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Domtica:La vivienda inteligenteIng. Edgardo Tiscornia *

Con la colaboracin del Ing. Ariel Defelippe

Proposicin

Son las 7 de la maana, suena el despertador, se levantan las persianas y se enciendela luz. Puntualmente como cada maana el procesador lo despierta, con la tranquilidadde saber que ha estado toda la noche cuidando su vivienda. El jardn ha estado toda lanoche protegido por un sistema de deteccin perimetral que conecta automticamentelas luces y el riego.

Cuando baja a desayunar, el caf ya est caliente, al igual que la cocina, que se haencendido cuando entraba. No se va a molestar en apagarla, ni tampoco las luces delpasillo porque lo har el procesador. Al pasar por el cuarto de los nios, nota que acabade encenderse la calefaccin, les quedan quince minutos para levantarse. Ayerestuvieron jugando en el cuarto menos mal que los enchufes fueron desactivados porel procesador!.

Cuando se va de casa, toca suavemente la pantalla tctil de la entrada, le comunicaque no hay ninguna ventana ni puerta abierta. Al salir con el coche por el jardn, se dacuenta que los primeros rayos del sol han apagado la luz exterior y han abierto laspersianas del living. Cuando llegue a la oficina, conectar la computadora, introducirsu cdigo personal y durante toda la maana sabr todo lo que pasa en su vivienda.

Si de camino en el coche se ha olvidado de conectar algo, llamar con su telfonomvil y le dir al procesador que lo haga por usted. Lo mismo har cuando vaya deregreso a su hogar, quince minutos antes de llegar, dar la orden para que el procesadorconecte la calefaccin y la vivienda se vaya calentando.

Lo anterior, corresponde a una novela de ciencia ficcin? No lo es si recurrimos alas grandes compaas dedicadas al tema, pero...

Es factible disear la Ingeniera de un Sistema Inteligente de Viviendas sintener que recurrir a proveedores del rubro y utilizando tecnologa convencional

* Docente de la Facultad de Ingeniera. Universidad de Palermo

C&T - Universidad de Palermo

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Introduccin

Edificios Inteligentes

Durante los ltimos aos el desarrollo de las nuevas tecnologas de la informaciny las comunicaciones se ha introducido con fuerza en los sistemas de control de edificios.En especial este desarrollo afecta a los que podramos llamar edificios de alta tecnologa.Estos edificios contienen instalaciones informticas, sistemas de comunicaciones,laboratorios de investigacin, o son edificios en donde se produce un alto flujo de informacincomo: grandes superficies de oficinas, centros comerciales, hospitales, hoteles, etc.

En general este tipo de edificios deben estar diseados para proporcionar al usuarioenerga elctrica convencional, energa elctrica de emergencia (fuerza y alumbrado),acceso a la red de voz, acceso a la red de datos, climatizacin, seguridad, megafona, etc.Estos servicios deben proporcionar una infraestructura y comodidad a sus habitantesque les facilite la realizacin de sus actividades, y esto debe hacerse con: calidad,fiabilidad, eficiencia energtica y naturalmente minimizando los costes econmicos.

Desde el punto de vista informtico, los sistemas de control de edificios tienencomponentes que van desde microcontroladores asociados a elementos de la plantacomo pueden ser termostatos o vlvulas, hasta el procesador central donde se debenejecutar algoritmos de optimizacin de la energa, sistemas de control de la seguridaddel edificio, control integral de la climatizacin, etc.

Hoy en da es fcil encontrarnos con el trmino de Edificio Inteligente aplicado aaquellos edificios donde, de una u otra manera, se han introducido ciertos automatismos.Sin embargo, el concepto de inteligente no suele ser ms que una mera ilusin, ciertamenteexagerada, por parte de los implementadores del sistema.

Los edificios que estn dotados de las instalaciones que le son propias, como son laclimatizacin, seguridad o ascensores, debidamente gestionadas por un sistema sofisticadocon un control integrado y centralizado, no son de por si inteligentes, sino automatizados.

De esta manera podramos dar una definicin aproximada de Edificios Inteligentes,como aquel compuesto por un conjunto de servicios integrados en la vivienda,garantizados por una serie de sistemas que, con soporte informtico, aseguran alusuario mayores ventajas en aspectos relacionados con el confort, la seguridad, elahorro y la gestin energtica, las telecomunicaciones y la informacin..

Dentro de la denominacin Edificios Inteligentes, existen dos ramas biendiferenciadas, que son la inmtica y la domtica. La primera es aquella que est dirigidaa la solucin de automatizacin de edificios de oficinas, hoteles y hospitalesprincipalmente. Generalmente con un destino comercial. Por otro lado, la domtica esaquella que se aboca a la automatizacin de viviendas particulares, que si bien tiene susentido comercial, bsicamente se enfoca al confort de sus habitantes.

En ambas, deben destacarse los 3 tems importantes: Seguridad, Ahorro y Confort,que a su vez pueden presentar un gran nmero de posibilidades, algunas de las cualesse describen a continuacin.

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Seguridad1. Simulacin de presencia.2. Alarmas.3. Llamadas automticas por telfono ante anomalas.4. Sistema anti-incendios.5. Deteccin de gases txicos.6. Deteccin de presencia.7. Controles de acceso (Edificios)

Ahorro1. Encendido y apagado automtico de luces exteriores mediante la sensibilizacin

de luminosidad y horarios.2. Persianas automticas para proveer mayor luminosidad.3. Riego automtico.

Confort1. Temperatura ambiente.2. Climatizacin piscina.3. Automatizacin de determinados electrodomsticos.4. Domoportero (posibilidad del uso de aparatos telefnicos pre-instalados como

portero elctrico).

5. Msica ambiental.6. Despertador.7. TV.8. Posibilidad de consultar y controlar el sistema desde PC remota.

En este caso, nos orientaremos al desarrollo de un proyecto domtico, en el cualpresentaremos las distintas soluciones comerciales que brinda el mercado y el desarrollotcnico de una solucin propia.

Qu es la domtica?

La palabra DOMTICA, proviene del latn domus y define un conjunto defunciones y servicios aplicados al mbito domstico.

Una vivienda domtica, tambin llamada inteligente, es aquella que tiene instaladossistemas de medida, mando, regulacin y control de todas las funciones que intervienenen un edificio.

Todas estas funciones son realizadas por diversos equipos interconectados a travsde un BUS de comunicacin. Se obtiene, as, informacin de todas las variables delentorno (temperatura, luz, humedad, humos...) y una vez tratada, se dan una serie derdenes para modificar dichas variables.


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La domtica se centra en cuatro objetivos bsicos: energa, confort, seguridad ycomunicaciones.

Energa: Los sistemas inteligentes permiten una buena gestin de la calefaccin,del aire acondicionado, de aquellas luces que hemos olvidado apagar y todo a base deuna gestin cmoda e inteligente. Lo que permite una ptima administracin de energay, consecuentemente el ahorro de costos que ello origina.

Confort: Con este tipo de sistemas pueden controlarse la temperatura ambiente, laclimatizacin de la piscina, automatizacin de determinados electrodomsticos, msicaambiental, despertador, o por ejemplo, la posibilidad de consultar y controlar el sistemadesde PC remota, todo esto al alcance de la mano o de la voz.

Seguridad: La seguridad no slo es aquella vieja sirena que se activa cuando alguienintenta forzar nuestra puerta, ahora es algo ms, es el dispositivo inteligente que puedellamar a la oficina si alguien amenaza la seguridad del hogar, es el dispositivo que puedeencender las luces simulando presencia en la casa y disuadir as a los intrusos, o porqu no?, activar una cmara que grabe en vdeo.

Comunicacin: Entre los mundos de la electrnica y la informtica existir esacomunicacin que har posible todo lo anterior, para permitir la interrelacin entre losdistintos equipos.

Trasladado a la vida cotidiana, qu significa todo esto?Que las luces del pasillo se activen al pasar sin pulsar ningn interruptor, encender

la calefaccin mediante una simple llamada de telfono, generar alarmas por la entradade intrusos cuando no estamos en casa, que la cocina elctrica se desconecteautomticamente si se nos quema la comida, programar el sistema de riego, controlar elestado de luces y persianas de acuerdo a la luminosidad del ambiente.

A la hora de plantearse una instalacin inteligente, hay que tener muy en cuenta loslargos plazos de ejecucin en obras de viviendas, puesto que se corre el riesgo (debidoa los constantes avances de la tcnica y automtica) de que el sistema se quede obsoleto.Por ello, hoy en da es recomendable un buen anlisis a la hora de iniciar obras, teniendoen cuenta una preinstalacin inteligente que permita cubrir necesidades futuras,ampliaciones y mejoras, sin un coste elevado para el cliente.

Es importante dejar claro que el coste de una instalacin domtica no debe superarun 5% y el coste de la preinstalacin no debe superar un 0,2% del precio global de lavivienda. Por esta razn, la preinstalacin es muy recomendable, ya que, aade a su bajocoste econmico, la posibilidad de que el cliente quiera instalarse en el futuro, otrasaplicaciones, desconocidas para l, en el momento de inicio de obra. Para viviendas yaconstruidas, el coste de preinstalacin sube pero tambin es posible instalar el sistema.

En resumen, las siguientes son algunas de las funciones que se pueden automatizar: Programar que se enciendan automticamente las luces del frente al anochecer y

se apaguen a determinada hora de la noche. Atenuar o apagar las luces del cuarto de los chicos a una hora determinada de la

noche al igual que la radio o la TV.

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Prender las luces del frente y el patio al escuchar algn ruido o detectar movimientoen la noche.

Salir a trabajar sin preocuparse en apagar luces o artefactos elctricos y/o conectarla alarma, todo se hace automticamente.

Despertar a la maana con la msica preferida o con las noticias del TV; luego enla cocina encontrar el caf recin hecho.

Al llegar a casa de noche, abrir el portn, encender las luces , desconectar laalarma y encender el TV, por ej, con solo pulsar una tecla del llavero remoto.

Cuando no haya nadie en casa, se encargar de regar su jardn, apagar lacalefaccin, activar el sistema de seguridad en cuanto salga de la casa el ltimode la familia ,etc.

Con una accin tan sencilla como llamar a la casa, desde cualquier lugar en quese encuentre, con el teclado de un aparato de telfono celular se podr controlarel sistema de aire acondicionado-calefaccin, encender una o todas las luces,activar el sistema de alarma, simular presencia, controlar los electrodomsticos eincluso activar los equipos de audio y video, etc.

