Date post: | 17-Dec-2014 |
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Profesor: León PeláezProfesor: León Peláez..
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2.Técnicas aplicadas a la automatización de viviendas y
edificios.
2.1 Características, funciones y tipología.2.2 Configuración de Redes.2.3 Tecnologías aplicadas a la automatización de viviendas y edificios.2.4 Sistemas técnicos aplicados a la automatización de viviendas y edificios.
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2.1 Características, funciones y tipología.
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Red doméstica es aquel sistema que se va a encargar de distribuir las señales que circulan por la vivienda.Según el tipo de señal que se trasmita distinguiremos tres tipos de redes:
• Red doméstica de potencia.• Red doméstica de comunicación e información.• Red doméstica de control.
2.1 Características, funciones y tipología.
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Las señales que se distribuyen a la tensión de (220-380V.) se denominan <señales fuertes>.Se denominan <señales débiles> a aquellas que se emiten a una tensión inferior (12-24V). Debido a su fiabilidad y economía, es el sistema más utilizado para las señales de control.
2.1 Características, funciones y tipología.
La tendencia es que a medida que aumenta el grado de equipamiento de la vivienda, también aumente el número de circuitos de la red. Los sistemas mecánicos de medida y protección se irán sustituyendo progresivamente por aparatos digitales.
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2.1 Características, funciones y tipología.
Para realizar la automatización de las funciones o requerimientos de los usuarios del edificio o vivienda son necesarios los siguientes elementos.
• Sistema de control.
• Sensores y Actuadores.
• Red de control o domótica (topología).
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SISTEMAS DE CONTROL
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LOS SISTEMAS DE CONTROL SON LOS DISPOSITIVOS ENCARGADOS DE GESTIONAR TODAS LAS FUNCIONES QUE LOS USUARIOS DESEEN IMPLANTAR EN LA VIVIENDA O EDIFICIO.
Detector de gas
Detector de
humo
Detector de movimientoPunto
de luz
Electroválvula de agua
Electroválvula de gas
Circuito general de iluminación
Detector de agua
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Sistema de control.Sistema de control.
Básicamente se utilizan tres tipos de arquitectura de control que son:
Sistemas de control centralizado.
Sistemas de control descentralizado.
Sistema de control distribuido.
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Sistema de control.Sistema de control.
Sistemas de control centralizado.Sistemas de control centralizado.
En este tipo de instalaciones se conectan todos los elementos de la red que se deben controlar o supervisar (sensores y actuadores) a un elemento central llamado CONTROLADOR.
UC O controlador
E1 E2 E3 E4
S4S1 S2 S3
(Sistema basado en la tecnología PLC.)
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Circuito Clima
Circuitos Simulación Presencia
Línea Telefónica
Interior
Línea Telefónica
Exterior
Activación/Desactivación Clima Activación/Desactivación Simulación Presencia
NL
NL
Aviso Alarma Sanitaria o Intrusión
Aviso Alarma Técnica
L N
Señalizador Acústico y óptico
UC
Ejemplo de un sistema Centralizado: Zelio
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Sistemas de control centralizado.Sistemas de control centralizado. (Sistema basado en la tecnología PLC.)
VENTAJAS.
MENOR COSTE, UN SOLO CONTROLADOR.
PROGRAMACIÓN FACÍL PARA EL USUARIO. (PC, PANTALLA TACTIL, ETC).
INCOVENIENTES.
NO EXISTE CONEXIÓN DIRECTA ENTRE TODOS LOS COMPONENTES. (Pasan por la Unidad de Control).
UN FALLO EN EL CONTROLADOR, PROVOCARIA UN FALLO EN TODO EL SISTEMA.
REQUIERE UN CABLEADO IMPORTANTE (Salvo en la periferia descentralizada.)
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Sistemas de control centralizado.Sistemas de control centralizado.
Módulo de entradas
Unidad Central
Módulo de salidas
Módulo de Comunicaciones
bus bus
bus
Fig. Sistema centralizado basado en centrales domóticas.
Estos sistemas también reciben el nombre de centrales domóticas, existen gran variedad de fabricantes como:
• Simón VIS. (vivienda inteligente de Simón).
• Empower de Home Systems.
• Central VIVIMAT de Dinitel.
• d-82 de Domaike.
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Sistemas de control descentralizado.Sistemas de control descentralizado.
Son aquellos que disponen de tantos nodos o controladores como elementos se conectan a la red. Esto implica que cada elemento está dotado de una UC.
