencuentaeltipodeconexionquesevaarealizar,yaque existenlosdispositivosdeenchuIe,quesonpararesidenciasconinstalacionesya desarrolladas, a las cuales no se pueden realizar trabajos de cableado extra. Tambien estan losdispositivosdecableadoquepuedenserimplementadosennuevasinstalaciones electricas, los mas comunes de este tipo son lo interruptores de pared. Por ultimo estan los dispositivos de roseta, exclusivos para control de luminarias. Asi por ejemplo, existenmodulosde enchuIe para lamparas incandescentes bajo el nombredePLM01,ysiserequierecontrolarporcomputadoraestaelPLM21,ambos soportanpotenciasde40-300W,ycorrienteshastade2A.Luegoestanlosdecableado, bajoelcodigoXPDF,quesoportatambienhasta300W.YporultimoelXPFMpara corrientes hasta de 15A.LuegosucontraparteparacargasnolinealesbajoelcodigodePAM01yPAM22, sonlosdispositivosunidireccionalybidireccionalrespectivamente.YtambienelPAM04 que es para electrodomesticos de hasta 20A y un voltaje de 220V. 41 e)Reduccinderuidoenelsistema:Sisepresentauncasoenelcualsenecesita controlarundispositivoqueintroducemuchoruidoalsistema,porejemplounmotor,se puede reducir elruido del dispositivo in-situ, conectandole unmodulo de Iiltradoantes de conectarlo a la red electrica. En el eventual casode que exista mucho ruido producido por algundispositivoconectadoalaredelectrica,delcualsedesconoceelorigen,tambiense puedeutilizarIiltrosconectadosentrelasIasesdelaredelectrica.Estosedetallaramas adelante. f)Controldebrillo:existenmodulosquepuedenregularlaenergiaentregadaalos dispositivoscontrolados,porloquepuedenaumentarodisminuirelbrillo,porejemplosi sehabladelamparas.Esimportantedestacarqueestetipodemodulossolosirvenpara cargaslineales,noparacargasincandescentes.Podrianllegaraoperarcargasnolineales, pero bajo el peligro de quemarlas. g)Cargasnolineales:Paracontrolardispositivosnolinealesserecomiendalosmodulos de3hilos,paragarantizarretornoaneutroporeltercerconductor.Incluso,losmodulos paracargas lineales solopuedenapagar o encender los equipos, no regularsu velocidad o brillo,porlasrazonespreviamenteexplicadas.Enelcasodemotores,pararegularla velocidad de los mismos se utilizan transIormadores que regulan la corriente de excitacion de los mismos. 42 h)Acoplesdefases:Para residencias en las cuales previamente se habia determinado que la distancia entre el emisor y el transmisor no garantizaba la comunicacion entre ambos, se deben instalar acoples de Iases, para ayudar a que la seal no se atenue. AlacoplarIases,tambienpuedenexistirproblemasdecancelaciondeIasessise utilizan dispositivos que deban conectarse a 220V. Si se diera el caso de un acople de Iase y la necesidad deconectar una carga de Iase a Iase, lo recomendable es remover el acopley ponerleundispositivodeacople/repetidor.Elusodeestosdispositivossedetallamas adelante. i) Cableado de mdulos de 3 vas: Para realizar la conexion o sustitucion de interruptores X-10de tresvias, depende engran parte dela Iormaen quese va a implantar el cableado delmismo.LatopologiadelcableadoinIluyedirectamenteenelmododeconectarel receptor, por lo que mas adelante se explican las conIiguraciones mas comunes. 