Estas y muchas otras alternativas pueden automatizarse dentro de un hogar tpico.En el presente trabajo se seleccionarn muchas de ellas y se describir la solucintcnica para su implementacin.

En el captulo nmero 2 se enunciarn algunos conceptos bsicos para entender eldesarrollo tcnico de la solucin.

Elementos conceptuales

Introduccin al control automtico

Los progresos tcnicos en los campos de la electrnica, la informtica y lascomunicaciones y la gran reduccin de costo han posibilitado la aplicacin masiva delos sistemas de automatizacin.

Con el apoyo de los sistemas automatizados y la coordinacin de un control central,los edificios denominados inteligentes son una expresin concreta de la integracin delas dimensiones tecnolgica, social y econmica para mejorar la relacin del hombrecon su medio. Forman parte de una disciplina que se consolida da a da: la domtica(conjunto de servicios integrados en la vivienda).

Pero no debemos confundir automatizacin con inteligencia. No todos los edificiosautomatizados son inteligentes.

Los automatizados son aquellos que tienen inteligencia aplicada en cadainstalacin o slo en algunas, pero estas no estn interconectadas y no sepueden ordenar en funcin de prioridades.


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En otras palabras, el automatismo constituye respuestas nicas frente adeterminados estmulos.

En cambio, en un edificio inteligente, las instalaciones estn vigiladas por uncontrolador general.

La inteligencia de un edificio empieza cuando, una vez automatizado, es dotado desistemas que contienen aplicaciones de alto nivel que gestionan dicha automatizacin.Un edificio inteligente cuenta con todos sus sistemas centralizados e interactuantes, ysu cerebro tiene funciones vinculadas con la comprensin y el aprendizaje. La funcinde autocorreccin le permite reaccionar ante situaciones anormales o estmulos externos,desencadenando los actos necesarios para adaptarse ante la nueva situacin. Un edificiointeligente es una construccin capaz de responder a instrucciones programadas por elusuario. O tambin puede actuar sola activando aparatos o sistemas sin necesidad de laintervencin humana. El aspecto digital es el que le da verdadera inteligencia al sistema.

Por qu entonces estudiamos automatizacin?Estudiamos automatizacin porque la inteligencia de un edificio existe a partir del

control e integracin de todos los subsistemas automatizados. La automatizacin es elpunto de partida para dotar de inteligencia a un edificio.

La automatizacin se implementa mediante los distintos sistemas de control automtico.Estos mecanismos constituyen la base de la automatizacin.

Sistemas de control automtico

El control comenz a desarrollarse en el momento en que se reconoci que existauna estructura comn para resolver problemas fsicos de naturaleza muy diferente. Estaestructura se caracteriza por la realimentacin y obedece a unos principios comunesindependientemente de la naturaleza fsica del sistema particular.

En general, la palabra control significa mantener las cosas en su sitio. En unsentido ms formal, el control est relacionado con el conjunto de mecanismos queaumentan la probabilidad de que las actividades que afectan los objetivos de unaorganizacin se lleven a cabo en forma apropiada. El control tambin permite que elsistema detecte y notifique los casos donde estas actividades no se realizaron. Tambines esencial el manejo de eventos no anticipados. Un sistema bien diseado debe tenerla capacidad de notificarlos sin interrumpir las dems actividades.

El control es el primer nivel y la base de la automatizacin para la que existen hoy enda cada vez ms aplicaciones. El conocimiento de los procesos de control y de susinterrelaciones tiene una importancia especial para resolver cualquier tarea deautomatizacin.

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Un sistema bsico de control puede esquematizarse mediante el siguiente diagrama:

El objetivo principal del sistema es gobernar la variable de salida de una formadeterminada por la accin de la seal de entrada a travs de los elementos delproceso que debe gobernarse.

Ejemplos:La regulacin necesaria para mantener a un cierto nivel la temperatura de una

sala. En este caso, la temperatura de la sala es la variable de salida, y para regularlade la forma deseada debe aplicarse una seal apropiada o seal de entrada, alsistema de calefaccin.

Un sistema de calefaccin domiciliario en el que un termostato es el controlconstituye un ejemplo de regulacin automtico. En este sistema se compara el ajustedel termostato (la temperatura deseada) con la temperatura efectiva de la habitacin.Una perturbacin en este sistema la constituye un cambio en la temperatura exterior.El objetivo es mantener la temperatura deseada en la habitacin a pesar de lasvariaciones en la temperatura exterior.

Clasificacin de los sistemas de control

Sistemas de Control de Lazo AbiertoLos sistemas de control de lazo abierto son sistemas de control en los que la salida

no tiene efecto sobre la accin de control, es decir, la salida ni se mide ni se realimentapara comparacin con la entrada. Por lo tanto, para cada entrada de referenciacorresponde una condicin de operacin fijada. As, la exactitud del sistema, dependede la calibracin.

Ejemplos:Un ejemplo prctico es la mquina de lavar. El remojo, lavado y enjuague en lamquina de lavar se cumplen sobre una base de tiempos. La mquina no mide la sealde salida, es decir, la limpieza de la ropa. Una lavadora de las llamadas automtica

Salida(variable gobernada)

Seal deEntrada

Sistema deControl

EntradaControl

SalidaProceso


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es, un sistema en cadena abierta, puesto que el tiempo de lavado se ha determinadomediante criterio y clculo previo. Una lavadora, verdaderamente automtica deberacomprobar constantemente el grado de limpieza de la ropa y desconectarse por smisma cuando dicho grado coincidiese con el deseado.

El control del trfico por seales actuadas en funcin de tiempos es otro caso decontrol de lazo abierto.

Para aumentar la precisin de un sistema de mando en cadena abierta debeestablecerse un enlace entre las seales de entrada y de salida. Por medio de esteenlace, denominado cadena de retorno, la seal de salida se introduce en el sistemadespus de compararse con la seal de entrada.

Sistemas de Control de Lazo Cerrado

Un sistema de control de lazo cerrado es aquel en el que la seal de salida tieneefecto directo sobre la accin de control. Son sistemas de control realimentado. Laseal de error actuante, que es la diferencia entre la seal de entrada y la de realimentacinentra al detector o control de manera de reducir el error y llevar la salida del sistema alvalor deseado. En otras palabras el trmino lazo cerrado implica el uso de accin derealimentacin para reducir el error del sistema.

Ejemplo:Un sistema trmico. El objetivo es mantener la temperatura del agua caliente a un

valor determinado. El termmetro instalado en el cao de salida del agua calienteindica la temperatura efectiva. Esta temperatura es la salida del sistema. Se utilizaraun controlador detector automtico en el cual la posicin del dial del controladorfija la temperatura deseada para generar una seal de error que acte corrigiendo.Al realizar esto, se convierte la temperatura de salida a las mismas unidades que laentrada por un traductor. La seal de error producida en el controlador automticoes amplificada y la salida del controlador es enviada a la vlvula de control para

EntradaControl

SalidaProceso

Elemento deMedicin

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modificar la apertura de la vlvula de provisin de vapor para corregir la temperaturaque toma el agua.

Esta accin de control est basada en la operacin en lazo cerrado donde por mediode este sistema denominado cadena de retorno, la seal de salida se introduce en elsistema despus de compararse con la seal de entrada. La seal resultante de ladiferencia entre la seal de entrada y la seal de salida debe actuar sobre el sistemagobernado con el fin de corregir el error. Un sistema con una realimentacin se denominasistema de lazo cerrado.

Sistemas de Control Adaptativos

Las caractersticas dinmicas de la mayora de los sistemas de control no sonconstantes por diversas razones, como el deterioro de los componentes al transcurrir eltiempo o las modificaciones en parmetros o en el medio ambiente.

Aunque en un sistema de control realimentado se atenan los efectos de pequeoscambios en las caractersticas dinmicas, si las modificaciones en los parmetros delsistema y en el medio son significativas, un sistema para ser satisfactorio ha de tener lacapacidad de adaptacin.

Un sistema de control adaptativo es un sistema que continua y automticamentemide las caractersticas dinmicas del medio, las compara con las caractersticasdinmicas deseadas y usa la diferencia para variar parmetros ajustables del sistemao para generar una seal de accionamiento de modo que se pueda mantener elfuncionamiento ptimo con independencia de las variaciones ambientales.

Alternativamente este sistema puede medir continuamente su propiofuncionamiento de acuerdo con un ndice de comportamiento dado y modificar, en casode ser necesario, sus propios parmetros para mantener el funcionamiento ptimocon independencia de los cambios ambientales.

Para que pueda denominarse adaptativo a un sistema, debe tener caractersticas deautoorganizacin. La adaptacin implica la capacidad de autoajustarse o automodificarsede acuerdo con modificaciones imprevisibles del medio o estructura. Los sistemas decontrol que tienen algn grado de capacidad de adaptacin, se denominan sistema decontrol adaptativos.

En un sistema de control adaptativo, las caractersticas dinmicas deben estaridentificadas en todo momento de manera que los parmetros de control o deteccinpuedan ajustarse para mantener el funcionamiento ptimo. Un sistema de controladaptativo, adems de acomodarse a los cambios ambientales, compensa la eventualfalla de componentes menores del sistema, aumentando, por tanto la confiabilidad detodo el sistema.

Si se realiza el ajuste de los parmetros del sistema nicamente por medicin directadel medio, el sistema no es adaptativo.


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Sistemas de Control Predictivos

El control predictivo utiliza las PC y sus modelos para calcular la seal de control,que hace que la salida del proceso predicha est contenida en la trayectoria deseadaelegida por el bloque conductor.

El mecanismo de adaptacin ajusta, cuando es necesario, el modelo predictivo y latrayectoria deseada, minimizando el error de prediccin y la desviacin del sistema ensu comportamiento ptimo.

Ejemplo: Sistema SCAP: Sistema de Control Adaptativo Predictivo.

La metodologa SCAP consiste en que el control aplicado al proceso hace de lasalida predicha igual a la deseada. Para implementar esta estrategia el sistema utiliza unmodelo predictivo, un bloque conductor, y un mecanismo de correccin o adaptacin.

Bloque Conductor: Elige la trayectoria de salida deseada que conducir la salida delproceso al punto de consigna de forma ptima.

Modelo Predictivo: Calcula la seal de control, que hace que la salida del procesopredicha est contenida en la trayectoria deseada elegida por el bloque conductor.

Mecanismo de Adaptacin: Ajusta, cuando es necesario, el modelo predictivo y latrayectoria deseada, minimizando el error de prediccin y la desviacin del sistema y sucomportamiento ptimo.