Este tipo de sistema requiere la programación de cada uno de los componentes de forma independiente.
Sensor Sensor Sensor
Actuador Actuador Actuador
Bus
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SENSORES
ACTUADORES
F.A.L
N
LA LÍNEA DE BUS SE CONECTA A TODOS LOS SENSORES Y ACTUADORES.
BUS
Ejemplo de un sistema Descentralizado: EIB.
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Sistemas de control descentralizado.Sistemas de control descentralizado.
VENTAJAS.
CONEXIÓN DIRECTA ENTRE TODOS LOS COMPONENTES.
UN FALLO EN UNO DE LOS COMPONENTE, NO AFECTA AL SISTEMA.
INCOVENIENTES.
UNA INTERRUPCION EN EL CABLE DE BUS, INTERRUMPE LA COMUNICACIÓN.
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Sistemas de control descentralizado.Sistemas de control descentralizado.
El sistema que utiliza el control descentralizado por excelencia es el KNX y es fabricado por las mayores empresas eléctricas a nivel europeo, como:
• SIEMENS.
• ABB.
• JUNG.
• MERTEN.
• BERKER. etc.
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Sistemas de control distribuido.Sistemas de control distribuido.Son aquellos que disponen de varios controladores o UC próximos a los elementos de que se deben controlar, están unidos por medio de un bus para poder intercambiar datos de la programación, por medio de un protocolo de comunicaciones establecido entre los controladores..
E1-1 E1-2
S1-1 S1-2
UC-1 Nodo
E2-1 E2-2
S2-1 S2-2
UC-2 Nodo
EN-1 EN-2
SN-1 SN-2
UC-N Nodo
BUS
BUS
BUS
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SENSORES Y ACTUADORES
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LOS ELEMENTOS BÁSICOS DE UN SENSOR SONLOS ELEMENTOS BÁSICOS DE UN SENSOR SON:
TRANSDUCTOR.
ACONDICIONAMIENTO DE SEÑAL.
ETAPA DE SALIDA.
SENSOR FILTRO AMPLIFICADOR
Fenómeno físico
CaptaciónTratamiento
de señal
Alimentación
Salida
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EN FUNCÍÓN DE SALIDA, LOS SENSORES SE CLASIFICAN:
ANÁLOGICOS.
DIGITALES.
TODO-NADA.
SALIDA EN VALOR: V O I
Cabecera
…
Información direccionamie
nto
Familia tipo Modo direccionamient
o
(COMO BINARIO, BCD, etc)
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Y EN FUNCÍÓN DE LA NECESIDAD DE ALIMENTACIÓN EXTERNA:
PASIVOS.PASIVOS.
Se suelen basar en la modificación de la impedancia eléctrica(Z) o magnética de un material bajo determinadas condiciones físicas o químicas
ACTIVOS O DIRECTOSACTIVOS O DIRECTOS.
No necesitan alimentación externa para funcionar, pues son generadores eléctricos de pequeña señal, aunque si pueden requerir para amplificar su débil señal
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LOS TIPOS DE SENSORES, DEPENDIENDO DE LA MAGNITUD FÍSICA A DETECTAR, SON MUY NUMEROSOS, LOS MÁS UTILIZADOS SON:
TEMPERATURA (cambio de resistencia).
HUMEDAD.
HUMO.
LUMINOSIDAD (cambio de resistencia).
GAS.
AGUA.
INFRARROJOS.
MOVIMIENTO.
VELOCIDAD. Etc.
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• Los sensores electrónicos de detección son dispositivos automáticos de reducido tamaño y alimentados por baterías o fuentes de alimentación de reducida tensión capaces de detectar, a varias decenas de metros, la presencia humana , vehículos y otros elementos variados
Sensor electrónico : definiciónSensor electrónico : definición
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Aplicaciones de estos componentes.
Apertura de puertas, ventanas, persianas. Paso por lugares determinados. Roturas en escaparates o cristales. Agujeros en paredes. Cajas fuertes. Etc.
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El sensor a efectos de funcionamiento de activación o desactivación de la alarma, podemos considerarlo como un interruptor que está abierto o cerrado. Cuando hay que instalar varios sensores, éstos se colocan todos en serie.
S1 S2
S3 S4
Circuito de instalación de sensores
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CLASIFICACIÓN DE LOS SENSORES
• Sensores de intrusión:Sensores de intrusión: Pueden ser:
Perimetrales: Sensores de vibración. Cinta conductora autoadhesiva. Sensor por contactos magnéticos. Sensor microfónico de rotura de vidrio. Sensor de doble tecnología.