4.2Filtrado de seales Como se menciono anteriormente, el protocolo X-10 requiere operar en una red que noposearuidoexcesivo,yaquehacequelosdispositivosIuncionendemanera intermitente.AntesdemontarcualquiersistemaenX10,esrecomendablecomprobarla integridad de la red electrica. Para ello utilizamos los dispositivos descritos previamente, el 43 XPTTyXPTR,transmisordesealdepruebaeindicadordelacalidaddelaseal respectivamente. Antesderealizarlaprueba,esrecomendablecambiarcualquierdispositivoque tengacomoidentiIicador'P1(CodigodeletraPyNumerodeunidad1),yaqueel transmisorutilizaestadireccionpordeIecto.Siexisteotrodispositivoconestamisma direccion puede generarse resultados erroneos, e incluso el XPTT se puede enciclar. Ademasserecomiendainicializareldispositivoreceptorapretandoelbotonde reinicio. Si el LED de error esta parpadeando, es indicativo de que existe ruido excesivo en la red, o seales electronicas Ialsas o incorrectas en la linea de transmision. ElXPTTtransmiteunasealde2voltiosyelXPTRpuededetectarsealesde2 voltioshastaunminimode25mV.Lasealminimaparaqueunmoduloresponda correctamente es de 100mV.El XPTR se deja conectado, y se comienzan a desconectar todas las posibles Iuentes de ruido, uno por uno, hasta detectar variaciones en la amplitud de la seal enviado por el XPTT.Lavariacionsepresentacomounaumentoenlosledsrojosqueposeeel dispositivo. |22| Tambienhayqueconsiderarsequealgunosdispositivosqueseandecableadoen vez de enchuIado pueden ser los causantes de ruido en la red electrica. Por lo que se debe procederpordesconectarlosdisyuntores,hastaprobartodos,enbusquedadeposibles Iuentes de ruido. ConrespectoalosIiltros,hayquerecalcarqueelXPPF,oIiltrodeenchuIe, descrito, no se debe conectar a equipos que demanden mas de 5 amperios, ya que esta es la 44 corriente maxima que puede permitir el Iiltro. Por ello este dispositivo solo se recomienda para uso residencial. Similarmente, el XPF puede soportar corrientes hasta de 20A. En la Iigura siguiente se describen las caracteristicas Iisicas del Iiltro XPPF. Figura 4.1Dimensiones del filtro XPPF para uso residencial11] ConrespectoalreductorderuidoXPNR,eldiagramadeconexionsemuestraa continuacion: 45 Figura 4.2Filtro XPNR para reducir ruido17] Como se puede observar, el XPNR se conecta directamente a los conductores en el circuito ramal. 4.3Operacin y configuraciones de los controladores 4.2.1Configuracin e instalacin del PHC01/PHC02 19]20] Elmini-controlador/maxi-controladorparaescritorioseenchuIaencualquier tomacorriente.Estetienecontroldeintensidadytambienpuedeenviarloscomandos 'encendertodaslasluces"y'apagartodaslasunidades.Permitecontrolarhasta8 productosindividualesX10,comoporejemplomodulosparalamparasymodulospara electrodomesticos.El controlador le dice a los modulos que deben hacer. Los comandos se envian a los modulosquesedeseeatravesdelcableadoelectrico,yestosultimosrespondenalos 46 comandos.UnmoduloparalamparasenciendeyapagaomodiIicalaintensidadde cualquierlamparaincandescentedehasta300W.Unmoduloparaelectrodomesticos enciendeyapagaelectrodomesticostalescomountelevisor,unventiladorounequipode audio. Tambien se puede utilizar para encender y apagar una lampara, pero no para regular laintensidaddelaluz.UninterruptorenciendeyapagaomodiIicalaintensidaddeluces incandescentes de hasta 500W, las cuales normalmente son operadas usando un interruptor instalado en un muro. En la Iigura siguiente se muestra lo sencillo que es conectar el controlador y el o los modulos. Figura 4.3Controlador PHC01 conexin20] ParainstalarelcontroladorbastaconenchuIarloacualquiertomacorrientede120 voltios. 