Sistemas de Control Digital Directivo

Este sistema detecta errores emitidos a travs de una seal utilizando una codificacindigital. Digitaliza y cuantifica la variable con un elemento de medicin, siendo undispositivo que convierte esa variable de salida en otra variable deseada (adecuada).

Analgico = (no es digital) Natural.Digital = codificacin de lo analgico.

Insertar el Control Digital Directivo (CDD) a las instalaciones Tecnolgicas,existiendo de sta manera, una adecuada relacin entre ambos suministros.

ConsignaSalida

BloqueConductor

ModeloPredictivo

Mecanismo deAdaptacin

SalidaDeseada

ProcesoSeal deControldel Proceso

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Objetivos a lograr mediante el control

Los objetivos a lograr mediante el control de instalaciones en un edificio inteligenteson los siguientes:

- Mantener las variables, que determinan el confort en los valores adecuados.- Minimizar el consumo de energa mediante el control optimo de los equipos.- Conocer y localizar cualquier situacin de alarma en el momento en que esta se

produce y tomar las medidas correctivas.

Permitiendo:- Concentrar toda la informacin necesaria para el correcto mantenimiento de

los equipos.- Realizar de forma sencilla y rpida modificaciones o incorporaciones de

nuevos equipos.

Elementos componentes del sistema inteligente de control automtico

Genricamente, la entrada, procesamiento y salida de informacin en un sistema decontrol inteligente como as tambin la conexin entre las distintas partes se implementana partir de la aplicacin de distintos tipos de dispositivos que se desarrollarn a continuacin.

Implementacin fsica del sistema de control inteligente

A un nivel base, existen unos dispositivos que reciben el nombre de esclavos y quepueden ser tanto ordenadores personales como autmatas programables o simplestarjetas dotadas de microprocesador. Slo depende de la misin que deban realizar, aunqueen mbitos industriales lo ms comn es utilizar siempre autmatas de distintas prestaciones.Reciben el nombre de esclavos porque estn sujetos a la informacin recibida del unsoftware central. Esto no significa que ciertas decisiones no las tomen directamente.

Dentro del esclavo podemos distinguir elementos que pueden ser de tres tipos: Sensores Enlaces Actuadores

Sealde Entrada deInformacin

Conexiones SoftwareControl Central

Salida(Variables

gobernadas)

Conexiones

DISPOSITIVOS

- Sensores

- Detectores

- Contadores

INTERCAMBIO

CON EL USUARIO


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Los sensores son dispositivos que determinan el valor real de una magnitud. Elsensor fsico tiene su correspondiente elemento sensor dentro del autmata, cuyamisin es traducir la magnitud obtenida en un valor digital.

Los enlaces son mdulos del programa que relacionan los sensores con losactuadores. Lo normal es que la relacin sea de uno a uno, pero en ciertos casos puedeocurrir que varios elementos estn implicados. Esta relacin es un programa que seejecuta permanentemente y que toma ciertas acciones consistentes en recibir informacinde los sensores, contrastarla con ciertos parmetros preestablecidos y, consecuentemente,controlar los actuadores. A efectos del programa general de control, los enlaces son loselementos ms importantes puesto que es sobre ellos sobre los que se identifican losprocesos y se realiza el intercambio de informacin.

Los actuadores tienen la misin de controlar una serie de dispositivos o maquinariaexterna. Habitualmente son simples interruptores que pueden actuar solos o en grupo y enocasiones necesitamos que las seales digitales sean convertidas en otras analgicas.

El supervisor de grupo es un ordenador de altas prestaciones cuya misin escoordinar un grupo de esclavos. En un edificio, una buena solucin sera establecer unsupervisor en cada planta, mientras que en un complejo residencial podra haber unsupervisor por casa. El supervisor enva la informacin recibida al siguiente nivel,donde se encuentra el software de control inteligente.

El software de control central ejecuta las aplicaciones de ms alto nivel, y el mismoest formado por programas de distintas naturalezas. Consiste en un centro de controlcompuesto por una computadora que se utiliza para controlar, dirigir y monitorear lasinstalaciones de servicios de un edificio en base a un software o cerebro, que permiteun adecuado control y almacenamiento de datos, recibe la informacin de todos lospisos, chequea todos los sistemas y toma decisiones, realizando funciones vinculadascon la comprensin y el aprendizaje.

Entrada de informacin

Las especificaciones de entrada describen la manera en que los datos ingresarn alsistema para su procesamiento. El diseo de la entrada consiste en el desarrollo deespecificaciones y procedimientos para la captura y preparacin de datos as como laejecucin de los pasos necesarios para poner dichos datos en una forma utilizablepara su procesamiento.

La entrada de informacin en un sistema de control inteligente se efecta a travs de lamedicin de variables preestablecidas de acuerdo a los aspectos que se deseen controlar.

Una variable es una magnitud que puede tener un valor cualquiera comprendidoen un conjunto determinado. Todos los parmetros naturales y fsicos son variables.

Dentro del conjunto de variables a cuantificar podemos distinguir:a. Aquellas sobre las cuales se acta directamente para modificar sus valores.b. Aquellas variables que influyen o pueden modificar a otras variables.

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La informacin de entrada obtenida a partir de la medicin de variables puede ser detipo analgica o digital.

La representacin analgica del valor de una variable fsica se caracteriza porque lainformacin es transmitida mediante la misma u otra variable fsica dentro de unmargen limitado determinado y el valor de la variable a representar resultaproporcional en todo este margen al valor original.

Esta representacin se denomina analgica porque se asemeja a la magnitud real.(anlogo = semejante).

Ejemplos:Velocmetro: Todos los vehculos de motor deben poseer un instrumento paraindicar la velocidad de su movimiento. El velocmetro cumple la funcin de indicarla velocidad mediante una aguja sobre una escala longitudinal o circular, por mediode una lnea indicadora o banda de color, sobre una cinta mvil. Los velocmetrosson impulsados por un cable flexible conectado al eje motriz de la caja develocidades. Este eje gira a una velocidad proporcional a la velocidad del vehculo;a medida que el cable rota hace girar un imn en un tambor de metal dentro delvelocmetro. El imn ejerce una fuerza dentro del tambor que supera a la accinopuesta ofrecida por un muelle o resorte de espiral; como resultado el tambor gira.La velocidad a que el imn gira, determina la fuerza que ejerce sobre el tambor, yla cantidad de veces que el tambor rota es la que indica la velocidad del vehculo.La aguja indicadora, o la polea impulsora de la cinta, va adosada al tambor.

Termmetro: Instrumentos utilizados para medir la temperatura. El ms comnconsiste en un bulbo de vidrio, que contiene un lquido, y se prolonga en un tubitocapilar. Al aumentar la temperatura, el volumen del lquido aumenta, por lo queasciende dentro del tubito. Al bajar la temperatura, el lquido se contrae ydesciende. Para saber cual es la temperatura se lee el nivel del lquido, de acuerdoa una escala de grados marcada al costado del termmetro.

Un sistema digital, en cambio, es aquel que proporciona un impulso por cadaunidad de la variable fsica a controlar. La suma de estos impulsos, almacenada en uncontador, representa el valor de dicha variable. El transmisor de medida incluye uncontrolador decimal. Estos contadores almacenan las cifras decimales empleando uncdigo que utiliza cuatro bits (estados 0/1") para cada cifra decimal.

Nos estamos refiriendo al sistema binario que constituye el lenguaje de base sobreel cual opera la informtica. Este es el sistema binario compatible con el cdigo queutiliza el software.

Es importante tener en cuenta que toda informacin que llegue al software de controlpara que sea utilizable por este deber ser de tipo digital.


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Dispositivos de entrada

La medicin de variables se lleva a cabo a travs de dispositivos capaces dereaccionar frente a determinados estmulos fsicos y transformar dicha reaccin eninformacin apta para ser transmitida y procesada por el software de control central ocerebro del sistema inteligente.

La eleccin del tipo de sensor o detector a aplicar en cada caso depender de lanaturaleza de las variables a cuantificar.

A continuacin se enuncian los principios bsicos de funcionamiento que determinanlos distintos tipos de sensores y sus reas de aplicacin.

Los detectores aplicados con ms frecuencia en sistemas de Alarma ContraIncendio que consisten en circuitos cerrados en los cuales la interrupcin de la corrienteocasiona la puesta en marcha de las alarmas. Para ello se utilizan detectores que secolocan estratgicamente en los locales a proteger. Los detectores son los siguientes:

Detector inico: consiste en una cmara interior y exterior ionizada por una fuente radioactiva.Reacciona en forma inmediata ante los productos de la combustin invisibles y visibles.Es apropiado para detectar la mayor parte de los distintos tipos de incendios.Detector ptico: utiliza como elemento de deteccin el efecto de reflexin de la luz,mediante un elemento fotosensible y una fuente luminosa.Reacciona ante los humos visibles. Se los utiliza combinndolos con los detectoresinicos para proteger locales donde hay aparatos elctricos y electrnicos.Detector trmico: Elemento bimetlico que opera un contacto elctrico cuando sealcanza la temperatura de funcionamiento del detector, graduable a voluntad entre45 y 90C.Detector trmico combinado: Combina la accin del detector trmico controlandoque la temperatura no supere una velocidad de 6 a 8C por minuto.

Los detectores aplicados Alarma Contra Robo son bsicamente detectores deapertura que actan con el accionamiento de puertas y ventanas, accionando contactoselctricos que activan la alarma; y detectores de movimiento. Se pueden mencionar dedos tipos:

1. Detectores de tipo mecnico: Actan con el accionamiento de puertas y ventanas.Consisten en pulsadores de interrupcin que van instaladas en los marcos de puertasy ventanas.a. Detectores de tipo magnticos: Estn compuestos por contactos elctricos y un

imn permanente cuyo campo magntico abre o cierra los contactos.b. Detectores de vibracin: Suelen utilizarse para la proteccin de paredes, techos

y cielorrasos, en funcin de vibraciones o golpes, con sensibilidad regulable enfuncin de la intensidad de vibracin que son sensibles a la frecuencia de vibracincaracterstica de la rotura de un vidrio y que se emplean en comercios.

