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1
C UR
S O 0 7 - 0 8
JULIÁN DOMENE GARCÍA
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Introducción. Reflexiones sobre el tema Los edificios inteligentes ganan importancia
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En el entorno doméstico, los usuarios demandan cada
vez más:
Un aumento de la seguridad, como:
- el control de accesos al edificio- los sistemas de seguridad en viviendas
Mayor control en los equipamientos domésticos:
- sistema de climatización- lavadora- frigorífico
- horno, etc.
Que nos producen mayor confort y el consiguiente
ahorro de energía.
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Otros elementos que van siendo habituales son:
Los mandos a distancia para el control de:- Persianas motorizadas
- Regulación de la iluminación, etc.
La posibilidad de controlar el equipamiento por:- Medio del teléfono- PDA- PC tablet- Internet
- Etc.
La consecuencia de todas estas demandas
requiere que la instalación eléctrica sea máscompleja de lo habitual.
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Los avances tecnológicos que se vienen realizando enlas áreas de:
telecomunicacióninformáticaelectrónica
Han propiciado el desarrollo de productos y sistemaspara el control y la supervisión de los equipamientosde viviendas, edificios y naturalmente en las distintas
actividades industriales, permitiendo de esta manerauna mayor comunicación bidireccional entre éstos ysus usuarios.
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El aumento del nivel de vida actual esta provocando un fenómeno
sin precedentes:Con la llegada de Internet en banda ancha (ADSL, cable, etc.) seofrecen gran cantidad de servicios y aplicaciones en:
Actividades industriales y empresarialesOcioEntornos residenciales, etc.
Esta comunicación nos permite por lo tanto la transmisión yrecepción de:
• Voz• Datos• Imagen• Control desde dentro y fuera del edificio
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Introducción. Reflexiones sobre el tema Los edificios inteligentes ganan importancia
Domótica e inmótica
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Para gestionar todas y cada una de lasfunciones e instrucciones que se deben realizaren el edificio, aparece una nueva disciplina
llamada de varias formas:• Gestión técnica doméstica (GTD)
• Gestión técnica del edificio (GTE)
• Casa inteligente (smart house )• Automatización de viviendas (home automation)
• Sistemas domésticos (home system )• Domótica• Casa digital
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La utilización de ésta tecnología a los edificios delsector terciario se denomina INMÓTICA.
La domótica y la inmótica, ofrecen pues, beneficios atodos los agentes que intervienen en su desarrollo,como promotores, constructores, proyectistas e
instaladores, así como a la Administración pública.
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El nuevo R.E.B.T. y la I.C.T., pretenden darrespuesta a todas las necesidades denormalización de estas instalaciones, aunque
muchos de los servicios estén aún por definir,por lo que la Legislación no tiene todavía clarosalgunos conceptos.
La instrucción ICT-BT- 051, define estasinstalaciones, no incluyendo las detelecomunicaciones, de protección contraincendios, etc., que se regulan por sus propiosreglamentos.
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11Valoración de las prestaciones que debe cumplir un sistema domótico.
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Gestión de laseguridad
Gestión delconfort
Gestiónenergética
Gestión de lascomunicaciones
DOMÓTICA
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Área de gestión de la seguridad:
Control de intrusión
Simulación de presencia Control de accesos Gestión de alarmas técnicas Alarmas médicas
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Área de gestión de la confortabilidad:
Control de persianas y toldos
Control y regulación de la iluminación Control y regulación de la climatización Control del riego automático
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Área de gestión de la energía:
Programación y zonificación de la climatización
Racionalización de cargas eléctricas Gestión de tarifas Regulación de la iluminación
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Área de gestión de las comunicaciones:
Telecontrol telefónico de los equipos
instalados en la vivienda Telecontrol vía Internet Transmisión de alarmas
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Introducción. Reflexiones sobre el tema Los edificios inteligentes ganan importancia
Domótica e inmótica
Automatización de los equipamientos
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Para automatizar todos los equipamientos de una vivienda, necesitamos
que exista comunicación entre ellos y, a su vez con el sistema de control
DVD
VIDEO TELEVISIÓN
SISTEMA DECONTROL
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La comunicación entre los elementos se realiza por medio de una red de
comunicaciones y una serie de señales codificadas de una formadeterminada, por medio de protocolos de comunicación
DVD VIDEO TELEVISIÓN SISTEMA DECONTROL
Redes de Comunicación
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Cada una de estas instalaciones se realiza con soportesfísicos distintos, por lo que se hace necesario definir un
nuevo concepto llamado: “red domestica”.