47 Luego se elije una de las 16 letras del codigo de vivienda. Todos los modulos X10 tienenundiscosimilarparaconIigurarelcodigodelavivienda.Losdispositivosquese deseancontrolarsimultaneamentedebentenerelmismocodigodevivienda,tantomini controlador como los modulos. Los16codigosdeviviendaposibleshacenquesepuedainstalarvariossistemas independientesenlamismasinqueinteractuenentresi.Ademassepuedeprevenir interIerencias de los sistemas de vecinos simplemente seleccionando letras distintas para el codigo de vivienda. LosmodulosdebenestarconIiguradosconelmismocodigodeviviendaycon codigo de unidad de 1 a 4 o de 5 a 8, dependiendo de como se conIiguro en el controlador. Paraencenderoapagarunaluzoelectrodomesticosepresionaysueltalaparte inIerior de una de las cuatro teclas numeradas correspondientes al codigo de unidad. Paraaumentarodisminuirlaintensidaddelaslucessepresionaysueltalaparte superior de la tecla numerada correspondiente al modulo correspondiente, luego se presiona la parte superior o inIerior de la tecla 'Dim/Bright para aumentar o disminuir la intensidad de la luz. Para encender todas las luces se presiona la parte superior de la tecla marcada "All LightsON/ALLUnitsOII"paraencenderinstantaneamentetodaslaslucesconectadasa modulosparalamparaseinterruptores(queestenconIiguradosconelmismocodigode vivienda que el controlador). Esta Iuncion no aIecta los modulos para electrodomesticos. Paraencendertodaslaslucesyapagartodosloselectrodomesticossepresionala parteinIeriordelateclamarcada"AllLightsOn/AllUnitsOII"paraapagar 48 instantaneamentetodoslosModulos(queestenconIiguradosconelmismocodigode vivienda que el controlador), incluyendo los modulos para electrodomesticos. Losintercomunicadoresquetransmitensealesdevozsobreelcableadoelectrico existentepuedeninterIerirconlaoperaciondelcontroladormientraselintercomunicador esta en uso. Cuandoregresalaenergiaelectricadespuesdeunapagon,losmodulospara lamparaseinterruptoresnormalmenteestaranapagados.Losmodulospara electrodomesticos permaneceran en la condicionque estaban antes que se interrumpiera la alimentacion. Figura 4.4Parte frontal del PHC0120] 49 4.2.2Configuracin e instalacin del PHC05, Controlador de Telfono19] ElPHC05permiteprogramaruncodigodeseguridaddetresdigitos(PIN)para impedir el acceso no autorizado.Puede encender su sistema de caleIaccion o aire acondicionado utilizando el modulo para electrodomesticos de alto consumo.Funcionaencualquiertomacorrientede120VACyseenchuIaenunconector teleIonico RJ11. El controlador puede ser conectado a la mayoria de los teleIonos, sin embargo, cada teleIono que se conecte a la linea drena energia de la misma, por lo que no es recomendable conectar mas de cinco.OtraconsideracionimportanteeselhechodequeelPHC05siemprecontestael teleIono, por lo que es recomendable para las personas con contestadora, que programen el PHC05demodoquelacontestadoratengaprioridad,yaseaprogramandoloparaque conteste 15s o 35s despues del primer timbrado. En la siguiente Iigura se muestra como se conecta el PHC05 para que al timbrar el teleIono se cuente con un indicador visual, para personas con discapacidades auditivas. 50 Figura 4.5Conexin del PHC05 para centelleo de luces con el timbrado23] ElPHC05cumpleconlasnormasdeFCCParte68.Porloquesielproveedorde serviciosteleIonicoslorequiereseledebedaraconocerelnumeroderegistroFCCyel REN (Numero equivalente de timbrado). Ambos datos se indican en el controlador. 4.2.3Configuracineinstalacindecontroladoresinalmbricos,porradio frecuencia21] ParaconIigurarloscontroladoresPHR03/PHR04inalambricos,seprocede similarmentea cualquier otro dispositivo X10.Se seleccionael codigo de vivienda que se desea controlar. El receptor, o PAT01, debe estar encendido para recibir la seal. El modo de operar del PHR03 es muy similar a los controladores de pared. El que si cambialigeramenteeselPHR04,queeslaversiondellaverodelcontrolador.ElPHR04, solo puede controlar dos dispositivos, que tengan el codigo de vivienda 'A y unidad 1 o 2. 