Sistema de Corrientes Portadoras X-10

4-1

4 SISTEMA DE CORRIENTES PORTADORAS X-10
4.1 INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE COR...
Sistema de Corrientes Portadoras X-10

4-2

4.2 EL ESTÁNDAR X10
Es uno de los protocolos más antiguos que aún se emplean e...
Sistema de Corrientes Portadoras X-10

4-3

Figura 4.1: Ejemplo de una instalación X-10

El sistema permite el accionamien...
Sistema de Corrientes Portadoras X-10

4-4

Figura 4.2: Transmisión de 1 bit

Por lo tanto, el Tiempo de Bit coincide con ...
Sistema de Corrientes Portadoras X-10

4-5

Tabla 4.1: (a) Valores de códigos de casa. (b) y (c) Códigos de control para u...
Sistema de Corrientes Portadoras X-10

4-6

Código de casa. Está formado por 4 bits (16 códigos diferentes) que
simbólicam...
Sistema de Corrientes Portadoras X-10

4-7

Cada once ciclos de red se transmite un bloque de datos, y una transmisión
est...
Sistema de Corrientes Portadoras X-10
•

Reconocimiento o Aceptación de saludo (Hail Acknowledge).

•

Atenuación Preestab...
Sistema de Corrientes Portadoras X-10

4-9

4.3 COMPONENTES X10
La principal clasificación de los componentes X-10 se real...
Sistema de Corrientes Portadoras X-10

4-10

Los principales emisores X-10 son:
Teclados (Keypads). Generalmente disponen ...
Sistema de Corrientes Portadoras X-10

4-11

Módulos para lámpara (lamp module). Receptor de señales X-10 diseñado
para el...
Sistema de Corrientes Portadoras X-10

4-12

Figura 4.12: Transceptores X-10

También integran un módulo de aplicación que...
Próxima SlideShare
Cargando en…5
×

06. sistema de corrientes portadoras x 10

652 visualizaciones

Publicado el

0 comentarios
0 recomendaciones
Estadísticas
Notas
  • Sé el primero en comentar

  • Sé el primero en recomendar esto

Sin descargas
Visualizaciones
Visualizaciones totales
652
En SlideShare
0
De insertados
0
Número de insertados
3
Acciones
Compartido
0
Descargas
12
Comentarios
0
Recomendaciones
0
Insertados 0
No insertados

No hay notas en la diapositiva.