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2. Detectores electrnicos: Accionan contactos elctricos que activan la alarmapara lo cual requieren de alimentacin elctrica de la central de alarma de 12v encorriente continua.a. Barreras infrarrojas: compuestas de dos componentes, un emisor que genera un

haz intermitente de luz infrarroja, invisible al ojo humano y un receptor querecibe un haz y en caso de interrupcin abre un circuito conectado directamentea la central de alarma.Detectores infrarrojos pasivos: funcionan captando la emisin infrarroja delcuerpo humano con un radio de 10 metros. Esta compuesto por un gabinete y norequiere emisor ya que lo constituye el mismo cuerpo del intruso.

b. Tipo de microondas: Son similares a las barreras infrarrojas pero emplean un hazde energa electromagntica en ondas de frecuencia muy altas. Pueden atravesarslidos como tabiques o vidrios.

c. Sensores ultrasnicos: Actan como un radar generando un campo deultrasonido sensible a las mismas perturbaciones.

Centrales de Alarma: Constituyen el cerebro del sistema captando la apertura delos circuitos y ejerciendo una supervisin continua, debiendo seleccionarse en funcinde la vivienda a proteger. Cuentan con la posibilidad de zonificar las reas de deteccinen forma independiente de otra.

Dispositivos de Aviso de Alarma: Son sistemas encargados de dar aviso de alarma,en general del tipo sonoro como bocinas, sirenas, campanas, etc. O audiovisuales oeventualmente comunicacin telefnica.

Mdulos Programables de Control

Mdulos son cada una de las partes usada como medida (mdulos de medida) pararegular y controlar la accin del mecanismo de un dispositivo (entradas/salidas -analgicas/digitales).

De Control porque controla y emite datos traduciendo una seal analgica a otra digital.Efectuar un control consiste en realizar las operaciones oportunas, acciones de

control, para mantener unas variables en unos valores prefijados.Por ejemplo: La temperatura de una habitacin podra ser la variable a controlar.

Cuando esta variable subiera por encima de un determinado nivel, el valor prefijado,podra abrirse una ventana para reducirla, sta sera la accin de control. Un sistemaelectrnico actuando de forma automtica sobre un aparato de aire acondicionado,que regulase el caudal de aire fro del equipo de ventilacin, resolvera el mismoproblema de forma automtica de acuerdo con un esquema como el siguiente:

Valor prefijadode temperatura Sistema de

ControlProceso

Aperturade Vlvula

(accinde control)

Temperatura

(variablea controlar)


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Para poder efectuar un control de las diferentes variables es preciso disponer desensores adecuados que suministren medidas fiables. Con una periodicidad preestablecidael sistema de control acta sobre cada uno de los elementos necesarios, vlvulasinterruptores, motores, para conducir la evolucin de las variables al nivel prefijado.

Programable cuando adems su seal es capaz de cambiar su propia variable(convengamos que todos los parmetros naturales son variables); entonces decimosque es un Mdulo de Control Programable.

Control en edificios inteligentes: (Ejemplo: SCAP)

Los objetivos a lograr mediante el control de instalaciones en un edificio inteligenteson los siguientes:

- Mantener las variables que determinan el confort en los valores adecuados.- Minimizar el consumo de energa mediante el control ptimo de los equipos.- Conocer y localizar cualquier situacin de alarma en el momento en que sta

se produce y tomar las medidas correctivas oportunas.La gestin automtica e integrada de las instalaciones de un edificio consiste en la

realizacin, sin intervencin humana, de todas las tareas de control tendientes a conseguirstos objetivos.

Un sistema de gestin automatizado permite adems:- Concentrar toda la informacin necesaria para el correcto mantenimiento

de los equipos.- Realizar de forma sencilla y rpida modificaciones o incorporaciones de

nuevos equiposMediante conversores, toda transmisin de datos se realiza en formato digital.Los Controladores Lgicos Programables se aplican para efectuar automatizaciones

de los diferentes sistemas afectados como ser el aire acondicionado, calefaccin,iluminacin, etc.

El Controlador lgico programable (PLC), se compone de:- Un microprocesador,- Interfases de entradas y salidas, con seales analgicas o digitales,- Memoria.

En la memoria se establece el programa de aplicacin para cada caso, con unlenguaje sencillo, que se realiza a partir de un software apropiado y una computadorapersonal (PC).

Generalmente los sistemas son modulares, permitiendo ampliar las entradas y salidascuando la aplicacin crece en complejidad de seales a manejar, siendo posible efectuarcomunicaciones entre PLC o con un sistema centralizado de supervisin.

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Enlaces

Como ya venimos diciendo, los enlaces son mdulos del programa que relacionanlos sensores con los actuadores. Estos enlaces son los elementos ms importantesporque en ellos se identifican los procesos y se realiza el intercambio de informacin.

Los edificios inteligentes tienen la premisa de que su vida til debe ser muy larga ysu adaptabilidad a las nuevas tecnologas, completa. Cuenta para ello con grandesconductos de montajes con buenas salidas a los pisos que permiten que esa inteligenciapueda ser modificada y ampliada permanentemente. Para ello, se usa el sistema decableado estructurado, que permite conectar todos los equipos e instalaciones querequiere el edificio sin tener que realizar tendidos complementarios. Este cableado vapiso a piso con un tablero por piso donde se hacen todas las conexiones.

El sistema central se entera de lo que est pasando a travs del BUS decomunicaciones que es un cable blindado que atraviesa todo el edificio a travs del cualse enva la informacin al centro de control. Sobre el bus central, se van colgando losdistintos sistemas de control distribuidos por todo el cuerpo del edificio. Utilizanprotocolos de comunicacin que facilitan el entendimiento entre los dispositivos.

Ejemplo 1: Si una persona cambia su puesto de trabajo a otro piso, se cambianlas posiciones de los botones y esa persona se lleva sus nmeros telefnicos. No hacefalta recableados, no hay cadas ni interferencias ni ruidos. Solo seal pura.

Distribuir en todo el edificio, como si fueran rganos de un cuerpo que se conectanpor los distintos nervios con el cerebro central. La inteligencia distribuida es llevar adonde est la necesidad de control el elemento que lo ejerza.

Ejemplo 2: Si hay que realizar acciones en el subsuelo del edificio, se pondr elelemento de control necesario para cumplir esa funcin. Luego si hay que hacer algoen el segundo piso se pondr otro elemento all. En planta baja estar el centro decontrol. Entonces, al tener la inteligencia distribuida se llega a cada punto a controlaral mdulo que se coloca en la zona con las interconexiones necesarias tanto decomandos como de sensores. Comandos son las salidas que van a actuar sobre elelemento y sensores son entradas de temperatura, de alarmas, etc.

Caractersticas principales de los sistemas BUS

Protocolo abierto: Decir que el protocolo es abierto significa que cualquierempresa puede acceder al lenguaje de comunicacin, esto garantiza lacomunicacin entre componentes de distintas marcas. Es decir, cualquier empresapuede participar del sistema, garantiza una amplia variedad de componentes paradistintos requerimientos.

Red multimaster: Instabus es una red multimaster, cada elemento tiene sucontrolador con el programa de aplicacin correspondiente y no depende de ningnotro para su funcionamiento. Instabus es un sistema de alta seguridad pues ante la fallade algn componente, no se interrumpe el funcionamiento de lo dems.


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Red de gran cantidad de componentes: Los edificios, por la gran cantidad de serviciosque involucran y su distribucin, requieren de un gran nmero de componentes. ConInstabus se puede tener ms de 12.000 nodos y 50000 puntos de control.

Posibilidad de cubrir grandes distancias: Por las caractersticas propias de unedificio, la red del sistema de control debe poder cubrir grandes distancias. Cada lneapuede tener 1000 metros de longitud, y como la capacidad mxima es de 180 lneas, lalongitud mxima a ser cubierta es de 180 km.

Bajo costo de instalacin:- Cable econmico: Esto se debe a la baja velocidad de comunicacin (9,6 Kb) lo

que permite un cable de comunicacin econmico. Adems, la estructura de lared al ser del tipo rbol, permite la utilizacin total de la longitud de cada lnea.

- Reducida cantidad de accesorios: El BUS cumple la doble funcin de medio detransmisin de datos, y de suministro de energa de los componentes, esto significaque, en general, no es necesario poner fuentes de alimentacin externas a loscomponentes. Los componentes estn diseados para las aplicaciones que debencumplir, no es necesario colocar accesorios tales como contadores o rels.

Alto grado de seguridad: los componentes no requieren batera para el mantenimientode los programas, es decir que los programas no se borran por falta de energa. Latransmisin de datos es muy segura, esto es debido a la baja velocidad de transmisin.Al ser un sistema multimaster, la rotura de algn componente no influye en el resto dela red. En caso de corte del cable de comunicacin solo queda interrumpida en el sectordonde se cort el cable, pero no en el resto de la red. Muchos componentes, sobre todomdulos de salida, tienen la posibilidad de programar el estado de salida para la cadadel sistema, como as tambin para el retorno del mismo.

Programacin: los componentes desde el programa desde una PC a travs del BUS,esto significa que desde cualquier punto de la red se tiene acceso a cualquier componente,no es necesario una programacin local componente por componente. Los programasvienen preparados, es decir que no es necesario hacer programas tipo PLC (ControladorLgico Programable). Se dispone de un men de programas donde se elige el msconveniente segn la aplicacin deseada, y slo debemos relacionar las funciones deestos programas con las entradas/salidas del sistema.

Algunas definiciones:

Nodo: Cualquier componente que se comunique con el BUS, es decir todo aquelcomponente programable que participa del sistema y se comunica con el resto pormedio del BUS de comunicacin.

Un nodo puede ser un mdulo de entradas, uno de salidas, un procesador, unainterfase, etc.

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Lnea: Se llama lnea al conjunto de nodos que se comunican entre s por medio delcable BUS. Una lnea puede comunicar varios nodos y debe contar con una fuente dealimentacin de BUS para alimentar a los nodos.

Las lneas se pueden comunicar entre s o prolongar por medio de vinculadores de lneas.rea: Se llama rea a un conjunto determinado de lneas comunicadas entre s. Las

reas se pueden comunicar con otras por medio de vinculadores de rea.Estructura de la Red: La red puede tener estructura lineal, estrella, rbol o

combinacin de stas.

Software de Control Central

Es la Unidad de Control Central Inteligente que supervisa y toma decisiones sobreel funcionamiento de las distintas instalaciones.

Constituye el Centro de Inteligencia del edificio.El control central es aquel que recibe toda la informacin, la procesa, verifica su

programa (qu debe hacer) y toma decisiones, transmitindolas al resto de los dispositivosdel sistema.

