Protocolos de Domótica

Resumen

La Domótica al ser un conjunto de sistemas au-
tomatizados que brindan una serie de beneficios a un recinto
cerrado o entorno doméstico, se lleva a cabo mediante
ciertas formas de conexión que aprovechan la red de
cableado interno de la vivienda o en su defecto implementa una
nueva red de control para realizar los procesos de
automatización. Éstos procesos se denominan
protocolos y son el medio mediante el cual se controla los
dispositivos de automatización. A continuación se
describe los procesos protocolarios de Domótica de mayor
cabida en la automatización de viviendas. que son los
Protocolos X-10 y KNX.

Abstract— The Domotic is an automated assembly
sys- tems, that provides a number of benefits to a closed area or
home environment, is carried out by a kind of connec- tions to
approach the internal wiring harness at home or failing that
implements a new control network for process automation. These
processes are called Protocols, and are the means by which the
automation system is controlled. The Protocols Processes going be
described, are the most employed, because it"s features into the
home, and this are the X-10 and KNX. Index Terms—Domotic,
Network Wiring, Protocols, Environment Automation, X-10,
KNX.

Introducción

La Domótica es la automatización de
equipos electrodomés- ticos del hogar por medio de una red
que los intercomunica con un centro de procesamientos o de
control de los mismos. En sí la Domótica trata de
brindar confort y seguridad en el hogar y economizar los gastos
energéticos eléctricos por medio de sistemas de
control electrónicos adaptados a la red de cableado
interna de la casa o por nuevas redes de comunicación
implementadas para ese uso específico. [1, 2,

3, 20]

Figura 1. Domótica en la vivienda.
[3]

Una condición necesaria para que una casa se
pueda con- siderar automática, debe de contener sistemas
integrados e interactivos.[3] [8]

Figura 2. Definición
teórica de Domótica mediante la disponibilidad de
un bus doméstico multimedia [3]

La Domótica al utilizar sistemas de control de
alta tecnolo- gía trabaja con Protocolos que son los
procesos de comunica- ción entre los controladores y los
electrodomésticos a través de sus diferentes redes
multimedia de comunicación.[2, 4, 20]

• Protocolos de
  comunicación

Lo protocolos son los medios de comunicación que
utilizan los procesos de automatización para controlar los
diferentes dispositivos electrónicos y eléctricos
de la vivienda o edifi- cio.Éstos protocolos son de varias
clases debido al incremento de empresas que implementaron sus
propios sistemas de control por medio de buses de datos, a
continuación una tabla característica de los
principales Protocolos existentes en la Domótica. La
Domótica no se entiende, si no se conoce el protocolo de
comunicación, que es el lenguaje del sistema
domótico. A través del protocolo se comunican los
diversos dispositivos que componen la red domótica [5, 7,
9]

Figura 3. Protocolos de
Comunicación de una Vivienda [16]

Figura 4. Principales
características de las Tecnologías de Redes
Domésticas

[3, 7]

A continuación se describen los dos
Protocolos de mayor utilización por sus utilidades y
funcionamiento.

I-A. X-10

Es una de las tecnologías de
comunicación más antigua, utiliza las redes de
cableado existentes en la casa para trans- mitir las
señales de comunicación entre el controlador y el
artefacto o aparato a ser controlado. Ofrece una baja velocidad
de comunicación debido a la frecuencia de la corriente
alterna con la que trabaja la red. [8][9]

Al transmitir las señales de radio
frecuencia por medio

de las redes eléctricas de la casa
permite conectar los toma corrientes a los módulos X-10
que son aparatos que reciben y traducen señales para
controlar los artefactos. El sistema básico X-10 entiende
seis acciones principales: encender, apagar, todo encendido, todo
apagado, opacar e iluminar.[15] Existen tres tipos de
Comunicación X-10: Los que sólo envían la
señal, los que sólo reciben la señal y los
que pueden enviar y recibir señales. Éstos
también soportan transmisión por
radiofrecuencia.[3, 9, 10]

A continuación se muestra de manera
simplificada el control por medio del Lenguaje X-10.