“Se define como un proceso o sistema que usa
diferentes métodos y equipamientos y provee de lahabilidad de mejorar el estilo de vida en el hogar”
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De esta manera la red doméstica se divide encuatro subredes:
Red de potencia
Red de datos Red de entretenimiento
Red domótica
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RED DE DATOS:
Voz (teléfono)
Datos (ordenador)
RED DE ENTRETENIMIENTO:
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Televisión
Audio y vídeoEtc.
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RED DOMÓTICA:
Se encarga de integrar losdispositivos y elementosnecesarios para la
automatización y el control dela vivienda
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De todo lo expuesto, podemos observar la necesidad dedisponer de algún dispositivo capaz de relacionar lastres subredes anteriores.
Este elemento de denomina “pasarela residencial” y enla actualidad se encuentra en fase de desarrollo.
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“Se define como el dispositivo que permite lacomunicación entre las redes exteriores detelecomunicación con las redes interiores de
la vivienda o edificio”
PASARELA
RESIDENCIAL
Bus de datos
Bus multimedia
ADSL
Bus domótica
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Así pues, al estar cambiando los conceptos utilizadoshasta hoy, han aparecido nuevos términos como:
HOGAR DIGITAL
Telefónica, en su “libro blanco del hogar digital y las
infraestructuras comunes de telecomunicaciones”, lodefine como:
Aquel que dispone de las siguientes infraestructuras:
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Aquel que dispone de las siguientesinfraestructuras:
Conexión a banda ancha Red de datos
Red multimedia Red domótica
Pasarela residencial
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Por medio de estas infraestructuras, los usuarios podrán acceder a:
Acceso a Internet desde cualquier punto de la vivienda Teletrabajo
Teleducación Comercio electrónico Video telefonía
Videoconferencia
Audio/video/TV bajo demanda Televigilancia Telemedicina Control domótico Otras aplicaciones que pueden surgir en el futuro
Automatización de viviendas y edificios
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Automatización de viviendas y edificios
Domótica Inmótica
Áreas funcionales
Seguridad Confort Ahorro energía Comunicaciones
Redes domésticas
Potencia Datos Multimedia Domótica
Pasarela residencial
Hogar digital
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1.- CARACTERÍSTICAS, FUNCIONES Y TIPOLOGÍA
En principio, la red de potencia (instalación eléctrica) es la
primera que debemos planificar de acuerdo con el REBT.
A continuación, se elegirá el sistema técnico más apropiado a:
• Características de la vivienda• Prestaciones solicitadas por los usuarios
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Composición de los sistemas técnicos en domótica
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S en s
or e s
Temperatura
A c t u a d or e s
Humedad
Presencia
Viento
Ultrasonido
Volumétricos
Ópticos
Etc.
Motores
Electroválvulas
Etc.
Medio de transmisión
CONTROLADOR
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Los sistemas de control utilizados están basados en la utilización de
microprocesadores. Su arquitectura está compuesta por:
Unidad de control (CPU)Memorias. RAM, ROM, EEPRON, etc.Periféricos de entradaPeriféricos de salidaMódulos de transmisión y recepción
Fuente de alimentación.