06. sistema de corrientes portadoras x 10

  1. 1. Sistema de Corrientes Portadoras X-10 4-1 4 SISTEMA DE CORRIENTES PORTADORAS X-10 4.1 INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE CORRIENTES PORTADORAS La característica fundamental de los sistemas de corrientes portadoras es que utilizan como medio de transmisión de datos la red de distribución eléctrica de baja tensión. Si bien existen diferentes fabricantes que adoptan sistemas propios basados en corrientes portadoras, la tendencia actual es la de la estandarización del sistema, en concreto en el uso del sistema de corrientes portadoras X-10 que permite compatibilizar dispositivos de diferentes fabricantes. 4.1.1 COMPONENTES BÁSICOS El sistema básico de corrientes portadoras está formado por un emisor, que envía un datagrama a través de la red eléctrica, y un receptor, que lo recibe. El receptor es el dispositivo encargado e ejecutar la orden recibida. Cada componente tiene su propio código que lo identifica de forma que todos los componentes de la instalación saben para quién es el mensaje que se está distribuyendo por la red eléctrica. 4.1.2 ESTRUCTURA DEL SISTEMA Los sistemas de corrientes portadoras se caracterizan por ser sistemas descentralizados (aunque se pueden utilizar controladores que realicen la gestión de determinadas áreas de la instalación), en los que los diferentes elementos del sistema se conectan a la propia instalación eléctrica. En general, el sistema no necesita ninguna herramienta de programación específica para programar cada componente. La línea de datos del sistema la constituye la propia instalación eléctrica y para su funcionamiento no es necesaria la modificación de la instalación. Por lo tanto, estos sistemas son de los más adecuados para la automatización de edificios ya construidos que no tengan cableado de datos preinstalado. A la estructura básica se le puede añadir complejidad utilizando emisores con temporización, para conectar y desconectar cargas en función del tiempo prescrito, añadiendo sensores que se pueden utilizar para detectar movimiento o el nivel de luminosidad ambiente o introduciendo controladores más complejos que se programan mediante “macros” (secuencias de acciones que se ejecutan una detrás de la otra) y que utilizan herramientas de programación software que se ejecutan en un ordenador. A continuación se presentan las características principales del estándar de corrientes portadoras con mayor difusión, X-10. Sistema Domótico
  2. 2. Sistema de Corrientes Portadoras X-10 4-2 4.2 EL ESTÁNDAR X10 Es uno de los protocolos más antiguos que aún se emplean en aplicaciones domóticas. La tecnología X-10 de corrientes portadoras fue desarrollada entre 1976 y 1978 por ingenieros de Pico Electronics Ltd, en Glenrothes, Escocia. Proviene de una familia de chips conocidos como los proyectos X (la serie X). Esta empresa comenzó a desarrollar el proyecto con la idea de obtener un circuito que se pudiera implementar en un dispositivo para ser controlado remotamente. Al principio, se fabricaron en colaboración con la empresa de sistemas de audio BSR bajo la marca del mismo nombre. Aunque el mercado principal de X-10 es el norteamericano, X-10 distribuye productos en Europa, Asia, África, Latinoamérica y Oceanía. El formato de codificación es un estándar "De facto" en la transmisión por corrientes portadoras (Power Line Carrier = P.L.C.). Los primeros productos comerciales se presentaron en 1978, se trataba de un Sistema de Control del Hogar de Sears y un sistema Plug'n Power de Radio Shack. Ambos integraban componentes de la marca X-10 BSR. Desde entonces X-10 ha desarrollado y fabricado versiones O.E.M. (Original Equipment Manufacturer) de su Sistema de Control del Hogar para muchas compañías incluyendo General Electric, Stanley Health/Zenith Co., Honeywell, Busch Jaeger, Ademco, IBM y un largo etc. Todos estos sistemas utilizan el formato de codificación X-10 y son compatibles entre sí. El sistema X-10 se caracteriza principalmente por: Ser un sistema descentralizado; configurable; no programable. De instalación sencilla (conectar y funcionar). De fácil manejo por el usuario. Compatibilidad casi absoluta con los productos de la misma gama, obviando fabricante y antigüedad. Flexible y ampliable. La red de la instalación es la base de todo el sistema de corrientes portadoras (X10). Además de suministro de corriente, se encarga también de la transmisión de señales de mando para los diversos aparatos eléctricos. Con ello se puede enviar señales de corrientes portadoras a cualquier punto de la instalación que se desee, y a su vez pueden solicitarse de dicho punto las informaciones pertinentes. Sistema Domótico