Figura 5. Sistema de Control por
Protocolo X-10 [10]

" Las señales de control de X10 se basan en la
transmisión de ráfagas de pulsos de RF (120kH z)
que representan infor- mación digital. Estos pulsos se
sincronizan en el cruce por cero de la señal de red (50H z
ó 60H z). Primero se transmite una orden con el
Código de Casa y el Número de Módulo que
direccionan el módulo en cuestión. Luego se
transmite otro orden con el código de función a
realizar (Function Code). Hay 256 direcciones soportadas por el
protocolo." [3, 11, 12]

Figura 6. Tres Bits X-10 en forma de
ráfagas de 120kHz sobre la onda senoidal de 50 Hz [3, 11,
12]

Primero se transmite una orden con el
Código de Casa y el Número de Módulo que
direccionan el módulo en cuestión. Luego se
transmite otro orden con el código de función a
realizar (Function Code). Hay 256 direcciones soportadas por el
protocolo.Se han propuesto distintas alternativas con más
banda, incluyendo protocolos como European Home Systems,
Lon-Works, XD2, CEBus, aunque sigue siendo el más exten-
dido.[11, 12]

Para transmitir una orden a un dispositivo X-10 le
llegarán dos señales consecutiva, las cuales
serán de ubicación del elemento a controlar y la
segunda de acción a realizar.[12]

Figura 7. Códigos de
función para equipos Bidireccionales [3]

Existen plataformas computacionales para el control de
los protocolos X-10, éstos software mejoran la calidad de
los procesos del protocolo y brindan mayores opciones de
controladores para el manejo de los dispositivos.Un ejemplo de
controlador es CM15. El controlador más sencillo es el
MC10 que se denomina micro controlador, permite controlar
hasta

8 módulos de dispositivo. Es un teclado de
control control keypad, ya que no cuenta con mando a distancia o
receptor de teléfono.[17]

Un controlador computarizado CM12U, CM15Pro, cuentan con
un micro controlador y un reloj, pudiéndose bajar los
detalles de temporización desde un ordenador, generalmente
mediante un cable o mediante un panel frontal. Una vez pro-
gramado, la memoria permite a la unidad operar sin posterior
intervención.[18]

I-B. KNX

Es una Marca muy reconocida y se caracteriza por tener
en su poder varias empresas que lo conforman en
asociación, utilizando varias tecnologías de
comunicación.

KNX es un protocolo que se basa en tres sistemas de co-
municaciones: EIBA (European Installation Bus Association), EHSA
(Europen Home System Association), BCI (BatiBus Club
International).[9][11]

A partir de estos sistemas se desarrolla un lenguaje de
control que maneja datos analógicos y digitales, los
cuales son capaces de controlar hasta 64 aparatos con la
posibilidad de expandirse hasta 256 con la aplicación de
controladores repetidores.[6][11]

El estándar KNX prevé dos modalidades de
configuración de los dispositivos: [19][21]

Modalidad System: requiere el uso de un
PC con el software EST.

Modalidad Easy: utiliza otras
técnicas rápidas e intuitivas de
programación.

Cuadro I

TA B L A CO M PA R AT I VA D E EA S Y MO
D E Y SY S T E M MO D E [19]

Funcionamiento de los Dispositivos
KNX

Existe una gran diversidad de fabricantes y
componentes compatibles con el estándar KNX.

En la estructura de un dispositivo existen dos
componentes distintos: el módulo de acoplamiento al bus
donde se conecta el bus y el módulo de aplicación
donde se emplea teclas, botones, pantalla, ""cabeza de detector",
etc. Ambos compo- nentes se pueden encontrar unidos o separados,
en caso de estar separados se conectan entre sí por medio
de una interfaz física externa de 10 o 12 pines.
[19][18]

Figura 8. Configuraciones Típicas
de una Instalación Domótica [19]

Figura 9. Distancia entre Dispositivos
[19]

Análisis

Estos sistemas de comunicación son los de mayor
uti- lización debido a sus características
operativas, de donde el usuario decidirá cuál es el
más conveniente según sus necesidades de comodidad
y sus recursos económicos para invertir.

EL sistema Porotocolario X-10 es el más antiguo y
con un grado de aceptación muy alto, controla los
artefactos básicos para obtener un entorno automatizado
ameno y actualmente ofrece nuevos controles interactivos y
operación por medio de radio frecuencias.

A diferencia del Protocolo X-10 el KNX al combinar
varias tecnologías asociadas logra muchas más
formas de control por distintas redes de conducción de
datos, el principio de funcionamiento es el mismo, mediante una
red conectada entre el dispositivo a una base de control se
envían datos digitales o analógicos que el receptor
interpreta como una orden la cuál servirá para
encender, apagar, o atenuar en caso de luminarias. Eéstos
procesos mediante el mando programado desde un odenador o por
teclados multimedia instalados en el hogar.

