REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD RAFAEL BELLOSO CHACÍN

FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE ELECTRONICA

MENCIÓN: TELECOMUNICACIONES / AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL

SISTEMA DOMÓTICO DE ALTAS PRESTACIONES DE SEGURIDAD Y CONFORT PARA EL CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA

RESIDENCIAL BASADO EN EL PROTOCOLO CEBUS

TRABAJO ESPECIAL DE GRADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO EN ELECTRONICA

PRESENTADO POR:

MAGALLANES R, Frederick Cirilo SANCHEZ I, Luis Miguel

ZERPA P, Vanessa Alessandra

ASESORADO POR: Ing. RODRIGUEZ G, José Gregorio MSc. Dra. ORDOÑEZ ORTEGA, Maribel Elena

MARACAIBO, MARZO 2012

SISTEMA DOMÓTICO DE ALTAS PRESTACIONES DE SEGURIDAD Y CONFORT PARA EL CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA

RESIDENCIAL BASADO EN EL PROTOCOLO CEBUS

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DEDICATORIA Este trabajo de investigación está dedicado principalmente a Dios, por brindarnos salud y entendimiento para lograr alcanzar nuestro sueño y guiarnos en los momentos más difíciles. A nuestros padres por su entrega y apoyo incondicional. A nuestras familias por contribuir día a día en la consecución de nuestros logros.

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AGRADECIMIENTOS

A Dios por concedernos por medio de su espíritu los dones de la

sabiduría, la inteligencia y la constancia para poder llegar a feliz término a

esta etapa de nuestras vidas.

A nuestros padres por sus consejos y llevarnos de la mano en tan arduo

camino.

A nuestro Tutor Académico, quien consideramos un profesional integral y

a quien le debemos gran parte de nuestros conocimientos, GRACIAS

PROFE!!

A nuestra Tutora Metodológica por ser una voz amiga.

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ÍNDICE GENERAL

Págs.

CAPÍTULO I. EL PROBLEMA

VERECDITO…………………….……………………………………………..

DEDICATORIA…………………………………………………....…………...

AGRADECIMIENTOS…………………………………………………………

ÍNDICE GENERAL…………………………………………………………….

ÍNDICE DE CUADROS………………………..……………………………...

ÍNDICE DE FIGURAS…..…………………….………………………………

RESUMEN……………………………………………………………………...

ABSTRACT……………………………………………………………............

INTRODUCCIÓN………………………………………………………………

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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA……………………………………

1.1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA…………………………………

2. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN……………..……………………

2.1. OBJETIVO GENERAL.……….……………………………………..

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS…………………………..….….…….

3. JUSTIFICACIÓN……………………………………………………………

4. DELIMITACIÓN……………………………………………………………

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CAPÍTULO II. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN……….…….….….…

2. BASES TEÓRICAS……………………………………………...……

2.1. SISTEMA DOMÓTICO………………………………………….

2.2. ELEMENTOS DE UN SISTEMA……………………………….

2.3. SEGURIDAD……………………………………………………..

2.4. ANTIRROBO……………………………………………………..

2.5. CONTROL………………………………………………………..

2.6. SISTEMA DE CONTROL……………………………………….

2.6.1. COMPONENTES BÁSICOS DE UN SISTEMA DE

CONTROL…………………………………………………………..

2.7. SEGUIMIENTO…………………………………………………..

2.8. PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN………………………..

2.9. CEBus……………………………………………………………..

2.9.1. FUNCIONAMIENTO………………………………………..

2.9.2. CAL (COMMUN APPLIANCE LANGUAGE)…………….

2.9.3. X-10…………………………………………………………..

2.9.3.1. NIVEL FÍSICO………………………………………..

2.10. BatiBUS………………………………………………………….

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CAPÍTULO III MARCO METODOLÓGICO