  3. 3. Sistema de Corrientes Portadoras X-10 4-3 Figura 4.1: Ejemplo de una instalación X-10 El sistema permite el accionamiento a distancia y control remoto de diversos receptores eléctricos, desde uno o desde varios puntos y puede funcionar tanto en redes de corriente alterna monofásica como trifásica. El proceso de comunicación del sistema se basa en la capacidad de los transmisores X-10 de enviar un código de señal de baja tensión superpuesta a la señal de la red eléctrica. Todos los receptores X-10 conectados a la red eléctrica son capaces de leer este código, pero solo responde aquel receptor al que va dirigido el mensaje. Para poder lograr esto cada equipo receptor tiene asignada una dirección que lo identifica. También es posible que varios receptores tengan asignadas la misma dirección, de forma que todos responderán a la misma orden indicada por el transmisor. 4.2.1 SEÑAL DE DATOS La transmisión de la información se realiza modulando pulsos de 120 Khz. que se superponen a la señal de red: El transceiver X-10 está pendiente de los pasos por cero de la onda senoidal de 50 Hz típica de la alimentación eléctrica para insertar un instante después ese pulso de 120KHz. El hecho de que los transmisores estén sincronizados con el paso por cero de la tensión de red, característica común a todos los dispositivos X-10, tiene una doble finalidad: la primera es sincronizar a los transmisores y receptores, ya que la única conexión física que existe entre ellos es la línea de red, la segunda es debida a que el nivel mínimo de interferencias producidas por otros equipos eléctricos se produce cuando la señal de red pasa por cero. La transmisión de un “1” lógico se representa como un pulso de 120 Khz. con una duración de 1 milisegundo, mientras que la transmisión del “0” lógico se representa con ausencia del mismo. En un sistema trifásico estos pulsos de 1 ms se transmiten tres veces en un semiperiodo de la señal de red para que coincidan con el paso por cero en las tres fases. Sistema Domótico
  4. 4. Sistema de Corrientes Portadoras X-10 4-4 Figura 4.2: Transmisión de 1 bit Por lo tanto, el Tiempo de Bit coincide con los 20 msg que dura el ciclo de la señal, de forma que la velocidad binaria de 50 bps viene impuesta por la frecuencia de la red eléctrica que tenemos en Europa. 4.2.2 FORMATO DEL DATAGRAMA X10 La transmisión completa de una orden X-10 (PDU) necesita once ciclos de corriente y se divide en tres campos de información: Figura 4.3: Datagrama X10 Los dos primeros ciclos representan el Código de Inicio; los cuatro siguientes, el Código de Casa y los 5 restantes, dependiendo de la información que se desea enviar, el Código de Unidad o el Código de Función. La Tabla 1 muestra los posibles valores de los códigos de casa y control. Sistema Domótico
  5. 5. Sistema de Corrientes Portadoras X-10 4-5 Tabla 4.1: (a) Valores de códigos de casa. (b) y (c) Códigos de control para unidad y para comandos. Nota: (1) (2) (3) Se verán más adelante. Cuando se transmite el código de la Tabla, se utilizan dos pasos por cero para transmitir cada bit como una pareja de bits complementarios (en otras palabras, un cero se representa por 0-1 y un uno es representado por 1-0 según se muestra en la Figura: Figura 4.4: Transmisión de 1 y 0 lógicos El contenido de los campos de la PDU X.10 es: Código de inicio. Siempre es 1110, se trata de un código único y sólo él no cumple la condición de complementariedad a 1 en los medios ciclos de la corriente. De esta forma los receptores esperan que después de este código se envíe la información de la dirección y función correspondiente que se desea ejecutar. Figura 4.5: Código de comienzo (1110) Sistema Domótico