Básicamente se utilizan tres tipos de arquitectura de control:Sistemas de control centralizadoSistemas de control descentralizadoSistemas de control distribuido
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SISTEMA DE CONTROL CENTRALIZADO
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SISTEMA DE CONTROL CENTRALIZADO
CPU
E1 E4E2 E3
S1S2 S3 S4
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SISTEMA DE CONTROL CENTRALIZADO, BASADO EN
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S S CO O C O, S OCENTRAL DOMÓTICA
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CPUMÓDULO DE
ENTRADAS
MÓDULO
DE
COMUNICACIONES
MÓDULODE
SALIDAS
BUS BUS
BUS
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Estos sistemas reciben el nombre de Centralesdomóticas, existiendo gran variedad en el mercado,
como:
Central Vivimat+ de Dinitel
D-82 de Domaike Empower de Home System VIS de Simón Etc.
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SISTEMA DE CONTROL DESCENTRALIZADO
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E1 E4E2 E3
S1 S2 S3 S4
BUS
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En estos sistemas se utilizan tantos nodos como
elementos se conectan a la red. Por lo tanto cada unode ellos debe disponer de una Unidad de Control(UC), con capacidad de proceso y comunicación.
Requiere pues la programación de cada uno de ellosde forma independiente.
El sistema más utilizado es el denominado KNX,fabricado por:
Siemens ABBJungMerten, etc.
SISTEMA DE CONTROL DISTRIBUIDO
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Los sistemas más utilizados son: Domolon de Isde
Dialogo de BJC VIT@ de Simón Etc.
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SISTEMA DE CONTROL DISTRIBUIDO
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UC-1NODO
E1-1 E2-1
S1-1 S2-1
UC-NNODO
E1-N E2-N
S1-N S2-N
UC-2
NODO
E1-2 E2-2
S1-2 S2-2
BUSBUS
BUS
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ELEMENTOS CONSTITUYENTES DE LAAUTOMATIZACIÓN DE EDIFICIOS
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Son dispositivos que están compuestos por:
Transductor Acondicionador de señal Etapa de salida
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En función de la señal de salida, se clasifican en:
Analógicos Digitales Todo-Nada
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Existen para medir todas las magnitudes físicas,
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químicas o biológicas que tengamos:
Temperatura Humedad
Humo Luminosidad Gas Agua Infrarrojos
Movimiento Proximidad Radiofrecuencia
Velocidad Posición
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Son elementos de salida que modifican su estadosegún la señal recibida:
Analógicos Digitales
Todo-nada
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Electroválvula de gas, actuada mediante un relé,48
Configuración de las redes domésticas
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Configuración de las redes domésticas
Quedan definidas por:
• La topología de la red
• Los medios de transmisión utilizados
• Los protocolos de acceso y comunicación a la red
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Puede ser:
Estrella Anillo
Bus
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Básicamente existen dos tipos:
Transmisión por conductores Transmisión sin conductores
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Las características que hay que tener en cuenta son:
Topología que soporta
Velocidad de transmisión Ancho de banda que puede transmitir Influencia de las interferencias
Fiabilidad y vulnerabilidad Economía y facilidad de instalación.
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Los soportes físicos más empleados son:
• Pares trenzados• Cable coaxial
• Fibra óptica• Corrientes portadoras
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Compuestos por dos conductores eléctricos, aisladosentre si, y trenzados para evitar las interferencias
electromagnéticas.Se utilizan en redes de telefonía y en distribución deaudio.
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Otros tipos de cables trenzados utilizados son:
UTP (par trenzado sin apantallar)
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Otros tipos de cables trenzados utilizados son:
UTP (par trenzado sin apantallar) STP (par trenzado apantallado)
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Se utilizan en transmisión de datos a alta velocidad y agrandes distancias. En edificios se utiliza para llevar laseñal de televisión.
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Está compuesta por una fibra flexible, muy fina ycapaz de conducir energía óptica. Las fibras de mayor
calidad son de sílice, dispuestas en capasconcéntricas, donde se distinguen:• Núcleo
•Cubierta•Revestimiento
La propagación de energía electromagnética se basaen la diferencia de índice de refracción entre el núcleoy la cubierta.
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La transmisión de señales por fibra óptica requiere deun emisor y un receptor al principio y al final de la
fibra que se utiliza.