El sistema de control inteligente consiste en un centro de control compuesto poruna computadora que se utiliza para controlar, dirigir y monitorear las instalaciones deservicios de un edificio en base a un software o cerebro, que permite un adecuadocontrol y almacenamiento de datos, recibe la informacin de todos los pisos, chequeatodos los sistemas y toma decisiones, realizando funciones vinculadas con lacomprensin y el aprendizaje.

Como ya se ha mencionado los sistemas de control tradicionales estn basados enla metodologa de realimentacin. Estos sistemas han ido complejizndose gradualmente.Primero con la aplicacin de la tecnologa neumtica, luego la electrnica analgica yactualmente los sistemas de control digital basados en el soporte informtico mediantela implementacin de microprocesadores y PC.

Sistema de Control Tradicional

Los sistemas de control tradicionales estn basados en la metodologa derealimentacin. El control Digital supone una gran ventaja y es lo que est llevando a suinsercin en el mercado. Primero con tecnologa neumtica, despus electrnicaAnalgica y actualmente digital mediante microprocesadores y computadoras.

Sistemas Expertos: (Siemens)

Bajo el trmino de Sistemas Expertos se entiende un nuevo tipo de software queimita el comportamiento de un experto humano en la solucin de un problema.

Pueden almacenar conocimientos de expertos para un campo determinado -y muydelimitado- y solucionar un problema mediante una deduccin lgica de conclusiones.


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Un sistema experto, por lo tanto, utiliza tcnicas de Inteligencia Artificial. Un sistemade ordenadores que trabaja con tcnicas de IA deber estar en situacin de combinarinformacin de forma inteligente, alcanzar conclusiones y justificarlas (al igual que elresultado final).

Los sistemas expertos son una expresin de los sistema basados en losconocimientos.

Los sistemas debern aplicarse donde la complejidad del problema, sucomportamiento dinmico o la explosin combinatoria no resulte posible o rentable enuna solucin convencional mediante procesamiento de datos. Son en general problemasque implican un procedimiento de solucin basado en el conocimiento. Esteprocedimiento comprende las siguientes capacidades:

- Utilizacin de normas u otras estructuras que contengan conocimientos yexperiencias de expertos especializados.

- Deduccin lgica de conclusiones- Interpretacin de datos ambiguos.- Manipulacin de conocimientos vagos, es decir, conocimientos afectados por

valores de probabilidad. La estructura y almacenamiento de conocimientos en los Sistemas Expertos y

como sabe el sistema qu conocimientos debe aplicar:Esta es la funcin del mecanismo de interferencia. Controla las acciones del sistema.

Pone a disposicin mtodos de solucin del problema segn los cuales deben serprocesadas las reglas y las redes. El mecanismo de interferencia procede as:

Los datos que describen el problema son introducidos por el usuario durante la consulta.Determinacin de todas las reglas que podran aplicarse en un caso concreto

(conjunto de conflicto).Solucin del conflicto, es decir, eleccin de las reglas a aplicar.Ejecucin de stas reglas y/o estmulos de nuevas reglas.Todos los datos que describen el problema, el conjunto del conflicto, las reglas

utilizadas, los nuevos datos deducidos, las soluciones y propuestas de solucin sonalmacenados en la base de conocimientos.

Estas informaciones pueden ser borradas tras una consulta o almacenadas comodatos. De esta forma, el sistema puede utilizar ms tarde el conocimiento adquiridodurante la resolucin de un problema.

El usuario se comunica con el Sistema Experto por medio de una interfase, con la quese mantiene el dilogo de pregunta y respuesta entre sistema y usuario durante laconsulta. Visualiza de forma comprensible las informaciones que suministra elcomponente explicativo. Sirve adems para la representacin del resultado y emitemensajes del sistema. El Sistema Experto posee un componente de adquisicin. Conste componente se implementa la base de conocimientos en la configuracin del sistema.

El mtodo para desarrollar un Sistema Experto es la construccin de prototipos,mtodo que consta de los siguientes aparatos:

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Identificacin, conceptualizacin, formalizacin e implementacin, verificacin.Estos pasos son repetidos hasta el cumplimiento de interrupcin. De esta forma es

posible crear un prototipo capaz de ejecutar una funcin y de mejorarlo.Herramientas necesarias: el sistema solicita al usuario la informacin para la solucin

del problema. La forma en que los datos entran y salen es variada:Por ejemplo: mediante el mouse y/o el teclado. Muchos sistemas se presentan tambin

de forma grfica. En caso de error, las subrutinas de ayuda (help) dan las instruccionesnecesarias. Con el uso de ventanas se visualizan aclaraciones del sistema.

Para la valoracin del resultado ser necesario en cada caso recurrir a la justificacindel componente explicativo.

Un sistema experto puede almacenar el conocimiento de expertos para un campo deespecialidad determinada y solucionar un problema mediante la deduccin lgica.Representan la transicin del procesamiento de conocimientos.

La base de ste avance tecnolgico fue el nuevo desarrollo de nuevos lenguajes deprogramacin que permiten representar y procesar expresiones simblicas y estructurasde conocimientos.

Este conocimiento se almacena en la base de conocimientos y se procesa con lasestrategias de solucin depositadas en el mecanismo de interferencia.

Los Sistemas Expertos encuentran explicacin all donde halla conocimientoespecializado y experiencia, y no resulte posible o rentable una solucin convencionalde procesamiento de datos.

Salida de Informacin

Se entiende por Salida a cualquier respuesta producida por un Sistema de Control.

Al hablar de salida de informacin procesada podemos referirnos a dos aspectos:a. La accin de control aplicacin sobre la o las variables consideradas en

cada caso.

Ejemplos:SISTEMA DE ALARMA: Los dispositivos se comunican con la unidad central, y al

detectar presencia, se pondr en marcha la Sirena emitiendo el sonido.LUZ NOCTURNA: Cuando el sistema enva el dato de poca luz en el ambiente

(habitacin, pasillos oscuros), se enciende automticamente.AIRE ACONDICIONADO: Tal como ya lo ejemplificamos cuando hablamos de

control, la temperatura de una habitacin (variable a gobernar). Cuando esta variablesube a un determinado nivel (valor prefijado) el sistema central emite la orden sobre elaparato de aire acondicionado y hace actuar el equipo de ventilacin.


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b. La interface del sistema con el usuario u operadorLas interfase con el sistema son los medios que permiten a los usuarios interactuar con

una aplicacin, ya sea para dar entrada a informacin y datos o para recibir informacin.Cuando se disea la salida se debe tener en cuenta lo siguiente:- Determinar qu informacin presentar.- Decidir si la informacin ser presentada en forma visual, verbal o impresa y

seleccionar los medios de salida.- Disponer la presentacin de la informacin en un formato aceptable.- Decidir cmo distribuir la salida entre los posibles destinatarios.

La salida de informacin est constituida por una serie de perifricos individuales,que deben efectuar un intercambio rpido y fiable de informacin. Estos deben ofreceral usuario un men de tareas conversacionales que posibiliten la comunicacin deloperador con el sistema de control central y le permita actuar sobre el proceso ymonitorearlo tanto en detalle y como en conjunto.

Algunas de las opciones de salida de informacin propuestas por sistemas inteligentes

Ejemplo SCAP.Visin global: Presenta en tiempo real una visin general del estado de todas las

variables controladas y monitorizadas agrupadas en bloques dentro de un rea del proceso.Bloque de Lazos: Presenta el detalle operativo de cada bloque en forma de diagrama

de barras, en el que aparece para cada lazo la variable del proceso, la consigna y la sealde control.

Curvas de tendencia: Presenta las curvas de evolucin o tendencia de cualquiera delas variables de los lazos bajo control o monitorizacin y ofrece al operador la posibilidadde elegir las escalas correspondientes.

Representacin del proceso: Presenta esquemas activos del proceso que contienenvariables analgicas cuyos valores se refrescan en tiempo real.

Entradas ControlCentralizado

Salidas

Sensores / Detectores

Actuadores / Comandos

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Diseo del Plan Maestro

Es el diseo estratgico de todas las acciones que se deben llevar a cabo en el edificio.

Consiste en la enumeracin de todas los requerimientos que deben cumplir los diferentessistemas tecnolgicos de manera integrada, y en el diseo de la forma en que dichastareas se deberan llevar a cabo.

Desde el punto de vista informtico, el trmino Edificio Inteligente sugiere la presenciade sistemas basados en tcnicas de inteligencia artificial, programados, capaces de:

- tomar las decisiones necesarias en un caso de emergencia.- predecir y autodiagnosticar las fallas que ocurran dentro del edificio.- tomar las acciones adecuadas para resolver dichas fallas en el momento adecuado.- monitorear y controlar las actividades y el funcionamiento de las instalaciones

del edificio.

Algunos aspectos a tener en cuenta:Al trabajar con inteligencia distribuida no hace falta hacer muchas modificaciones

en el edificio. No hay que romper, sino llegar con sistemas de control a los tablerosexistentes y reemplazar el equipo de automatizacin de sistemas mecnicos,electromecnicos o neumticos en uso.

Los objetivos primarios que deberan perseguirse en el software de control de unedificio inteligente son los siguientes:

- el manejo del control principal debe poder realizarse por un usuario con unosconocimientos informticos mnimos;

- los toma de decisiones debe ser totalmente automtica y si en algn momentose necesita un operador humano, ser el ordenador el que produzca una notaverbal o escrita aconsejando el procedimiento a seguir;

- la optimizacin de los recursos existentes debe estar implcita en el sistema, ascomo un eventual aprendizaje ante situaciones imprevistas.

Soluciones comerciales

Clasificacin

Para poder clasificar tcnicamente un sistema de automatizacin de viviendas, esnecesario tener claros una serie de conceptos tcnicos, como son: tipo de arquitectura,medio de transmisin, velocidad de transmisin y protocolo de comunicaciones.

Tipo de ArquitecturaLa arquitectura de un sistema domtico, como la de cualquier sistema de control,

especifica el modo en que los diferentes elementos de control del sistema se van aubicar. Existen dos arquitecturas bsicas: la arquitectura centralizada y la distribuida.


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Arquitectura centralizada: Es aquella en la que los elementos a controlar y supervisar(sensores, luces, vlvulas, etc.) han de cablearse hasta el sistema de control de la vivienda(PC o similar). El sistema de control es el corazn de la vivienda, en cuya falta todo dejade funcionar, y su instalacin no es compatible con la instalacin elctrica convencionalen cuanto que en la fase de construccin hay que elegir esta topologa de cableado.