  6. 6. Sistema de Corrientes Portadoras X-10 4-6 Código de casa. Está formado por 4 bits (16 códigos diferentes) que simbólicamente se representa por una letra (A-P). Código de unidad o un código de función. Después del código de casa se envía un código de 5 bits que indica el código de unidad (4 bits) o el código que representa la orden que debe ejecutar el receptor (4 bits). El quinto bit (D16) indica cuál de los dos códigos anteriores se está enviando: “0” indica que es un código de unidad y un “1” indica códigos de función. Figura 4.6: Ejemplo de transmisión del código A2 Debido a las características del medio de transmisión utilizado se transmite dos veces cada uno de estos bloques de información para conseguir una mayor fiabilidad. Además, cada par de bloques de información debe estar precedido por seis pasos por cero (tres ciclos de red). Este tiempo de espera es necesario para que el receptor procese los datos de dirección recibidos. Figura 4.7: PDU´s X10 en la línea eléctrica Una vez que el receptor ha procesado sus datos de dirección, está listo para recibir una orden de comando. Al igual que se había hecho al enviar la dirección, el bloque de datos del comando debe empezar por el código de comienzo, seguido del código de la letra y el código de control, finalmente irá el sufijo, teniendo que ser en este caso igual a 1 para que el código de control sea interpretado como un comando. En la figura se muestran los ciclos totales de una transmisión completa. Figura 4.8: Ciclos para transmisión completa en X10 Sistema Domótico
  7. 7. Sistema de Corrientes Portadoras X-10 4-7 Cada once ciclos de red se transmite un bloque de datos, y una transmisión estándar X-10 normal necesita 47 ciclos de la señal de red. A una frecuencia de 50 Hz esto supone un tiempo igual a 0,94 segundos en transmitir una orden completa. Ejemplo: Para “Encender” un modulo X-10 configurado con el código casa A, unidad 2, el transmisor deberá enviar las siguientes cadenas de datos por la línea de red: 4.2.3 COMANDOS Y FUNCIONES El código de función transmitida por el emisor representa la orden que debe ejecutar el módulo receptor y que genéricamente denominaremos comando X-10. Inicialmente el estándar X-10 implementaba los siguientes comandos básicos: • Encendido (On). • Apagado (Off). • Reducir (Dim). • Aumentar (Bright). • Todo apagado (All units off). • Encender todas las luces (All light on). Estos comandos se han ampliado con las funciones siguientes soportados por los componentes OEM (Original Equipment Manufacturer). • Apagar todas las luces (All light off). • Código extendido (Extended code). • Petición de saludo (Hail Request). Sistema Domótico
  8. 8. Sistema de Corrientes Portadoras X-10 • Reconocimiento o Aceptación de saludo (Hail Acknowledge). • Atenuación Preestablecida (Pre-Set dim). • Datos extendidos (analógicos). • Estado = ON (Status=On). • Estado = OFF (Status=Off). • 4-8 Petición de estado (Status Request). Estos comandos permiten realizar las siguientes funciones: • Funciones de conexión/desconexión. Mediante los códigos Encender (ON) y Apagar (OFF) permiten realizar funciones de conexión y desconexión de cargas. • Funciones globales. Permiten actuar de forma general sobre las cargas que tienen un mismo número de casa, pero que pueden tener un código de unidad diferente. Son: Apagar todas las unidades (All Units OFF): permite desconectar todos los equipos que tienen asociados el mismo código de casa. Encender todas las luces (All light ON): se encienden todas las lámparas conectadas a los componentes de control de iluminación pero no los aparatos ya que estos no reconocen la función. Apagar todas las luces (All light OFF): permite realizar la desconexión de todas las lámparas que tienen asociado un mismo código de casa. • Funciones de regulación. Mediante los comandos Reducir (Dim) y Aumentar (Brigt) permiten realizar funciones de regulación. El margen de regulación se establece con el comando Atenuación Preestablecida (Pre Set Dim). • Petición de saludo (Hail Request). Se transmite para ver si existen otros transmisores X-10 dentro del rango de escucha. Esto permite a un dispositivo OEM asignar un Código de Casa diferente si se recibe una Aceptación de Saludo (Hail Acknowledge). • Petición de Estado (Status Request). Permite preguntar al módulo deseado en que estado se encuentra. El módulo preguntado contesta con el comando Status=On o Status=OFF en función de si la carga que controla está conectada o desconectada. • Datos extendidos (Extended Data). El código de Datos Extendidos se sigue de bytes que pueden representar información analógica (después de una conversión A/D). No debe haber separación entre los bytes de datos, ni entre el código de Datos Extendidos y datos reales. El primer byte se puede utilizar para indicar cuántos bytes de información le seguirán. • Código extendido (Extended Code). Después de la transmisión del código “Extended Code” se transmiten ocho nuevos bits que indican un código adicional, que permite al sistema introducir hasta 256 códigos nuevos para realizar nuevas funciones. Sistema Domótico