Conclusiones

La aparición de la Domótica aun que tenga
poco tiempo de aplicación, tuvo mayor cabida en las
viviendas y luego se implemento a los edificios, ésto
gracias al rápido crecimiento de empresas que se dedicaron
exclusivamente a crear sistemas de automatización del
entorno.:

Según la conveniencia de los medios disponibles
para el control de los artefactos eléctricos y
electrónicos de una vivienda o edificio se emplean los
diferentes protocolos de co- municación entre los
Dispositivos Controladores Interactivos y los
electrodomésticos, teniendo así una variedad de
Sistemas de Comunicación que han ido
desarrollándose, tanto así hasta que existen
Protocolos de tipo inalámbricos. :

De acuerdo al área a controlar deberán ser
elegidos los protocolos adecuados de acuerdo con su
disponibilidad de Máximo alcance con el dispositivo de
control.:

Los Protocolos son sistemas de comunicaciones que inte-
gran la parte de control electrónica con la
programación, desarrollando así lenguajes de
control eficaces que se trans- portan por redes o buses y hasta
por vía Bluetooth y Wifi.:

El Protocolo X-10 es de mayor robustez y brinda la
facilidad de ser instalado a partir de la red eléctrica
existente de la vivienda, puede ser controlado también
mediante ondas de radio frecuencia, aunque ni sea de mucha
confiabilidad por ciertos defectos que de por si ya presenta la
red eléctrica.:

El protocolo KNX al ser resultado de la
asociación de varios sistemas de automatización
consigue brindar mejoras a los controles de interacción y
puede ser controlado a través de varios sistemas con una
:

Referencias

[1] J.M.Hidrobo, R.J. Millán,
Domótica Edificios Inteligen, Creaciones

Copyright, España, 2009

[2] J.M.Hidrobo, R.J. Millán, Manual
de Domótica, Creaciones Copyright, España,
2010

[3] S.Junestrand, X. Passaret, D.
Vázquez, Domótica y hogar Digital, Thompson
Paraninfo, Madrid España, 2005.

[4] W. Harke ,Domótica para
Viviendas y Edificios, Marcombo, Barcelona,
2010.

[5] Kenneth Wacks, Ph.D., Home systems
standards: Achievements and Challenges. IEEE
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[6] Benjamin E. Henty. A Brief Tutorial on
the PHY and MAC layers of the IEEE 802.11b Standard. July
2001.

[7] 2.4 GHz and 5 GHz WLAN: Competing or
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2001.

[8] L. Molina, J. Ruiz, Instalaciones
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Creaciones Copyright.

[9] V. Fernández, E. Ruz, El Hogar
Digital, Creaciones Copyright, 2002. [10] J.C. Calloni, Curso
Básico de Domótica,Librería y Editorial
Alsina, Buenos Aires, 2011.

[11] N. Oliva Alonzo, Redes de
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[12] M. MoroVallina, Instalaciones
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2011

[13] IEEE Guide for Application of Power Apparatus
Bushings, IEEE Standard C57.19.100-1995, Aug. 1995.

[14] M. A. S. Camacho, "Diseño de una vivienda
unifamiliar domótica." Copyright Ediciones,
2005.

[15] Black y Decker, La Guía completa sobre
Instalaciones Eléctricas, Paraninfo, 2011.

[16] R. Millán, Consultoría
Estratégica en Tecnología de la Información
y la Comunicación, Publicado en PC World nº 200, IDG
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[17] All prices are in GBP. Copyright 2015 UK Automation
Retail Ltd | VAT Number : GB 874 6763 72

[18] C. Hernández Agero, J. Moreno
Gil, P.L.C. Sistema de Corrientes Portadoras (X-10),
Madrid, 1999.

[19] J. Rivas, Manual Ilustrado para la
Instalación Domótica, Paraninfo, Madrid,
ESPAÑA, 2009

[20] E. Sierra, Del Hogar Digital a la Casa
Red, Licencia Creative Commons, 2008.

[21] S. Gallardo, Configuración de Instalaciones
Domóticas y Automáticas, Paraninfo, Madrid,
ESPAÑA, 2013

Autor:

Henis A.
Quiñónez,

Universidad Politécnica Salesiana,
Sede Cuenca

Electrónica Analógica
II