2.10.1. REQUERIMIENTOS TÉCNICOS…………………………..

2.11. ADQUISICIÓN DE DATOS……………………………………

2.12. TRANSMISIÓN DE INFORMACIÓN…………………………

2.12.1. VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN……...………………..

2.13. ESTUDIO DE FACTIBILIDAD………………………………...

2.13.1. TÉCNICA……………..……………………………………

2.13.2. OPERACIONAL…………………………………………...

2.14. CARGAS ELÉCTRICAS……………………………………….

3. SISTEMA DE VARIABLES………………………………………………..

3.1.1. DEFINICIÓN NOMINAL…………………………………………

3.1.2. DEFINICIÓN CONCEPTUAL……....……………………...……

3.1.3. DEFINICIÓN OPERACIONAL………..…………………………

4. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS………………………………..

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1. TIPO DE INVESTIGACIÓN…………………………………………........

2. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE

DATOS……………………………………………………………………...

2.1. TÉCNICAS DE OBSERVACIÓN…………….…………….………..

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CAPÍTULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN

2.2. INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS..…………….

3. METODOLOGÍA SELECCIONADA…………………………………...…

4. CUADRO Y CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES Y RECURSOS……

5. HERRAMIENTAS Y MATERIALES UTILIZADOS…..…………………

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1. ANALISIS DE LOS RESULTADOS………………………………….…

CONCLUSIONES……………………………………………………………..

RECOMENDACIONES………………………………………………………

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS……………………….………………..

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ÍNDICE DE CUADROS

Págs.

1. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES Y RECURSOS.………..……

2. MATERIALES Y HERRAMIENTAS UTILIZADAS.…………………

3. CUADRO COMPARATIVO DE PROTOCOLOS……………...……

4. REQUERIMIENTOS TÉCNICOS…………………………………….

5. DATOS DE ENTRADA………………………………………………..

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ÍNDICE DE FIGURAS

Págs.

1. REPRESENTACIÓN DE UN SISTEMA BÁSICO.…………………

2. ESQUEMA DE UN SISTEMA………………………………………..

3. ELEMENTOS DE UN SISTEMAS…………………………………...

4. COMPONENTES BÁSICOS DE UN SISTEMA DE CONTROL….

5. MODELO DE COMUNICACIONES CEBUS………………………..

6. RELACIÓN ENTRE ESTOS Y EL PUNTO CERO DE LA

CORRIENTE ALTERNA……………………………………………...

7. CICLOS DE CORRIENTE…………………………………………….

8. ARQUITECTURA DEL SISTEMA DOMÓTICO A NIVEL DE

TRANSMISIÓN DE DATOS………………………………………….

9. ARQUITECTURA DEL SISTEMA DOMÓTICO A NIVEL DE

CONEXIÓN DE HARDWARE………………………………………..

10. ARQUITECTURA DEL SISTEMA DOMÓTICO A NIVEL DE

CONEXIÓN DE HARDWARE Y TRANSMISIÓN DE DATOS……

11. COMPONENTES DE LA CENTRAL………………………………...

12. TECLADOS INALÁMBRICOS………………………………………..

13. PARTE TRASERA DE TECLADOS INALÁMBRICOS…………….

14. REPETIDOR……………………………………………………………

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15. FUNCIONAMIENTO DEL DETECTOR DE ROTURA DE

CRISTAL………………………………………………………………..

16. SENSORES MAGNÉTICOS………………………………………….

17. MICROCONTROLADOR PIC 16F877………………………………

18. DIAGRAMA DEL PROTOTIPO………………………………………

19. CIRCUITO DE DETECCIÓN DTMF…………………………………

20. CIRCUITO DE CONTROL CON EL PICF…………………………..

21. BLOQUE DE CONTROL……………………………………………...

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MAGALLANES R, Frederick C., SÁNCHEZ I, Luis M., ZERPA P, Vanessa A. Sistema Domótico de Altas Prestaciones de Seguridad y Confort para el Consumo de Energía Eléctrica Residencial Basado en el Protocolo Cebus. Universidad Dr. Rafael Belloso Chacín. Facultad de Ingeniería. Escuela de Electrónica. Mención: Telecomunicaciones / Automatización y Control. Maracaibo, 2012.