51 El codigo de vivienda que controla el remoto tambien se puede cambiar, para ello se debe apretar y mantener apretado el boton de encendido 1, el led parpadeara una vez, luego de3segundosmostraralaconIiguracionexistente,porejemplo,parpadeara1vezsiel codigodeviviendaesA,2vecessielcodigoesByasihasta16vecessielcodigoesP. Paracambiardichocodigo,bastaconapretarelnumerodevecescorrespondiente,yla ultimavezmantenerlooprimidopor3segundos.Elledvolveraaparpadearmostrandola nueva conIiguracion. Paracambiarloscodigosdeunidadalosquesequierecontrolarseprocedede Iorma similar, se oprime el boton de apagado 1 y se sigue el mismo procedimiento descrito. Sepermitecodigosde1hasta15.Larazonesque,elpardebotonesinIeriorsiempre controlaelmismocodigodeviviendayuncodigodeunidadinmediatamentesuperioral programado,porloquesilosbotonessuperioresseconIiguranparaB15,elparinIerior operara bajo el codigo B16. Figura 4.6Control PHR0421] 52 4.4Operacin y configuraciones de receptores 4.3.1Configuracin de receptores de enchufado18] ElPLM01,omodulodelamparadeX10tieneuncontroldeintensidadintegrado. SeenchuIadirectamenteenuntomacorriente,ypermitecontrolarlaintensidaddeluces incandescentes con control automatico de ganancia. Este Iue diseado para controlar cargas incandescentesdeentre40Wy300W.Nosedebenutilizarparacontrolar electrodomesticos o lamparas Iluorescentes. ElPLM21omoduloparalamparasbidireccional,seenchuIaenuntomacorriente. TieneIunciondecontroldeintensidadparacargasincandescentesycomunicacion bidireccionalpararealimentarlainterIaseparaordenadorCM11AoelCK11A.Estos modulosparalamparaspermitencontrolarlaslucesincandescentesdemanerasimpley conveniente.SinembargoelPLM21notienecontrolautomaticodeganancia.Hayque recordarqueestemoduloestadiseadoparacontrolarcargasincandescentesde40Wa 300W nominales. ElPAM01,omoduloparaelectrodomesticosconenchuIede2pines,opera enchuIando el electrodomestico al modulo y luego el enchuIe del modulo al tomacorriente AC. SepuedecontrolardesdeeltransmisordeseguridadsiutilizaelSistemade Seguridad X10 o cualquier otro controlador X10 que se desee, como por ejemplo el Mini-Controlador PHC01. 53 El modulo para electrodomesticos incluye circuiteria para detectar los interruptores de encendido y apagado de los electrodomesticos para encenderlos localmente. Hay que tomar en cuenta que este esta diseado para controlar cargas nominales de las siguientes caracteristicas: - Carga Resistiva: 15A - Carga de Motor: 1/3 HP - Carga Incandescente: 500W - TV/Estereo: 400W ElPAM21eslaversionbidireccional,quepermitesercontroladoporordenador. Las cargas que puede operar este modelo son las mismas que las estipuladas por el PAM01. ElPAM04eslaversionparaelectrodomesticosdealtoconsumo.Estesepuede utilizar con motores de 2HP, bombas, sistemas de aire acondicionado. Su corriente no debe sobrepasarlos20A,yelvoltajedealimentaciondeestedispositivooperaa220V.Esel recomendado para controlar equipos como aire acondicionado, calentadores de agua, etc. Los circuitos de este modulo permiten detectar el interruptor de encendido/apagado del electrodomestico para encender o apagar el dispositivo localmente. 4.3.2Configuracin de receptores de rosca ElPSM04,operacargasde40Whastaunmaximode150W.AdiIerenciadelos otrosmodulosestenoposeeundiscoparaconIigurarsucodigodevivienda/unidad,sino 54 queestelomemorizaapartirdelcontrolador.Parahaceresto,seprocedeaconectarel PSM04 enalguna de lasentradas tipo roseta para bombillos, luego se enrosca el bombillo alPSM04;ahoraconelcontrolador,seseleccionaelcodigodeviviendaqueseledesea programar, y se oprime el boton de encendido tres veces en intervalos de un segundo entre repeticiones.Despuesdelaterceravez,elbombilloseencendera,yelPSM04yahabra memorizado el codigo asignado. 