  9. 9. Sistema de Corrientes Portadoras X-10 4-9 4.3 COMPONENTES X10 La principal clasificación de los componentes X-10 se realiza según el tipo de función que cumplen dentro del sistema de corrientes portadoras: Módulos emisores, que son equipos capaces de emitir órdenes X-10 hasta a 256 dispositivos sobre el cableado eléctrico. Módulos receptores, que son capaces de leer el código de datos X-10 presente en la red eléctrica, comprobar que va dirigido a él y ejecutar la orden correspondiente. Módulos bidireccionales, que tienen la capacidad de responder y confirmar la correcta realización de una orden, lo cual puede resultar muy útil cuando el sistema X-10 está conectado a un programa de ordenador que muestra los estados en que se encuentra la instalación domótica de la vivienda. Módulos inalámbricos, permiten conectarse a través de una antena y enviar señales de radio desde una unidad inalámbrica e inyectar la señal X-10 en el cableado eléctrico. Estas unidades no están habilitadas para controlar directamente a un receptor X-10, debe utilizarse un transceptor. Módulos transceptores, que se conectan a la red eléctrica para recibir las señales de radiofrecuencia emitidas por los emisores e introducirlas en la red eléctrica. Módulos de sistema, que son dispositivos que básicamente garantizan el correcto funcionamiento de la instalación. Otra forma general de clasificación de los componentes X-10 se realiza en función del tipo de instalación de estos componentes: Módulo para montaje sobre carril DIN. Estos componentes están diseñados para su utilización en cuadros eléctricos mediante el montaje sobre carril DIN. Módulos para empotrar. Son mecanismos que van instalados en cajas de mecanismo estándar y que sustituyen a los mecanismos convencionales. Módulos de enchufe. Son módulos diseñados para su conexión directa en una toma de corriente estándar. Módulos de sobremesa. Los módulos de sobremesa se conectan directamente a la red eléctrica no siendo necesario ningún tipo de instalación específica. 4.3.1 MÓDULOS EMISORES Comúnmente denominados controladores. Abarcan desde pequeñas bases para la conexión de pulsadores a sofisticados dispositivos que permiten la programación de funciones complejas, mediante software específico ejecutado en PC, que se guardan en el controlador. En general se pueden definir como cualquier dispositivo capaz de enviar comandos X-10 a través de la línea de potencia. Figura 4.9: Controladores X10 Sistema Domótico
  10. 10. Sistema de Corrientes Portadoras X-10 4-10 Los principales emisores X-10 son: Teclados (Keypads). Generalmente disponen de 1, 2 ó 4 teclas que permiten realizar las funciones típicas de encendido, apagado y regulación. Módulo universal. También denominado módulo adaptador de alarmas, transmite una información binaria procedente de un contacto exterior que permite, mediante la conversión a un código X-10, controlar un dispositivo X-10 en combinación con un detector externo convencional. Controladores específicos o programadores. El sistema X-10 dispone de infinidad de dispositivos programables que permiten controlar un número determinado de módulos dependiendo del controlador utilizado. También, dependiendo del controlador, la programación puede realizarse de forma local o desde PC mediante software específico que permite grabar la programación en la memoria EEPROM del controlador, por lo que no es necesaria la conexión permanente del ordenador una vez programado el sistema. Centrales de Gestión Domótica. Permiten la gestión técnica del sistema a través de contactos de entradas para la conexión de diferentes sensores (pulsadores, detectores de movimiento, etc.) y contactos de salida para la conexión de actuadores (sirenas, alarmas, etc.), además de permitir el control de la instalación mediante el sistema de corrientes portadoras. 4.3.2 MÓDULOS RECEPTORES Los receptores X-10 o módulos de activación, son dispositivos conectados a la red eléctrica y al elemento que queremos controlar. Son capaces de leer el código de datos X-10 que va dirigido a ellos y ejecutar la orden recibida una vez descifrado el código de función. Vienen dotados de dos pequeños conmutadores giratorios, uno con 16 letras y el otro con 16 números, que permiten asignar una dirección de las 256 posibles. En una misma instalación puede haber varios receptores configurados con la misma dirección, de modo que todos realizarán la función preasignada cuando un transmisor envíe una trama con esa dirección. Cualquier dispositivo receptor puede recibir órdenes de diferentes transmisores. Figura 4.10: Receptores X10 Figura 4.11: Códigos X10 La principal característica que los diferencia es el tipo de carga que pueden controlar, siendo común la diferenciación de dos tipos de dispositivos: Módulos para aparato (appliance module). Receptor de señales X-10 que permite el control de cargas mediante salida relé tales como luces, radios, ventiladores, acondicionadores de aire, según la carga máxima capaz de soportar. Responde a los controles ON (Encender), OFF (Apagar) y ALL UNITS OFF (Apagar Todas las Unidades). Sistema Domótico