RESUMEN

La finalidad de esta investigación fue desarrollar un sistema domótico de altas prestaciones de seguridad y confort para el consumo de energía eléctrica residencial basado en el protocolo CEBus. Los sistemas de control han permitido desarrollar nuevos avances y mejorar la calidad de vida del individuo. Por lo antes expuesto, se pretende desarrollar un sistema domótico de seguridad y confort en todas sus dependencias garantizando la calidad de diseño, funcionalidad, alto nivel de servicio y el mejor aprovechamiento de la energía eléctrica para proporcionarles a sus habitantes una vida más cómoda y segura dentro de sus viviendas, utilizando para este fin el protocolo CEBus. Para el logro de esta investigación, se desarrolló un sustento teórico, principalmente basado en los postulados de de Martin (2009), García (2007), Muller (2002), entre otros. La investigación se catalogó como descriptiva y de campo. Se utilizaron como técnicas e instrumentos de recolección de datos la Observación y la entrevista No estructurada. A su vez, se analizaron las características logrando el cumplimiento de los objetivos planteados aplicando la metodología que expone Angulo (1989), refiere que el desarrollo de un sistema domótico debe contar por lo menos de las siguientes fases: Definición de Especificaciones, Esquema general del Hardware, Ordinograma General, Adaptación entre hardware y Software, Ordinogramas Modulares y Codificación de Programa, Implementación del Hardware, Depuración del Software, Integración del Hardware con el Software y Construcción del Modelo definitivo y Pruebas finales. Obteniendo como resultado, una investigación técnica y operativamente factible por lo que se recomienda el desarrollo del sistema domótico debido a los grandes beneficios económicos y operacionales que traerá a las diferentes viviendas residenciales.

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Palabras Clave: Protocolo, Enlace, Telecomunicaciones Sistema de control. MAGALLANES R, Frederick C., SÁNCHEZ I, Luis M., ZERPA P, Vanessa A. System high performance of safety and comfort for the consumption of energy electric residential based protocol Cebus domotic. Universidad Dr. Rafael Belloso Chacín. Facultad de Ingeniería. Escuela de Electrónica. Mención: Telecomunicaciones / Automatización y Control. Maracaibo, 2012.

ABSTRACT

The purpose of this research was to develop a domotic system of high performance of safety and comfort for residential electricity consumption based on CEBus Protocol. Control systems have allowed to develop further progress and improve the quality of life of the individual. By the above, is intended to develop a system domotic of security and comfort in all its dependencies guaranteeing the quality of design, functionality, high level of service and the best use of the electrical energy to provide its inhabitants a life more comfortable and secure in their homes, using for this purpose the CEBus Protocol. For the achievement of this research, developed a theoretical basis, mainly based on the postulates of Martin (2009), Garcia (2007), Muller (2002), among others. The research is catalogued as descriptive and field. Observation and the unstructured interview were used as data collection tools and techniques. In turn, analyzed characteristics making the fulfilment of the objectives set by applying the methodology that exposes Angulo (1989), concerns the development of a domotic system must have at least of the following phases: definition of specifications, general scheme of Hardware, Ordinograma General, adaptation between hardware and Software, Ordinogramas modular programme, implementation of the Hardware encodingDebugging Software, integration of Hardware with Software and construction of the final model and final testing. Obtaining as a result, a technically and operationally feasible research so it recommended the development of the domotic system due to the large economic and operational benefits it will bring to the different residential. Keywords: Protocol, link, control telecommunications system.