4.3.3Configuracin de receptores de cableado ElPLW01,ointerruptordecontroldeintensidadX10reemplazauninterruptor unicoparalamparasincandescentes.Estemoduloestadiseadoparacontrolarcargas incandescentesdeentre40Wy500Wnominales.ElPLW02eselmodulodemaestro esclavo, para 2 posiciones de 3 vias. Esimportantedestacarqueparacargasdemenosde40Weldispositivopuede operar de manera erratica, por lo que es recomendable como minimo esa potencia. En la siguiente Iigura se muestra como se conecta el PLW01 a los interruptoresya existentes.Esimportanterecordarquesolodebecontrolarcargasincandescentes,no Iluorescentes u otros dispositivos, ya que el atenuador puede aIectar los dispositivos. 55 Figura 4.7Conexin del PLW01 El PLW02, que es de 3vias, posee dos interruptores para colocarlos enposiciones distintas, consiste en un interruptor maestro y uno esclavo. En la Iigura siguiente se muestra como conectar este dispositivo a la red electrica. Figura 4.8Conexin del PLW02 56 El XPDF, omodulo para luminarias incandescentes con control de intensidad, esta diseadoparacontrolarcargasincandescentesdehasta300W.Respondealoscomandos "EncenderTODASlasLuces","ApagarTODASlasLuces"yAtenuar/IntensiIicar.Su maximatemperaturadeoperacion:60C.EnlasiguienteIigurasemuestracomose conecta el dispositivo a la red electrica. Figura 4.9Conexin del XPDF, atenuador incandescente ParaoperarelPSH01,oreIlectordoblecondetectordemovimiento,hayque considerar los siguientes aspectos reIerentes al sensor: 57 -El sensor debe colocarse al menos a 2 metros de altura y paralelo al piso. -Los reIlectores ya existentes deben apuntarse a otra direccion. -Las lentes del sensor no deben estar en contacto directo con la luz del sol. -ElsensornodebeestardirigidoasuperIiciesreIlejantescomopiscinasoventanas grandes. -Elsensornodebeserinstaladosobredispositivosqueproducencalor,como calentadores o aire acondicionado. -El sensor no esta capacitado para operar detras de vidrio. Es importante entender el principio de Iuncionamiento del PSH01, el sensor detecta movimiento mediante cambios de temperatura. Por lo que no es recomendable conIigurar el dispositivoendiascalientes,yaqueseramuydiIicilquelogrediIerenciarlatemperatura corporal con la del medio. Figura 4.10Conexin del PSH01, reflector con sensor de movimiento 58 Eldetectordemovimientosedebeinstalarconlaslentesapuntando horizontalmente, no hacia el piso. Figura 4.11Panel de control del PSH01, reflector con sensor de movimiento ElPHS01tieneunaperillaparacontrolarlasensibilidaddelsensor,cuandose ajusta, los cambios se hacen eIectivos despues de 10 minutos de realizados. Laperillatienedosposiciones,'oscuroy'claro,sielsensorseactivamuy temprano,gireselaperillahacialaposicionde'oscuro;sielsensorseactivamuytarde, girese hacia la posicion de 'claro. 59 Sisegiralaperillacompletamentehacia'claro,eldetectordemovimientoestara activo todo el tiempo. La perilla de rango es util para aumentar odisminuir la linea vista del sensor, para asi evitar que el dispositivo se active con el traIico o por mascotas. El PHS01 tambien posee un temporizador, con este se puede ajustar cuanto tiempo se quiere que permanezca activo la luz despues de detectar movimiento. 