Arquitectura distribuida: Es aquella en la que el elemento de control se sita prximoal elemento a controlar.

Hay sistemas que son de arquitectura distribuida en cuanto a la capacidad de proceso,pero no lo son en cuanto a la ubicacin fsica de los diferentes elementos de control yviceversa, sistemas que son de arquitectura distribuida en cuanto a su capacidad paraubicar elementos de control fsicamente distribuidos, pero no en cuanto a los procesos decontrol, que son ejecutados en uno o varios procesadores fsicamente centralizados.

En los sistemas de arquitectura distribuida que utilizan como medio de transmisinel cable, existe un concepto a tener en cuenta que es la topologa de la red decomunicaciones. La topologa de la red se define como la distribucin fsica de loselementos de control respecto al medio de comunicacin (cable).

Cada elemento del sistema tiene su propia capacidad de proceso y puede ser ubicadoen cualquier parte de la vivienda. Esta caracterstica proporciona al instalador domticouna libertad de diseo que le posibilita adaptarse a las caractersticas fsicas de cadavivienda en particular.

Medio de TransmisinEn todo sistema domtico con arquitectura distribuida, los diferentes elementos de

control deben intercambiar informacin unos con otros a travs de un soporte fsico(par trenzado, lnea de potencia o red elctrica, radio, infrarrojos, etc.).

A continuacin enumeramos los siguientes tipos de medios:

1. Lneas de distribucin de energa elctrica (corrientes portadoras)Si bien no es el medio ms adecuado para la transmisin de datos, si es una alternativa

a tener en cuenta para las comunicaciones domesticas dado el bajo coste que implica suuso, dado que se trata de una instalacin existente.

Para aquellos casos en los que las necesidades del sistema no imponganrequerimientos muy exigentes en cuanto a la velocidad de transmisin, la lnea dedistribucin de energa elctrica puede ser suficiente como soporte de dicha transmisin.

Dada las especiales caractersticas de este medio y, sobretodo, su idoneidad paralas instalaciones domesticas a continuacin se detallan sus principales ventajas einconvenientes:

- Nulo coste de la instalacin.- Facilidad de conexionado.- Poca fiabilidad en la transmisin de los datos.- Baja velocidad de transmisin.

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El sistema consta de:a. Unidad de Control: encargada de gestionar el protocolo, almacenar las ordenes

y transmitirlas a la red.b. Interface: de conexin de los equipos, es el elemento que recibe las ordenes de

la unidad de control y las ejecuta.c. Filtro: para evitar que las seales puedan polucionar la red elctrica exterior a la

vivienda.

2. Soportes MetlicosLa infraestructura de las redes de comunicacin actuales, tanto pblicas como

privadas, tiene en un porcentaje muy elevado, cables metlicos de cobre como soportede transmisin de las seales elctricas que procesa.

En general se pueden distinguir dos tipos de cables metlicos:

a. Par MetlicoLos cables formados por varios conductores de cobre pueden dar soporte a un

amplio rango de aplicaciones en el entorno domestico.Este tipo de cables pueden transportar:- Datos.- Voz.- Alimentacin de corriente continua.Los denominados cables de pares estn formados por cualquier combinacin de los

tipos de conductores que a continuacin se detallan:1. Cables formados por un slo conductor con un aislamiento exterior plstico.

(Por ejemplo los utilizados para la transmisin de las seales telefnicas. ).2. Par de cables, cada uno de los cables esta formado por un arrollamiento helicoidal

de varios hilos de cobre. (Por ejemplo los utilizados para la distribucin deseales de audio.).

3. Par apantallado, formado por dos hilos recubiertos por un trenzado conductoren forma de malla cuya misin consiste en aislar las seales que circulan por loscables de las interferencias electromagnticas exteriores. (Por ejemplo losutilizados para la distribucin de sonido alta fidelidad o datos).

4. Par trenzado, esta formado por dos hilos de cobre recubiertos cada uno por un trenzadoen forma de malla. El trenzado es un medio para hacer frente a las interferenciaselectromagnticas. (Por ejemplo los utilizados para interconexin de ordenadores).

b. CoaxialUn par coaxial es un circuito fsico asimtrico, constituido por un conductor filiforme

que ocupa el eje longitudinal del otro conductor en forma de tubo, mantenindose lacoaxialidad de ambos mediante un dielctrico apropiado.

Este tipo de cables permite el transporte de las seales de video y seales de datosa alta velocidad.


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Dentro del mbito de la vivienda, el cable coaxial puede ser utilizado como soportede transmisin para:

- Seales de teledifusin que provienen de las antenas (red de distribucin de lasseales de TV y FM).

- Seales procedentes de las redes de TV por cable. - Seales de control y datosa media y baja velocidad.

3. Fibra pticaLa fibra ptica es el resultado de combinar dos disciplinas no relacionadas, como

son la tecnologa de semiconductores (que proporciona los materiales necesarios paralas fuentes y los detectores de luz), y la tecnologa de guiado de ondas pticas (queproporciona el medio de transmisin, el cable de fibra ptica).

La fibra ptica esta constituida por un material dielctrico transparente, conductorde luz, compuesto por un ncleo con un ndice de refraccin menor que el delrevestimiento, que envuelve a dicho ncleo. Estos dos elementos forman una gua paraque la luz se desplace por la fibra. La luz transportada es generalmente infrarroja, y porlo tanto no es visible por el ojo humano.

A continuacin se detallan sus ventajas e inconvenientes:- Fiabilidad en la transferencia de datos.- Inmunidad frente a interferencias electromagnticas y de radiofrecuencias.- Alta seguridad en la transmisin de datos.- Distancia entre los puntos de la instalacin limitada, en el entorno domstico

estos problemas no existen.- Elevado coste de los cables y las conexiones.- Transferencia de gran cantidad de datos:

4. Conexin sin hilosa. Infrarrojos

El uso de mandos a distancia basados en transmisin por infrarrojos esta ampliamenteextendida en el mercado residencial para telecomandar equipos de Audio y Video.

La comunicacin se realiza entre un diodo emisor que emite una luz en la banda deIR, sobre la que se superpone una seal, convenientemente modulada con la informacinde control, y un fotodiodo receptor cuya misin consiste en extraer de la seal recibidala informacin de control.

Los controladores de equipos domsticos basados en la transmisin de ondas en labanda de los infrarrojos tienen las siguientes ventajas:

- Comodidad y flexibilidad.- Admiten gran nmero de aplicaciones.Al tratarse de un medio de transmisin ptico es inmune a las radiaciones

electromagnticas producidas por los equipos domsticos o por los dems medios detransmisin (coaxial, cables pares, red de distribucin de energa elctrica, etc.). Sinembargo, habr que tomar precauciones en los siguientes casos:

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- Las interferencias electromagnticas slo afectaran a los extremos del medio IR, esdecir, a partir de los dispositivos optoelectrnicos (diodo emisor y fotodiodo receptor).

- Es necesario tener en cuenta otras posibles fuentes de IR. Hoy en da, existendiferentes dispositivos de iluminacin que emiten cierta radiacin IR.

b. RadiofrecuenciasLa introduccin de las radiofrecuencias como soporte de transmisin en la vivienda,

ha venido precedida por la proliferacin de los telfonos inalmbricos y sencillostelemandos.

Este medio de transmisin puede parecer, en principio, idneo para el control adistancia de los sistemas domticos, dada la gran flexibilidad que supone su uso. Sinembargo resulta particularmente sensible a las perturbaciones electromagnticasproducidas, tanto por los medios de transmisin, como por los equipos domsticos.

A continuacin se detallan las ventajas e inconvenientes de los sistemas basadosen transmisin por radiofrecuencias:

- Alta sensibilidad a las interferencias.- Fcil intervencin de las comunicaciones.- Dificultad para la integracin de las funciones de control y comunicacin, en su

modalidad de transmisin analgica.

Velocidad de TransmisinLa velocidad a la cual se intercambian informacin los diferentes elementos de

control de la red se denomina velocidad de transmisin.

Protocolo de comunicacionesUna vez establecido el soporte fsico y la velocidad de comunicaciones, un sistema

domtico se caracteriza por el protocolo de comunicaciones que utiliza, que no es otracosa que el idioma o formato de los mensajes que los diferentes elementos de controldel sistema deben utilizar para entenderse unos con otros y que puedan intercambiar suinformacin de una manera coherente. Dentro de los protocolos existentes, se puederealizar una primera clasificacin atendiendo a su estandarizacin:

Protocolos estndar: Los protocolos estndar son los que de alguna manerason utilizados ampliamente por diferentes empresas y estas fabrican productosque son compatibles entre s.

Protocolos propietarios: Son aquellos que desarrollados por una empresa, slo ellafabrica productos que son capaces de comunicarse entre s.

Preinstalacin domticaLa preinstalacin domtica es la posibilidad de dejar preparada una vivienda para

que, con el menor nmero de actuaciones, se le pueda instalar el sistema domtico en elmomento en que el usuario lo demande. Para que un sistema pueda ofrecer una verdaderapreinstalacin domtica en una vivienda, ha de ser compatible con la instalacin elctrica


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actual, de tal manera que el usuario pueda, en la fase de construccin, elegir lapreinstalacin domtica y la instalacin elctrica convencional y con posterioridad,realizar cualquier tipo de automatizacin de su vivienda.

Descripcin del tipo de nodosUna red domtica de arquitectura distribuida est compuesta por una serie de nodos

que se conectan unos con otro a travs del bus de comunicaciones, el cual lleva doshilos para datos y dos para la alimentacin. As tenemos;

Nodos de control estndar: son los encargados de controlar los parmetros de cada estancia.Cada uno soporta dos circuitos independientes de conmutacin y dos entradas extra parasensores. La funcionalidad del nodo depende del programa (firmware) que se cargue en elnodo. ISDE suministra un conjunto de programas con las diferentes funcionalidades quecubren la mayora de las necesidades de control de las estancias de una vivienda.

Nodos de supervisin: son nodos dedicados a realizar la interface con el usuario.Cada funcin que el usuario necesita para supervisar y controlar el sistema estimplementada en el correspondiente nodo. De esta manera, el usuario puede elegir parasu vivienda las funciones que considere necesarias.