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Diodo LED, o Láser Fotodiodo de silicio
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Es apropiado en largas distancias y últimamente seemplea en edificios. Su inconveniente es la
trasformación de la señal eléctrica en óptica. Sinembargo sus beneficios son:
1. Permite mayor ancho de banda2. Menor tamaño y peso3. Menor atenuación
4. Aislamiento electromagnético5. Mayor separación entre repetidores
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La transmisión de información se realiza por medio deemisores que emiten sobre la red de potencia (eléctrica)
una señal modulada y codificada a una frecuenciadeterminada que es captada por los receptores,permitiendo la comunicación entre ellos y realizando las
actuaciones que le indique el emisor.
Es muy fácil de implantar, pero tiene el inconveniente de
ser muy sensible a las inducciones electromagnéticas.
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También llamada inalámbrica, está basada en el envío yrecepción de ondas electromagnéticas, que utilizan el
aire para su propagación.
No se necesita pues tendido de ningún cable. Lossistemas más utilizados son:
1. Radiofrecuencia2. Infrarrojos
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Basada en el envío y recepción de ondaselectromagnéticas, que utilizan el aire para supropagación. Estas ondas se propagan en elvacío a la velocidad de la luz.
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Actualmente es uno de los métodos más utilizados en la
interconexión en redes domésticas. Los sistemas másutilizados son:
Bluetooth Home RFWi-Fi
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Utiliza diodos láser o LED, que emiten luz en la banda deinfrarrojos.
Se sigue necesitando un emisor y un receptor, perodeben estar uno a la vista del otro. No puede haber
obstáculos entre ellos.
Las aplicaciones son mandos a distancia, TV, vídeo,DVD, regulación de persianas, iluminación, etc.
Se define como Protocolo de comunicaciones , el
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,
conjunto de normas que clasifican el formato quevan a tener las órdenes o paquetes de informaciónentre los controladores o nodos de la red, con la
mayor eficacia posible.
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6969
Creada en 1999Es el resultado de la convergencia de tres sistemas:
1.- Batibus
2.- EIB3.- EHS
Para crear un sistema estándar único.Crean además la asociación KONNEX, de dondeaparece el nombre de la tecnología estudiada.
Sistema europeo, para competir con los americanosy japonesesSistema normalizado por CENELEC (EN50090)
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7070
Respecto al medio de transmisión, el nuevo estándarKNX podrá funcionar utilizando las norma de lossistemas anteriores, sobre:
1.- Par trenzado (TPO) de Batibus2.- Par trenzado (TP1) de EIB
3.- Ondas portadoras (PL100) de EIB4.- Ondas portadoras (PL132) de EHS5.- Ethernet del sistema EIB.net6.- Radiofrecuencia del sistema EIB.RF
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Es de las más antiguas. 1976-78 (Escocia)Su objetivo es transmitir datos por las líneas de
B.T. a baja velocidad y costes bajos.
Utiliza la red de potencia de la viviendaNo es un protocolo propietarioCualquier fabricante puede producir dispositivos
X-10.Los más importantes son:
1.- Netzbus2.- Timac3.- Home System.
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Su facilidad de instalación y de uso lo hacen lideren el mercado residencial y de pequeñas empresasde los EEUU.Es la más asequible por lo tanto para realizar unainstalación domótica que no resulte muy compleja.
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No hay una tecnología común
No necesita cablesPermite pues una gran movilidadLa falta de compatibilidad hace que se necesiten
muchos mandos a distancia.Las características de transmisión más
importantes, son:
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Son aquellos que han sido construidos:
1.- Por un solo fabricante
2.- Aplicando tecnología propia3.- Utilizando una estructura de control4.- Medios de transmisión y protocolos
diseñados por una sola empresa
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Existen gran cantidad, que realizan todas las funcionesque se necesitan implantar en el entorno doméstico.
Entre algunos podemos observar los siguientes:
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MODOS DE CONFIGURACIÓN DE KNX
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Existen tres modos de configuración distintos:
• S-Mode (modo sistema)
• E-Mode (modo fácil)
• A-Mode (modo automático)
La herramienta de software para la programación de
los componentes, independiente del fabricante, sedenomina ETS3.