4.5Operacin y configuraciones de interfaces 4.4.1Configuracin de interfaz de baja tensin PSC01 La seal X-10 es activada por el cierre de un contacto seco o por una orden de bajo voltaje (6 - 18VDC), loque le permite controlar cualquier dispositivoque se cablee a sus terminales. LainterIazPowerFlashenviaunasealX10alseractivadaporundetectorde movimiento,porunacelulaIotoelectrica,poruninterruptormagneticooporotros dispositivos.Practicamentecualquierdispositivoquetengaunasalidapodraactivarel PowerFlash.Unavezactivado,elmoduloenviaunasealX10.Elmodulosedesactiva cuando se retira el bajo voltaje o bien cuando se abre el interruptor de contacto seco. Se pueden realizar acciones tales como: - Apagar la aspiradora cuando alguien toque el timbre. - Enviar una seal cuando la puerta del garaje se abre. 60 - Poner la television en modo 'mudo cuando suena el teleIono. El dispositivo opera en tres distintos modos:Modo1:Todaslaslucesencendidasyunelectrodomestico,silaentradaseencuentra activa, en caso contrario la unidad envia una seal de apagado. Modo 2: Todas las luces encendidas/todas las unidades apagadas repetidamente. Esto hace que se envie un comando que hace que los dispositivos actuen de Iorma intermitente. Si se remueve la seal de entrada todas las luces se encienden. Modo3:Enviaunsolocomandodeencendidoaunaunidad;siseremuevelasealde entrada, envia una seal de apagado. Por ejemplo, se puede utilizarpara realizar una alarma. Bastacon cablearla salida del sistema de seguridad existente al modulo y conIigurarlo en modo 2. Cuando se dispare la alarma, el modulo PowerFlash hara titilar las luces X10 interiores y exteriores. 4.4.2Configuracin de interfaz con computador CM11A ElCM11Aesunasoluciondecontroldemoticomuyadecuadaparacasitodaslas necesidades del usuario medio. Eselcontroladorqueestadetrasdelamayoriadelossistemasdedomotica residencialeshoydia.Poseelamayorpartedeloscriteriosquesonnecesariosparaun controlador.Eselprimercontroladorbidireccional,loqueabremuchasposibilidadesde control. El CM11A es economico, para las caracteristicas que posee. 61 ElCM11Asehaceparaelvoltajedelalineadeconduccionelectricade110v.El CM11K es el homologo para voltajes de 220V. Las caracteristicas del CM11A son: - Alimentacion: 230 V AC. - Seal X-10 : 120 KHz + 2 KHz / 2,5V pp. - Pilas de respaldo tipo: 2 x AAA 1,5 V - Tiempo maximo de respaldo de los datos: 1 semana - Almacenamiento de Sucesos / Macros: 25 y 39 Maximo. - Conexion a puerto serie de PC mediante: cable RJ11 - subD9 -AcordeaNormas:EMEN50081-1,PLCEN50065-1,EN61000-3-2,EN61000-3-3, EN60065, EN60950. 4.4.3ActiveHomePro, programa para la interfaz CM11a EsteprogramaesproducidoporlacompaiaX-10.Vieneincluidoenunpaquete para usuarios nuevos de X-10. Constituye la manera mas sencilla de controlar dispositivos automaticamente. Este programa esmuy Iacilde instalary de manejar.La interIazgraIica esmuyintuitiva,similarausarlautilidaddeTareasProgramadasqueposeeelsistema operativo Windows. Existen varias Iunciones basicas que se pueden realizar con este programa. La mas simpledeellaseslaqueyasemenciono,programareventosparaqueseejecutenahoras determinadas,porejemploencenderlucesodispositivoselectronicos.EstaIuncionse 62 puede utilizar para encender o apagar luces varias veces para simular que la residencia esta ocupada cuando no hay nadie en casa. Otrousoqueselepuededaraestacaracteristicaesparaayudarenelahorrode energiayaquesepuedeconIigurarparaqueapaguelaslucesinnecesariasahoras respectivas. EsteprogramaescompatibleconelcontroladorteleIonico,porloquesepueden ejecutarcomandosviateleIonodesdecualquierlugarconunteleIonodepulsos.Tambien sepuedenprogramargruposdeeventos,porejemploparaencenderoapagarvarios dispositivos simultaneamente. Existe otra Iuncion que permite apagar o encender luces cuando este oscureciendo o amaneciendo;estoserealizacalculandolaposiciongeograIicaylahoraenelcualestos eventos ocurren. Como se muestra en la Iigura, simplemente se escoge la ciudad en la que se encuentra el sistema, o se puede ingresar las coordenadas geograIicas manualmente. Figura 4.12Uso de ActiveHome y husos horarios para controlar luces 63 4.6Consideraciones para instalacin de dispositivos a la red elctrica LosmodulosdeX10sonmuyIacilesdeutilizar.Loqueharepresentadoun problemaparalaspersonasavecesescualdetodoslosdispositivossonaptosparacada necesidad.Loprimeroquesedebeconsiderareseltipodecargaquequierecontrolar,y conocer bien el cableado de la residencia. 