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Volumétricos:Volumétricos: Radar o microondas. Infrarrojos.
Lineales :Lineales : Barreras infrarrojos. Barreras microondas. Varios:Varios: Contacto velocímetro de caja fuerte. Vallas sensorizadas. Alfombra detectora de pisadas.
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Clasificación de los sensores
• Sensores especialesSensores especiales : : Detector de metales. Sonda detectora de niveles de líquidos. Sonda detectora de humedad. Detector de sustancias químicas. Detector de rayos ultravioletas.
• Sensores especialesSensores especiales : : Detector de metales. Sonda detectora de niveles de líquidos. Sonda detectora de humedad. Detector de sustancias químicas. Detector de rayos ultravioletas.
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Ejemplos de conexión de sensores activoEjemplos de conexión de sensores activo:
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Ejemplos de conexión de sensores pasivoEjemplos de conexión de sensores pasivo:
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LOS ACTUADORES SIRVE PARA MODIFICAR EL ESTADO DE LA SALIDA Y ACTUAR SOBRE CIERTOS EQUIPO E INSTALACIONES, LOS MÁS COMUNES SON:
ANÁLOGICOS. (Varía en el tiempo tomando un valor de V o I)
Ejemplo: Regulación de luminosidad (0-10 V balastros electrónicos) o el control de válvulas (posicionador de la válvula).
DIGITALES. DIGITALES. ((señal codificada: binario, BCD, etc)
Ejemplo: Dar valor de la Tª en un Display, velocidad viento, gº humedad, etc.
TODO O NADA. (Salidas de contactos de un réle. CLDP)
Ejemplos: Réles de maniobra, electro válvulas, contactares, etc
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LOS SENSORES Y ACTUADORES SE ALIMENTAN CON C.A O C.C.LAS TENSIONES NORMALIZADAS EN ESTOS CASOS SON:
C.A= 12, 24, 110, 220 Voltios.
C.C= 12, 24, 48 Voltios.
Para obtener a veces estas tensiones, se deben de recurrir a fuentes de alimentación, aunque hay muchos componentes que la integran.
Ejemplo: Detector de nivel de un tanque, Detector de presión, etc.
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Ejemplos de conexión de actuadoresEjemplos de conexión de actuadores:
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Ejemplos de conexión de actuadoresEjemplos de conexión de actuadores:
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Ejemplos de conexión de actuadoresEjemplos de conexión de actuadores:
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2.2 Configuración de Redes
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CARACTERISTICAS TÉCNICAS DE UNA RED DOMÉSTICACARACTERISTICAS TÉCNICAS DE UNA RED DOMÉSTICA
• Una red doméstica queda definida por :
• La TOPOLOGÍATOPOLOGÍA de la red.
• El SOPORTESOPORTE de transmisión que usara la red.
• Los PROTOCOLOSPROTOCOLOS de acceso y comunicación.
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TOPOLOGÍA
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TOPOLOGÍA DE LA REDTOPOLOGÍA DE LA RED
Es la forma de interconectar los diferentes sistemas o equipos a la red.
Los factores que determinan la elección de una u otra topología son:
• Coste y modularidad de los sistemas.• Fiabilidad de la configuración que adoptemos para mantener el servicio.• Flexibilidad para futuras ampliaciones de la red.• Rapidez de Transmisión.
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TIPOS DE REDESTIPOS DE REDES
• ESTRELLAESTRELLA
• ANILLOANILLO
• BUSBUS
• ESTRELLAESTRELLA
• ANILLOANILLO
• BUSBUS
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Topología en ESTRELLA
1
2
3
45
6
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RED EN ESTRELLARED EN ESTRELLA
Los equipos están unidos por medios bidireccionales a un núcleo central con funciones de CONTROLCONTROL.
VENTAJAS: Buena flexibilidad. (velocidad, protocolos y facilita la localización de averías)
INCONVENIENTES: La avería del núcleo bloquea toda la red. Pueden aparecer problemas de congestión de la red. Y el cableado necesario para todo el sistema
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Topología en ANILLO
1
2
3
4
5
6
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RED EN ANILLORED EN ANILLO
Todos los equipos se interconectan formando un anillo. La información pasa por todos los puntos comprendidos entre el origen y el destino.
VENTAJAS: Buena flexibilidad y economía.