  11. 11. Sistema de Corrientes Portadoras X-10 4-11 Módulos para lámpara (lamp module). Receptor de señales X-10 diseñado para el control de lámparas ya que además de responder a los controles ON, OFF y ALL UNITS OFF, permite realizar las funciones de regulación, BRIGHT (Aumentar Intensidad) y reducir DIM (Atenuar Intensidad, y responde a los comandos ALL LIGHT ON (Encender Todas las Luces) y ALL LIGHT OFF (Apagar Todas las Luces). Módulos universales. Receptores que permiten el control de aparatos de bajo voltaje o contactos sin tensión mediante un relé. Su utilización más extendida es en la gestión de sistemas de alarma para la conexión de electroválvulas de pequeña tensión. Cada uno de los módulos receptores descritos se puede encontrar instalado de varias formas. En función del tipo de instalación se pueden clasificar en: • Módulos de enchufe (Plug-In). • Interruptores de pared (Wall Swicth) • Módulo carril DIN. • Controladores multicanal que permiten la gestión de diferentes relés, uno por canal. 4.3.3 MÓDULOS BIDIRECCIONALES Son, principalmente: Interfaces. Las interfaces son dispositivos que permiten la conexión con un ordenador personal, productos X-10 de otros fabricantes (OEM) y otros sistemas de seguridad. 4.3.4 MÓDULOS INALÁMBRICOS Se clasifican en: Mandos remotos. Permiten que el control de los módulos de activación se efectúe de forma manual con un elemento que no tenga que estar conectado a la red eléctrica. Envían las señales de control a través del aire, por radiofrecuencia (433 Mhz). Sensores por radiofrecuencia. A veces es necesario situar un sensor en algún lugar donde no es accesible una toma eléctrica, para resolver algunas aplicaciones concretas. Transmiten las señales de control por radiofrecuencia (433 Mhz). 4.3.5 MÓDULOS TRANSCEPTORES Como hemos visto, los módulos de activación necesitan que las órdenes de control les lleguen por la red eléctrica. En el caso de los transmisores de radiofrecuencia, la señal de control que emiten es transmitida por el aire, por lo que para que esta señal sea introducida por la red eléctrica es necesario conectar unos módulos en la vivienda que se conectan a la red eléctrica y cuya función principal es la de recibir las señales de radiofrecuencia emitidas por los emisores e introducirlas en la red eléctrica. Sistema Domótico
  12. 12. Sistema de Corrientes Portadoras X-10 4-12 Figura 4.12: Transceptores X-10 También integran un módulo de aplicación que permite encender y apagar un aparato sin necesidad de instalar otro módulo de activación. Figura 4.13: Móduloo de aplicación integrado en un transceptor X-10 4.3.6 MÓDULOS DE SISTEMA Los módulos de sistema (también llamados componentes de sistema) son dispositivos que garantizan el correcto funcionamiento de la instalación, entre ellos podemos encontrar: Filtros. En los sistemas de corrientes portadoras, los datos de información se transmiten a la red eléctrica mediante pulsos de pequeña tensión que quedan superpuesta a ésta. Por lo tanto, es fácil intuir que cualquier interferencia o ruido que se añade a la línea eléctrica puede interferir en los mensajes de información, provocando errores en la transmisión. Por lo tanto, se recomienda la utilización de filtros que amortigüen las posibles interferencias. Acopladores. Permiten que elementos conectados a distintas fases en instalaciones trifásicas puedan comunicarse sin problemas. Equipos de medida. Los equipos de medida son dispositivos que permiten comprobar el diseño y la puesta en marcha de una instalación basada en corrientes portadoras. Básicamente son dos los elementos necesarios para la puesta a punto de una instalación: un emisor que envía continuamente comandos X-10 a través de la instalación eléctrica y un equipo medidor que recibe estos comandos X-10. De esta forma, el instalador puede comprobar la integridad de los mensajes transmitidos por la red eléctrica. Sistema Domótico

×