4.5.1Conexin de cargas lineales y no lineales 4] 15] Se puede diIerenciar dos tipos de categorias de carga, las linealesy las no lineales. Estoes,cargaspuramenteresistivas,ylascargasquetienenungradodeinductividad, respectivamente. Enelpasadolascargaslinealeseranlaspredominantes,masquetodopara iluminacionycaleIaccion.Sinembargo,actualmentelascargasnolinealessonlas predominantesenlossistemaselectricostalescomomotores,aireacondicionado, computadoras, televisores. La iluminacion con halogenos es considerada tambien una carga no lineal, ya que posee transIormadores en sus balastros. LacaracteristicadelinealidadonolinealidadinIluyeconsiderablementeenla operacion de los modulos. Por muchas razones, la caracteristica mas importante es el ruido que debe soportar el receptor en la red.Otraconsideracionquesedebetomarencuentaescomoestaelcableadodela residencia.Generalmente,secreequetodainstalacionelectricaconinterruptoresvadel panel de distribucion a los mismos y luego se conecta a la carga; sin embargo muchas veces 64 porsimpleconveniencia,nosucedeasi.Otrapracticacomunesalambrardelpanelala carga y luego al interruptor. Figura 4.13(Superior) Conexin caja/interruptor/carga. (Inferior) Caja/carga/interruptor Paracargasincandescentes,podemosutilizarlosmodulosde2cables,sinretorno de neutro. Sin embargo es recomendable que se utilice los modulos de 3 cables.Paraconectarlosmodulosreceptoressepuedereemplazarelinterruptordelas imagenesmostradaspreviamente.Estosmodulosdelamparaconregulaciondebrillo 65 utilizanuntriacpararegularlaalimentaciondelacarga,comosemuestraenlasiguiente Iigura.

Figura 4.14Mdulos de lmpara con regulacin de brillo 2 y 3 cables Cuando se utiliza un modulo de 2 cables, si se diera el caso que en el circuito ramal donde se encuentra conectado el dispositivo, tambien existe cargas no lineales, tales como radiosotelevisores,nosoloexistelaposibilidaddequeelmodulonoresponda,sinoque tambien el radio o televisor conectado al circuito puede llegar a daarse. Estos dispositivos de 2 cables, suIrenademas operacion anormal en algunos casos. La razon se debe a que la seal de X-10 debe viajar a traves del Iilamento del bombillo. Por lo que si la seal original es Iuerte, no hay problemas, pero si es debil, puede darse el caso de que apenas se pueda encender la lampara. Pero una vez encendida, si se envia una seal de apagado, esta puede verse bloqueada por el bombillo. 66 Loqueocurreesquecuandoelbombilloestaapagado,granpartedelasealde voltaje se encuentra en el receptor, pero una vezencendido, esta seal es predominante en el bombillo. Porestarazonesmuyrecomendable,utilizarreceptoresde3cables,paraqueel circuito receptor tenga siempre su conexion a linea y por el neutro. Aunque los modulos de regulacion con triac puedan controlar cargas no lineales, no signiIica que todas las cargas de esta indole puedan ser reguladas. Algunascargasnolinealessimplementenopuedenserreguladasdeltodo.Incluso cuandoelreguladorestatrabajandoavoltajemaximo,lasealpuedenoserunasenoide completa, por lo que hace que algunos dispositivos operen en condiciones anormales, como calentarseohastaquemarse.Paraestostiposdecarga,senecesitanmodulosqueutilicen reles en vez de triacs. Estos dispositivos son solo