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Las especificaciones de KNX se hanconvertido en la primera normaeuropea para la gestión técnica de
viviendas y edificios inteligentes.
Esquema básico de KNX/EIB/TP1
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El KNX/EIB es un sistema busde control descentralizado ycontrolado por eventos
SENSOR
Detecta sucesos
Pulsadores
cambio luminosidad
Cambiotemperatura Cambiohumedad
Etc.
ACTUADORMensaje
Ejecuta la orden delmensaje
Acuse de recibo
En el sistema KNX/EIB, se alimentan todos losLa potencia se calculará
sabiendo que cada componentede la instalación consume 150 mW
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componentes a 24 VDC, por lo que se necesita unaF.A.:
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El sistema se organiza en tres niveles de conexión:
ZonaLíneaComponente
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Se denomina así al conjunto de FA y componentes bus
que cumpla con:
Máximo nº componentes: 64
Máximo nº FA: 2Distancia máxima de la FA al componente: 350 mDistancia máxima entre componentes: 700 mLongitud máxima de conductor: 1000 m
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Se denomina así al conjunto de varias líneas hasta un
máximo de doce.
Cada una dispone de un máximo de 768 componentes.
Para configurar una zona se unen las líneas por medio delos acopladores de líneas, constituyendo la denominadaLínea principal
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El sistema puede ser ampliado mediante la unión de
varias líneas, hasta un máximo de 15, utilizando losAcopladores de zonas, para formar las Líneas de zona.
Podemos trabajar pues con los siguientes componentes:768 x 15 = 11520
Correspondiendo a la topología básica del sistema
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El sistema puede seguir creciendo utilizando
amplificadores, de esta manera:
La línea puede ampliarse hasta un máximo de 256
componentes, con lo que el total puede llegar a ser 46080.Cada zona, por otra parte, podemos ampliarla 15 líneas,
lo que supone en capacidad máxima un total de 57600
componentes.
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Los componentes se identifican mediante undireccionamiento que utiliza dos formas:
La dirección física La dirección de grupo
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Se utiliza para identificar de una manera clara el componente bus,describiendo su localización dentro de la topología (zona, línea,
componente). Ejemplo: 1.2.64
Indica el componente 64 de la línea 2 y de la zona 1.
Consta de tres campos con el formato siguiente:
• Zona: identifica una de las 15 zonas (4 bits)• Línea: identifica una de las 12 (4 bits)• Componente: 64 posibles (8 bits)
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La dirección se asigna una vez a cadacomponente bus. Está se hace por medio del
software ETS,
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0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1
Componente: 39
Línea: 15
Zona: 3
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Enciende L11, L12 y L13
Enciende/apaga laslámparas más
cercanas a la ventana,dependiendo de lailuminación exterior
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En primer lugar creamos las direcciones de grupo (2 niveles), Gr- grupo ySGr- subgrupo:
DG 1/1 encender/apagar L11, L12 y L13DG 1/2 encender/apagar L21, L22 y L23DG 1/3 encender/apagar L11 y L21
Asignaremos al pulsador P1 y a sus correspondientes actuadores de laslámparas la dirección 1/1.Al P2 y a sus actuadores, la dirección 1/2.
Al sensor S1 y a sus actuadores, la dirección 1/3.
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La topología de la instalación y lasdirecciones de grupos y subgrupos son lasque podemos ver a continuación:
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B I B L I O G R AFÍA
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A F Í A
R.I.C.T. R.D. 401/2003
R.E.B.T. 2002
Instalaciones automatizadas en viviendas y edificios. L. Molina.
Editorial Mc Graw Hill. 2005. Técnica inteligente para viviendas y edificios. G. Deip. EditorialMarcombo.2004
Domótica. A. Creus Solé. Editorial CEYSA. 2006
Cuaderno de divulgación Domótica. AENOR Ediciones CEDOM. 2008
Revista Domótica&Inmótica. Casa digital. Ideas editoriales 3003.S.L.