- Nodo de alarmas tcnicas. (Agua, Gas, Humo y Fuego)- Nodo de vigilancia de intrusin. (Simulacin de presencia, vigilancia)- Nodo de sirena interior. (Prueba de avisador acstico externo y rearme de alarmas)- Nodo de luces exteriores. (Activacin manual y automtica con el sensor de luz)- Nodo telefnico. Realiza la interface entre la red domtica y la red telefnica,

tanto la interior de la vivienda como la exterior. A travs de este nodo se puedencontrolar todas las funciones de la vivienda con el propio teclado del telfono yconfirma la ejecucin de las funciones realizadas mediante voz natural.

- Nodo de portero. Realiza la interface entre el portero electrnico y el telfonointerior de la vivienda, de tal manera que al realizar una llamada en el portero, el usuariopuede atender la llamada y abrir la puerta desde el propio telfono de la vivienda.

- Nodo de televisin. Realiza de interface entre la red domtica y la televisin dela vivienda. Este nodo presenta en la pantalla de televisin la situacin de loselementos de supervisin y el usuario puede controlar su vivienda con el mandoa distancia.

Nodos exteriores: dentro de este tipo de nodos se agrupan aquellos que siendo deuso dedicado se instalan en el exterior de la vivienda. Dentro de ellos podemosdestacar el nodo de sirena exterior y el nodo medidor de luz exterior.Nodos de comunicaciones: estos son nodos dedicados especficamente a soportarla red de comunicaciones de la vivienda. Entre ellos podemos destacar:- Nodo repetidor. Se utiliza para extender en longitud la red de comunicaciones de

la vivienda, cuando esta supere los 1000m, o para aislar galvnicamente sectoresde la red. Por ejemplo, cuando la red de comunicaciones sale al exterior de lavivienda, es conveniente que tanto la alimentacin como los datos quedenaislados de la red interior.

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- Nodos Routers. El nodo router realiza una adaptacin fsica y lgica de dosmedios de transmisin diferentes. ISDE tiene desarrollados dos routers, uno deRS485 a lnea de potencia, y otro de RS485 a par trenzado de 78Kbps.

Unidad de alimentacinLa unidad de alimentacin es la encargada de suministrar energa a los diferentes

elementos activos de la red domtica (sensores, nodos, electrovlvulas, etc.). La unidadde alimentacin incorpora una batera (para vigilancia de intrusin) con autonomasuficiente para ocho horas de ausencia de suministro elctrico. Opcionalmente se puedesuministrar la unidad de alimentacin redundante para casos en los que se requiere unaalta fiabilidad. Bsicamente la unidad de alimentacin se compone de tres partes:

- Fuente de alimentacin- Cargador de bateras- Supervisor de alimentacin.

El estndar X10

X10 es el lenguaje de comunicacin que utilizan los productos compatibles X10 parahablarse entre ellos y que permiten controlar luces y electrodomsticos del hogar, aprovechandopara ello la instalacin elctrica existente de 220V, y evitando tener que instalar cables.

Cada aparato tiene una direccin a la que responde o enva, existiendo un total de256 direcciones. Todos los productos X10 son compatibles entre s por lo que se puedencombinar para formar el sistema mas adecuado a sus preferencias.

Todas estas funcionalidades las realizan equipos o mdulos de control y regulacinque se encuentran conectados entre s a travs de una red de comunicaciones o bus.Puede existir o no un cerebro central que se ocupe de gestionar los recursos delSistema Domtico o conjunto de equipos de control de automatizacin del hogar.Estaremos hablando entonces de Sistemas Domticos Centralizados o de SistemasDomticos Modulares (o de inteligencia distribuida).

Los Sistemas Domticos Centralizados constan de un equipo central que concentraen cierto modo la inteligencia del sistema, y se ocupa de obtener informacin de losdems equipos del hogar, y canalizar las rdenes de encendido o apagado. Esto exigeun gran desembolso inicial de dinero, pues deben adquirirse tanto la central como losmdulos que actan sobre los equipos elctricos del hogar.

Otras veces, los propios equipos repartidos por el hogar son capaces de procesar lainformacin recibida y actuar en consecuencia. Estos sistemas suelen utilizar un buspropietario, es decir, un cableado extra que hay que instalar en el hogar. Esto es ungran problema para casas ya construidas.

Los Sistemas Domticos Modulares tienen la ventaja de que con un slo controladory un slo receptor, ya se tiene un sistema de control sobre cualquier aparato del hogar.Adems, permite ir aadiendo mdulos de control paulatinamente, segn se cubren lasnecesidades del usuario, lo cual flexibiliza los gastos de la economa familiar. En estacategora se encuentra el estndar X-10.


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El Sistema X-10 tiene una gran ventaja que le dota de un valor aadido y es que su redde comunicacin entre mdulos es la propia red elctrica interna del hogar. Basta conectarun mdulo a la red elctrica, y cualquier lmpara o aparato conectado a l puede sercontrolado de forma remota desde cualquier otro lugar de la casa, va radio o por mandosde control por infrarrojo (igual que maneja el televisor de su casa). Todas las rdenesque se transmiten internamente no salen de la casa, al igual que no entran desde fuera.

La tecnologa X-10 de corrientes portadoras fue desarrollada entre 1976 y 1978 poringenieros en Pico Electronics Ltd, en Glenrothes, Escocia. Proviene de una familia dechips, que son los resultados de los proyectos X (la serie X). Esta empresa comenz adesarrollar el proyecto con la idea de obtener un circuito que se pudiera implementar enun dispositivo para ser controlado remotamente. Conjuntamente con la empresa desistemas de audio BSR, se comenzaron a fabricar con esta ltima marca.

Este fue el primer mdulo que poda controlar cualquier dispositivo a travs de lalnea de corriente domstica (120 220 v. y 50 60 hz), modulando impulsos de 120 khz(ausencia de este impulso=0, presencia de este impluso=1). Con un protocolo sencillode direccionamiento se poda identificar cualquier elemento de la red, en total 256direcciones. El protocolo contemplaba 16 grupos de direcciones llamados housecodesy 16 direcciones individuales llamadas unit codes.

A este protocolo se le aadieron tiras de comandos llamados control stringsque no son ms que ceros y unos agrupados formando comandos; en total eran 6:encendido, apagado, reducir, aumentar, todo encendido, todo apagado. Estas sealeslas podan recibir todos los mdulos, pero slo actuaba sobre aquel al que iba dirigida(los primeros bits de la seal eran el identificador del mdulo). La frecuencia de transmisinera la de la corriente elctrica (50 60 hz), y la seal completa incluyendo direccin yfuncin ocupaba 48 bits., o sea que para mandar una seal a un dispositivo a unafrecuencia de 50 hz (en informtica hablaramos de un ancho de banda de 50 bits porsegundo) se tardara casi un segundo (si enviramos 50 bits tardaramos un segundo).

Se hicieron muy populares, y hubo un gran distribuidor llamado Radio Shack que lo vendia miles hasta que en 1979 los fabric por su cuenta y los llam Plug n Power, y mas tarde X10.

Hoy en da, X10 es un estndar y a la vez un fabricante de estos mismos productosy productos compatibles con X10 (alarmas, televisiones, contestadores, interfaces deordenador, etc.).

A pesar de que slo tiene seis funciones, ha cubierto un hueco muy importante enel mercado, se ha consolidado como una buena lnea de productos, y lo ms importantea nuestro entender, ha abierto brecha en la forma de pensar y de crear hogar.

La filosofa fundamental de diseo de X-10 es la de que los productos puedaninteroperar entre ellos, y la compatibilidad con los productos anteriores de la mismagama, es decir, equipos instalados hace 20 aos siguen funcionando con la gama actual.

El sistema X-10 ha sido desarrollado para ser flexible y fcil de usar. Se puedeempezar con un producto en particular, por ejemplo un mando a distancia, y expandirluego el sistema para incluir la seguridad o el control con el ordenador, siempre quedesee, con componentes fciles de instalar y que no requieren cableados especiales.

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Teora Sistema X-10Las transmisiones X-10 se sincronizan con el paso por el cero de la corriente alterna.

Los interfaces Power Line proporcionan una onda de 50 Hz. con un retraso mximo de100 seg. desde el paso por el cero de la corriente alterna. El mximo retraso entre elcomienzo del envo y los pulsos de 120 KHz. es de 50 seg.

Un 1 binario se representa por un pulso de 120 KHz. durante 1 milisegundo, en elpunto cero, y el 0 binario se representa por la ausencia de ese pulso de 120 KHz. El pulsode 1 milisegundo se transmite tres veces para que coincida con el paso por el cero en lastres fases para un sistema trifsico. La Figura 1 muestra la relacin entre estos pulsos yel punto cero de la corriente alterna.

Figura 1

NOTA: Para una mayor claridad, las seales de la Figura 1 se muestran tal como severan a travs de un filtro paso-alto. La forma de la curva de 50 Hz. slo se muestracomo referencia. En realidad, las seales van superpuestas con la curva de 50 Hz. y suresultado es ms similar al de la Figura 2.

Figura 2


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La transmisin completa de un cdigo X-10 necesita once ciclos de corriente. Losdos primeros ciclos representan el Cdigo de Inicio. Los cuatro siguientes ciclosrepresentan el Cdigo de Casa (letras A-P), los siguientes cinco representan o bien elCdigo Numrico (1-16) o bien el Cdigo de Funcin (Encender, Apagar, Aumento deIntensidad, etc...). Este bloque completo (Cdigo de Inicio, Cdigo de Casa y Cdigo deFuncin o Numrico) se transmite siempre dos veces, separando cada 2 cdigos portres ciclos de la corriente, excepto para funciones de regulacin de intensidad, que setransmiten de forma continua (por lo menos dos veces) sin separacin entre cdigos.

Las funciones de regulacin de intensidad son excepciones a esta regla, y se transmitende forma continua (al menos dos veces) sin separacin entre cdigos. Ver figura 3

Figura 3

Dentro de cada bloque de cdigos, cada cuatro o cinco bits de cdigo deben sertransmitidos en modo normal y complementario en medios ciclos alternados de corriente.Por ejemplo, si un pulso de 1 milisegundo se transmite en medio ciclo (1 binario),entonces no se transmitir nada en la siguiente mitad del ciclo (0 binario). Ver figura 4.

Figura 4

Cdigo Cdigo Cdigo Cdigo Cdigo Cdigo

Inicio Casa Nmero Inicio Casa Nmero

Cdigo Cdigo Cdigo Cdigo Cdigo Cdigo

Inicio Casa Funcin Inicio Casa Nmero

Cdigo transmitido al pulsar una tecla numrica

Cdigo transmitido al pulsar una tecla de funcin

11 2 4 5

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Ejemplos de instalaciones en el hogar con X10:

Living:

Cocina:

Habitaciones:


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Estudio:

Jardn:

EIB (Instabus)

En 1987 cinco empresas del sector elctrico alemn crearon de forma conjunta unsistema llamado Instabus para la gestin tcnica de edificios. El sistema Instabusevolucion hasta convertirse en el actual Bus Europeo de Instalacin (EIB).