de encendido y apagado, no tienen salida de voltaje variable, pero pueden soportar corrientes de hasta 20 amperios. Comosemenciono,elvoltajedesalidamaximoessiempremenoralesperado,ya queelsistemaX-10estadiseadodemodoqueelreceptorconsumael4delasealde energiaquerecibe.EnlasiguienteIigurasemuestracomoquedarialasealdeenergia; como se puede apreciar, hay pequeos intervalos de 1ms en donde no se percibe seal. A la carga llega el 96 de la energia transmitida. Esto explica el por que los modulos tienen que contarconunadeterminadacargaminimaparaoperar.Silacargaesmuypequea,el dispositivosimplementenocontariaconlaenergianecesariaparaIuncionar adecuadamente. 67 Figura 4.15Forma de seal de salida luego de pasar por el modulo receptor. Paralamparasincandescentes,consideradaslineales,losreguladoresrecibenuna cantidaddecorriente'linealparaoperar.Cuandolalamparaseencuentraapagada,el Iilamento permite aun el paso de la suIiciente cantidad de corriente para operar. ExisteungranbeneIicioenelintervalode1msquesedejaantesydespuesdel cruceporcero,comoseexplicoanteriormente;enesteintervaloesdondesetransmitela sealdeX-10.EstosedebealcambiotanabruptoparatransmitirlaraIagadosvecespor ciclo, queprovocaeIectos no deseados en lared, principalmente traducidos enruido en la misma. Por esta razon el silencio que se deja en la seal de salida, para que en ese intervalo se pueda recibir seales X-10. Enlamayoriadelossectoresresidenciales,laenergiaquesedistribuyees monoIasicade2hiloso3hilos.Losmodulosestandiseadosparaoperarsinproblemas por la linea energizada. 68 Figura 4.16(A) Conexin del modulo de 2 cables a una red monofsica 3-hilos. (B) Modulo de 3 cables Los modulos de 3 hilos no requieren del 4 de la seal recibida, ya que estos usan su propia energia.Sin embargo, estos tambien dejan el intervalo de1mspara que puedan recibir seales. En las cargas lineales, en los modulos de 2 cables, la seal debe viajar a traves de la carga y si esta seal era marginal desde un principio, muchas veces sucede el problema de quesepodiaencenderunalamparaperonoapagarla.Algosimilarocurreconcargasno lineales, solo que es mucho mas notorio. Existenmodosdesolucionaresteproblema,elmassimpleeselquesemenciono previamente,daralmodulounaconexionconretornodeneutro,paraaseguraruncamino paralasealX-10;estoimplicamodulosde3cables.Otrosmetodosparaayudarson mediantecapacitoresenparaleloconlacarga,paraeliminarelruidoproducidoporel rizado y hacer la carga mas lineal. 69 4.5.2Consideraciones para motores4] 15] Otro de los problemas Irecuentes que se presentaes el hecho deasociar la Iuncion deregulaciondelosmodulospreviamentemencionados,conelcontroldevelocidad. Propiamente,muchaspersonasutilizanlosmismosmodulosparaencender/apagary controlar la velocidad de los ventiladores. Comosemencionoenunprincipiodelaseccion,losmotoressondispositivos altamenteinductivos.Cuandoseutilizaunreceptorparacargaslineales,alutilizarsu caracteristicaderegulacion,especiIicamente,eltriacIuncionaenmododeIuente conmutada,porloquenoregulalaamplituddelvoltajesenoidal,sinoquejuegaconel ciclo de trabajo de la seal. Asi, el ventilador puede comportarse de manera no deseada, ya quenoestarecibiendounasealconstante,sinoqueintermitente,ypuedellegara calentarse mas de lo normal. Asi,pararegularunventilador,esmuyrecomendableelusodemodulosde3 cables, para que la seal no tenga que viajar por la carga, para llegar al receptor. Losmodulosquecontrolanlavelocidaddelosmotoreslohacenpormediode transIormadores, regulando la corriente de excitacion aplicada para aumentar o disminuir el torqueresultante.AlgunosmotoresAC/DCsonIacilesdecontrolar,sinembargo,otros re