INCONVENIENTES: Retardo en función del número de puntos conectados. El trafico de información se ve interrumpido en caso de avería o al añadir o quitar un equipo.
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Topología en BUS
1 2 3 4
5 6 7
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RED EN BUS
• Consiste en una línea de comunicación compartida por cada uno de los equipos conectados a la red.
• Todos los equipos reciben y transmiten mensajes a través de esta línea común lo cual requiere que todos los mensajes incorporen un direccionamiento mediante una señal que indique su origen y destino.
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RED EN BUSRED EN BUS
VENTAJAS: Fácil conexión y desconexión de dispositivos, fácil instalación, posibilidad de transmitir voz, video, y datos por el mismo cable, posibilidad de cubrir grandes distancias.
INCONVENIENTES: Facilidad para escuchar todos los mensajes de la red sin ser detectado, los terminales no inteligentes necesitan interfaces complejos salvo que se instale un controlador de bus que organice el trafico de información.
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SOPORTE FISICO
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• Por este concepto se entiende el conjunto de cables o los diferentes medios de transmisión de señales que se van a usar en la red doméstica.
Medio de Transmisión en redes domesticas.
Se pueden distinguir básicamente dos tipos de medios:
A) Transmisión por conductoresA) Transmisión por conductores.
B) Transmisión sin conductoresB) Transmisión sin conductores.
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Medio de Transmisión en redes domesticas.
Características a tener en cuenta al elegir el medio de transmisión:
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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A) Transmisión de la señal por medio de cableado
• Cableado dedicadoCableado dedicado
Pares trenzados (UTP-STP)
Fibra óptica.
Coaxial
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A) Transmisión de la señal por medio de cableado
• Power line carrier ( corrientes portadoras )
concepto sencillo
receptor
emisor
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• Power line carrier ( corrientes portadoras )
sin necesidad de cableado especifico
sencillez de instalación
A) Transmisión de la señal por medio de cableado
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• Power line carrier ( corrientes portadoras )
flexibilidad y versatilidad.
instalación abierta, evolutiva y ampliable.
A) Transmisión de la señal por medio de cableado
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B) Transmisión de la señal sin cableado
• Infrarrojos
Emisores y receptores económicos
Inmune a perturbaciones electromagnéticas
Necesita visión directa del receptor
Corto alcance, aunque suficiente para el entorno residencial
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B) Transmisión de la señal sin cableado
• Radiofrecuencia
Eliminación delCableado.
Unión de interiorcon exterior.
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• Radiofrecuencia
Instalación en espacios húmedos
Salvamento de obstáculos Largas distancias
B) Transmisión de la señal sin cableado
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Características de los medios de Transmisión
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Protocolo de comunicaciones
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Protocolo de comunicaciones
Definimos como protocolo de comunicacionesprotocolo de comunicaciones como el conjunto de normas que clasifican el formato que van a tener las órdenes o paquetes de información entre los dispositivos que se van a comunicar, con el objetivo de facilitar la transferencia de información entre los controladores. La comunicaron entre equipos se realiza con un trama de bits codificados o también llamados TELEGRAMA
TELEGRAMA ack
Duración de un telegrama, de 20 a 40 sg.
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Protocolo de comunicaciones
Código inicio
…
• Código inicio
Cabecera
…
Información direccionamiento
Familia tipo Modo direccionamiento
• Cabecera
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…
Código Data
Longitud Data Código función Data
• Código Data
• Código direccionamiento (fuente-destino)
Primera direccion
Segunda dirección
…
CRC
…
Código CRC
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Protocolo de comunicaciones
Cuando los recursos de la red son compartidos por varios usuarios se utilizan unos procedimientos de acceso a la red también llamados protocolos de acceso. Los más utilizados son:
• Acceso aleatorio CSMA/ CA.
• Acceso por paso de testigo (Token-Ring).
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Acceso aleatorio CSMA/ CAAcceso aleatorio CSMA/ CA
Podemos reducir el número de colisiones si antes de transmitir un paquete escuchamos el canal. Si detectamos que otra estación está transmitiendo, retrasamos la transmisión del paquete hasta que la otra estación haya cesado la transmisión.
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Acceso aleatorio CSMA/ CAAcceso aleatorio CSMA/ CA
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• Acceso por paso de testigo (Token-Ring).
Este método de acceso se utiliza en diferentes redes que disponen de un anillo lógico;Token Ring, Token Bus y FDDI.
Al contrario del método anterior, este se comporta de manera determinista, es decir, una terminal de la red puede transmitir en un intervalo de tiempo establecido.