Inicialmente, la disponibilidad de equipos EIB era reducido, pero en la actualidad ya estndisponibles ms de 4.000 productos distintos, que incluyen elementos para controlar lailuminacin, ventanas, climatizacin, calefaccin, seguridad, programaciones horarias, etc.

Caractersticas

El bus de instalacin EIB utiliza un slo cable para la comunicacin entre elementos.Todo el sistema es capaz de intercambiar datos e informacin a travs de un nico parde cables.

Efecta la comunicacin directa, gobierna todas las funciones a travs de la nicalnea de Bus existente, es decir sin precisar de una central, como por ejemplo:

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Regulacin de la iluminacin Control de subida y bajada de persianas Regulacin de la calefaccin. Ventilacin y climatizacin Gestin de cargas elctricas Vigilancia y avisos Interfaces para sistemas de servicios y sistemas de control de edificios

Las empresas punteras en la tcnica de instalacin elctrica se han puesto de acuerdoentre s: el Bus EIB est estandarizado. Por ello pueden instalarse mezclados, productos EIB delos diferentes fabricantes: La compatibilidad de todos los componentes est garantizada.

Todos los elementos EIB pueden comunicarse entre s, sin que se tenga en cuentala marca o fabricante del elemento. Todas las seales de mando recibidas del sensor sonenviadas al actuador correspondiente a travs de la lnea del bus (cable de dos hilos),ejecutando la orden el actuador correspondiente.

La estructura del bus permite la unin de hasta 64 elementos EIB en una lnea.Mediante los acopladores de lneas, se pueden unir hasta 12 lneas, para obtener

256 direcciones o ms de 1.000m. de cable de bus, formando un rea.La capacidad de ampliacin permite un mximo de 15 reas como instalacin unitaria.El sistema trabaja de forma descentralizada. Puede tener estructura lineal, estrellada

o ramificada. No es necesario un puesto de control central.Los avisos importantes son considerados prioritarios, lo que garantiza un rpido

procesamiento, las prioridades, las direcciones o funciones, pueden introducirsemediante aparato manual de programacin o mediante PC.

VentajasAhorro de tiempo: La planificacin e instalacin, realizada con ayuda de un software

especifico, posibilita una sensible reduccin de costes. Gracias a la reduccin de la cantidadde cables y a la sencilla instalacin de los mismos, los tiempos de montaje se reducen.

Disminucin de los cortes de utilizacin: Un sistema formado por componentescompatibles entre s garantiza una comunicacin sin interferencias. El ptimo control delos componentes, orientado a las necesidades existentes, garantiza la utilizacin racionalde la energa.

Flexibilidad: La ampliacin o modificacin de funciones se realiza mediante unasencilla reprogramacin de los actuadores y sensores, o mediante la ampliacin de lainstalacin bus existente. No es necesaria la modificacin del cableado.

TopologaNo es necesario un elemento central de comunicacin, ya que todos los elementos

son inteligentes y capaces de enviarse ordenes entre s. Es un sistema sencillo ya queun slo cable, el bus, comunica todos los componentes de la instalacin.


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Diseo (visin tcnica):

Una instalacin de INSTABUS se disea con un programa informtico llamado ETS(EIB Tool Software) o software del sistema EIB. Este programa lo desarrolla EIBA y esel mismo para todos los fabricantes. Todos los aparatos son compatibles, lo que permitemezclar productos de distintos fabricantes.

La ltima versin es la ETS2, que funciona en PCs con entorno Windows. Muyintuitiva y fcil de usar, pudindose conocer su manejo en un curso. El programa vienevaco de productos, para que cada fabricante aada los suyos propios.

INSTABUS consiste en una lnea de dos hilos a los que se conectan una serie deaparatos llamados elementos de bus. Los elementos de bus se dividen en tres categoras:sensores, actuadores y componentes del sistema.

Los sensores registran las informaciones y sucesos del entorno y las envan por elbus en forma de telegramas de datos. Son sensores, por ejemplo, pulsadores, detectoresde presencia, receptores IR o entradas binarias, etc.

Los actuadores reciben estos telegramas y los convierten en maniobras, por ejemplo,de conmutacin o regulacin.

Los elementos y componentes del sistema son necesarios para el funcionamientode la instalacin. Consisten en elementos modulares para la alimentacin del bus,acopladores de lnea o rea para conectar los distintos niveles del bus y una interface paraconectar los sistemas de programacin o de motorizacin (conexin de un PC al bus).

A travs de la lnea de dos hilos, llamada bus, se transmiten las informaciones quelos elementos envan y reciben. El bus llega a cada elemento de bus. Los sensoresnormalmente necesitan slo la conexin al bus. Los actuadores normalmente requierenconexin a la red de alimentacin de 230/400 V para gestionar la carga. La tensin de redy del bus estn separadas.

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Los sensores y los actuadores se eligen para la aplicacin especfica que debenrealizar. Se componen de un acoplador de bus y de un mdulo de aplicacin con elcorrespondiente programa de aplicacin.

Estos programas se cargan en los elementos de bus, a travs del interface serie deun PC (puerto serie) y del bus, utilizando el software herramienta de EIB, ETS, que sirvepara realizar el diseo y puesta en funcionamiento de la instalacin.

INSTABUS es un sistema descentralizado. Cada elemento INSTABUS incorpora supropio microcontrolador. Los aparatos, sin una central, pueden intercambiarinformaciones directamente a travs del bus. Todos los aparatos son elementos del buscon los mismos derechos (funcionamiento multi-maestro). Para evitar colisiones y erroresen las transmisiones de datos se utiliza el protocolo CSMA/CA.

Utiliza una tensin de seguridad. La alimentacin es de 24 V (+6V/-4). Con una tensininferior a 20 V se desconectan los elementos del bus. La velocidad de transmisin de losdatos es de 9,6 kBit/s, con lo que no se requiere resistencia de terminacin en el bus.

TopologaINSTABUS esta dividido en secciones, que estn jerrquicamente estructuradas.

La entidad de menor tamao es una Lnea. A cada lnea pueden conectarse un mximode 64 elementos, adems de una fuente de alimentacin con un filtro. Cada lnea se puedeconectar a otra principal mediante un acoplador de lnea (Acoplador REG ), pudiendoconectarse de este modo hasta doce lneas a la lnea principal. Esto constituye un rea.

En instalaciones grandes pueden conectarse hasta 15 reas a una lnea de rea,utilizando para ello acopladores de rea. Cada lnea principal y la lnea de rea requierenuna fuente de alimentacin y un filtro.

En total pueden conectarse unos 12.000 elementos de bus.

Estructura del cableado de INSTABUS


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La estructura del cableado del bus dentro de una misma lnea, puede ser en lnea, enestrella o en rbol. Tambin puede ser una combinacin de estas.

Al tender el cableado es necesario tener en cuenta las siguientes limitaciones: Mxima longitud del bus entre la fuente de alimentacin (FA) y un elemento del

bus (E) : 350 m. Mxima longitud del bus entre dos elementos de una misma lnea: 700 m. Mxima longitud del bus dentro de una misma lnea: 1.000 m

ConductoresComo conductores pueden utilizarse los siguientes tipos:

Tipo Composicin y Montaje Instalacin

YCYM Recomendaciones de EIBA Fijacin:2x2x0,8 (Base: En habitaciones secas, hmedas y mojadas

DIN VDE 0207 y 0815 ) en superficie, empotradas, en tubos.Conductor rojo ( + EIB ) A la intemperie, protegido de la accinnegro ( - EIB ) directa de los rayos del solamarillo (Libre)blanco (Libre)

J-Y (St) Y DIN VDE 0815 Fijacin:2x2x0,8 (Base: En instalaciones industriales en lugaresen instalaciones EIB DIN VDE 0815) secos, hmedos y mojados,

Conductor rojo ( + EIB ) En superficie, empotrados, en tubosnegro ( - EIB ) a la intemperie, en superficie y empotrado.amarillo (Libre)blanco (Libre)

Cableado en lnea

Cableado en estrella

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La norma DIN VDE 0829 indica el valor de la tensin de prueba para una pruebaadicional entre los conductores y la superficie de recubrimiento, segn la norma DINVDE 0472 parte 508 con 4 kV. Se espera que dicho valor sea cambiado a 2,5 kV en elmarco de la armonizacin europea de normas.

En caso de utilizarse el segundo par de hilos de reserva, debe tenerse en cuenta lossiguientes aspectos:

nicamente se permite utilizar muy baja tensin (tensin de seguridad): Corriente permanente mxima de 2,5 A ( Indispensable que sea cortocircuitable

y protegida contra sobrecargas) Se permite la transmisin de voz, aunque no como lnea de comunicaciones de

redes pblicas.

DireccionamientoEn el direccionamiento, INSTABUS diferencia entre las direcciones fsicas y de grupos.La direccin fsica equivale al nombre del elemento de bus y se escribe de la forma

rea. Lnea. Elemento (por ej. 5.4.23 ).Las direcciones de grupo establecen la ordenacin entre los elementos de bus. Los

elementos de bus son llamados siempre por su(s) direcciones de grupo, hasta en casode servicio y durante la programacin. Las direcciones de grupo se componen de hasta15 direcciones principales, con 2048 subgrupos en cada una. Estas direcciones seasignan de la forma Grupo principal/Subgrupo (por ej. 1/127).

Programa de aplicacinEl programa de aplicacin se carga en el acoplador de bus con un aparato de

programacin (por ej. un PC).En el programa de aplicacin se define: La funcin del elemento de bus La direccin o direcciones de grupo Los parmetros, como por ej. conmutar, regular, control de persianas, funciones

del LED, etc. Prioridad del telegrama enviado

Recopilacin de datos del sistema

Medio de comunicacin: Conductor de dos hilos (par trenzado)

Funciones: Interrupcin, conmutacin, regulacin, indicacin,mediciones, registro, observacin

Nmero de direccionamientos de elementospor lnea: 256Nmero de elementos conectables a una lneaque son alimentados por el bus: 64 por fuente de alimentacinNmero de lneas por rea: 12 + 1 lnea principalNmero de reas: 15 mx.


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