1

INTRODUCCIÓN

Desde sus inicios los sistemas electrónicos han sido de gran importancia

para el desarrollo de muchos descubrimientos en el área tecnológica. Al

transcurrir el tiempo se inventó el transistor, que convirtió el tubo de vacio el

cual fue uno de los primeros aparatos electrónicos en una pieza de museo e

inauguró la era microelectrónica sin duda, uno de los inventos más

importantes y decisivos del siglo XX.

Luego de transcurrir el tiempo se desarrolló el primer circuito integrado,

que alojaba seis transistores en un único chip. Y con este el

primer microprocesador, Intel 4004. En la actualidad, los campos de

desarrollo de la electrónica son tan vastos que se ha dividido en varias

disciplinas especializadas. La mayor división es la que distingue

la electrónica analógica de la electrónica digital. La electrónica en general,

fue elevando la tecnología del transistor a niveles de sofisticación

insospechados. Así nació y evolucionó el circuito integrado. De ahí en

adelante se lograron muchos avances.

En la actualidad, la automatización está ubicada en un lugar muy

importante como herramienta de uso casi indispensable dentro de toda

industria principalmente, ya que la automatización permite la optimización o

mejora de proceso, a través de la implementación de sistemas automáticos

para obtener un incremento satisfactorio y verificable de calidad. Además,

últimamente los procesos de automatización han adquirido nuevas

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aplicaciones fuera del área industrial, estas aplicaciones se vienen dando

aunque no con gran auge en Venezuela y son las aplicaciones para la

automatización de la vivienda que proporcionan la solución a diferentes

problemas hogareños, tales como el despilfarro del consumo energético y la

protección de los domicilios.

La automatización de hogares está evolucionando a nivel mundial cada

vez más, el hombre ha decidido trasladar la tecnología hasta la casa, para

sacar provecho de ella, beneficiándose de las ventajas que le brinda en este

caso la domótica, en la seguridad, ahorro de energía, clima y confort. La

domótica aporta un valor añadido en diversas actividades de la vida

cotidiana, bien sea simplificando tareas, mejorando la eficiencia u ofreciendo

nuevos servicios. En Venezuela, los altos índices de criminalidad que

ocurren a diario sobre todo los índices de robo domiciliario de bienes tanto

muebles como inmuebles y la disponibilidad en el uso del recurso energético

son dos grandes problemas sociales que generan entre otras cosas

pérdidas económicas para los habitantes del hogar.

Por lo antes expuesto, se pretende desarrollar un sistema domótico de

altas prestaciones de seguridad y confort para el consumo de energía

eléctrica residencial, garantizando la calidad de diseño, funcionalidad, alto

nivel de servicio y el mejor aprovechamiento de la energía eléctrica para

proporcionarles a sus habitantes una vida más cómoda y segura. Dentro de

sus viviendas utilizando para este fin el protocolo CEBus. Ahora bien, de lo

expuesto, se presentara la organización del presente proyecto de

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investigación, el cual se estructurara en cuatro (04) capítulos, cuyo

contenido es el siguiente:

Capítulo I: En este se contempla la descripción objeto de estudio, su

formulación, los objetivos necesarios para la solución del mismo, la

justificación y delimitación de la investigación.

Capítulo II: En este se presentan la teorización de la variable, a través de

los antecedentes de la investigación, las bases teóricas. Asimismo, el

sistema de variables y los términos básicos. Capítulo III: En este se tipificó

el tipo de Investigación, diseño la investigación, también fue necesario

establecer las técnicas e instrumentos de recolección de información y los

procedimientos o fases a seguir, para el análisis de los datos.

Capítulo IV: En este capítulo se culminara el proceso investigativo, para

lo cual se describe en forma exhaustiva los hallazgos del estudio. Puede

considerarse el principal capítulo del documento, dado que en él se explica la

contribución de los investigadores; es decir el producto final que se logró con

su desarrollo. Por lo mismo, deben explicarse hasta el más mínimo detalle

los resultados de la investigación, así pues partiendo de su producto final se

establecieron las conclusiones y se formularon las recomendaciones

generales que tanto beneficiara la investigación realizada.