El método que pasa de testigo se vale de una trama especial o testigo (token), que monitorea cada computadora, para dar a estos permiso o no de transmisión. La computadora conectada en el anillo lógico, no pueden transmitir os datos hasta que no obtienen el permiso para hacerlo.
Este sistema evita la colisión, pues limita el derecho de transmitir a una maquina. Esa maquina se dice que tiene el token. La circulación del token de una maquina a la siguiente se produce en intervalos fijos y en forma de anillo lógico. Este efecto si bien IEEE 802.5 emplea un anillo físico IEEE 802.4 especifica un bus y ARCN el usa una configuración física de estrella.
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7070
• Acceso por paso de testigo (Token-Ring).
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7171
COMPARACION ENTRE CSMA/CD Y TOKEN PASSING.COMPARACION ENTRE CSMA/CD Y TOKEN PASSING.
Ambos tipos de protocolos presentan un uso generalizado. La ventaja del primero es que ofrece un mayor rendimiento en especial cuando existen pocas colisiones. Esto ocurre si la mayoría de las transmisiones se originan en la misma termina o si hay relativamente poco trafico en la red.
Una ventaja del segundo es que puede asegurarse que con cada independencia del trafico en la red un terminal transmitirá antes de incluir un tiempo predeterminado.
Carga de red
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7272
2.3 Tecnologías aplicadas a la automatización de viviendas y
edificios.
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7373
Sistemas empleados para la domótica.(Sistemas Estándar)
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7474
SISTEMAS DOMÓTICOSSISTEMAS DOMÓTICOS
S IM Ó N - V ISS is tem a d e cab lead o
p u n to a p u n to
X - 1 0S is tem a p or
C orrien tes p ortad oras
E IB in s ta lac ió n con B U SS is tem a d e in s ta lac ió n
C on b u s d e d a tos
A lg u n os S is tem asD om oticos
E n e l m ercad o
Logo /S7-200Sistema de
cableado pto a pto
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7575
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7676
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7777
Sistema cableado Punto a punto
Simón Simón VISVIS
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7878
• El sistema Simón - VIS ha sido concebido y desarrollado como sistema de control para instalaciones de tamaño pequeño y mediano.
• Es un sistema centralizado, es decir, lleva un modulo de control en el cual alberga un sólo microprocesador.
• La programación se realiza mediante ordenador personal PC y el programa TERMVIS que distribuye gratuitamente Simón.
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7979
Sistema por corrienteSistema por corrienteportadoraportadora
Estándar X - 10
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8080
• El sistema de corrientes portadoras es un sistema descentralizado que no necesita programación.
• Tampoco necesita de instalación especial, se utilizan los mismos hilos de fuerza para alimentar y dar las ordenes a los receptores
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8181
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8282
Sistema de Instalación Sistema de Instalación con bus de datoscon bus de datos
EIB (Instalación bus europeo)
EIBEIB
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8383
• La instalación de viviendas domóticas con el sistema de un BUS de datos (EIB) es el método mas extendido a nivel Europeo.
• No es un sistema prioritario, lo que permite una compatibilidad entre componentes EIB de distintas marcas.
• Actualmente integran la asociación de fabricantes de EIB (EIBA) alrededor de mas de 100 fabricantes de material entre los que se pueden destacar ........
Asociación KONNEX (KNX): BATIBUS ( BCI), EIB (EIBA), EHS (EHSA)
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8484
Algunos componentes de laAlgunos componentes de laEIBAEIBA
• Niessen ABB• Siemens• Berker• Mertens• Jumb• Gira• Etc.
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8585
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8686
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8787
2.4 Sistemas técnicos aplicados a la automatización
de viviendas y edificios.
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8888
Desde el punto de vista de la vivienda donde se instalará el sistema:
Los sistemas técnicos aplicados a la automatización de viviendas requieren una configuración en la cual hay que tener en cuenta los siguientes elementos:
• Vivienda construida o vivienda nueva.Vivienda construida o vivienda nueva.
Desde el punto de vista técnico:
• Arquitectura del sistema de control.Arquitectura del sistema de control.
• Topología de la red doméstica.Topología de la red doméstica.
• Medio de Transmisión.Medio de Transmisión.
• Protocolo de comunicación.Protocolo de comunicación.
La arquitectura del sistema de control puede ser:
• Centralizada, descentralizada o distribuida.Centralizada, descentralizada o distribuida.