Características de las Instalaciones Domóticas

Las características que deben reunir las instalaciones domóticas se hallan determinadas por los requerimientos y las aplicaciones demandadas por el usuario. Una vez determinadas las aplicaciones que se quieren instalar, hay que elegir el sistema técnico más apropiado a las características de la vivienda. Para ello, es necesario describir de forma breve las características, las funciones y la tipología de los sistemas técnicos de la instalación.

Los sistemas más utilizados en las instalaciones domóticas están compuestos por una serie de sensores que recogen la información de la vivienda. Los elementos fundamentales de la instalación son:

  1. Sistema de control
  2. Sensores y actuadores
  3. Red de control o domótica

Sistemas de Control

Son los dispositivos encargados de gestionar todas las funciones que los usuarios deseen implantar en la vivienda. El funcionamiento de los sistemas de control de las instalaciones domóticas se basa en dispositivos dirigidos por microprocesadores y sus componentes son:

  • Unidad de control (CPU)
  • Memoria RAM y EEPROM
  • Periféricos de entrada y salida
  • Módulos de transmisión y recepción

Arquitectura de los Sistemas de Control

La arquitectura de estos sistemas muestra cómo se van a conectar los diferentes elementos de la red, la forma en que se tratará la información y quién la va a gestionar. Se emplean tres tipos de arquitecturas de control:

  • Sistemas de control centralizado
  • Sistemas de control descentralizado
  • Sistemas de control distribuido

Sistema de Control Centralizado

Este tipo de instalación domótica dispone de una Unidad de Control (UC) que gestiona toda la instalación. Este elemento procesa la información recibida de los sensores y las órdenes de los usuarios. En esta instalación se conectan todos los componentes de la red que se deben controlar o supervisar al elemento central, llamado autómata o controlador, de forma que todas las aplicaciones instaladas en la vivienda dejen de funcionar cuando falle el controlador. Dentro del control centralizado se encuentran los sistemas basados en el PC o control por ordenador que, mediante tarjetas de adquisición de datos, pueden recibir información de la periferia y, por medio de un software, realizar las funciones de control y supervisión del edificio.

Ventajas:
  • Sensores y actuadores de tipo universal
  • Coste reducido o moderado
  • Fácil uso y formación
  • Instalación sencilla
Inconvenientes:
  • Cableado considerable
  • Funcionamiento dependiente de la unidad de control
  • Difícil modularidad
  • Reducida ampliabilidad
  • Capacidad del sistema limitada

Sistema de Control Descentralizado

Este tipo de instalación domótica dispone de tantos controladores o nodos como elementos se conectan a la red. Para ello, cada componente está dotado de una unidad de control que, a su vez, tiene capacidad de procesamiento y comunicación. En este sistema de programación, cada componente es independiente. La conexión de los controladores se efectúa a través de buses cableados o cualquier otro soporte físico. La entrada de este sistema se llama sensor y la salida, actuador. Estos componentes tienen cierta inteligencia y son capaces de comunicarse entre ellos.

Ventajas:
  • Seguridad de funcionamiento
  • Posibilidad de rediseño de la red
  • Cableado reducido
  • Fiabilidad de los productos
  • Fácil ampliabilidad
Inconvenientes:
  • Elementos sensores no utilizables y limitaciones en la oferta
  • Coste elevado
  • Más orientados a los edificios o a las viviendas
  • Complejidad de programación

Sistema de Control Distribuido

Este tipo de instalación domótica combina las dos topologías (centralizado y descentralizado) y dispone de varios controladores o unidades de control. El sistema de control distribuido se denomina nodo a cada una de las unidades de control (UC) de la red, sobre las que se controlan directamente las entradas y salidas de la vivienda o edificio.

Ventajas:
  • Seguridad de funcionamiento
  • Posibilidades de rediseño de la red
  • Fácil ampliabilidad
  • Coste moderado
  • Cableado reducido
  • Sensores y actuadores de tipo universal

Sensores y Actuadores

Un transductor es un dispositivo capaz de detectar y traducir el valor o la variación de una magnitud física en una magnitud eléctrica, mecánica o de otro tipo.

Sensores

Los sensores son dispositivos que utiliza el sistema de control para captar las señales externas al sistema y actuar en función del proceso que esté establecido.

Componentes de los Sensores:
  1. Transductor de magnitud física: convierte las variaciones de una magnitud física en variaciones de una magnitud eléctrica (señal).
  2. Acondicionamiento de señal: modifica o acondiciona la señal de salida del transductor para adecuarla a la entrada de la etapa de salida.
  3. Etapa de salida: convierte la señal del acondicionador en el nivel o formato requerido para la entrada del controlador o actuador.
Según la Señal de Salida, los Sensores Pueden Ser:
  1. Analógicos: la señal de salida varía en el tiempo tomando un valor de tensión o corriente normalizado.
  2. Digitales: proporcionan una señal de salida codificada en impulsos en serie o paralelo con codificación digital (BCD, binario, etc.).
  3. Todo-nada: son las salidas que actúan en un relé interno y presentan el contacto de un relé, reciben el nombre de contacto libre de potencial.

Actuadores

Los actuadores son dispositivos de salida que utiliza el sistema de control para modificar el estado de la salida y actuar sobre determinados equipos e instalaciones.

Redes Domésticas

Las redes domésticas se caracterizan por la topología del sistema de control, los medios de transmisión utilizados y los protocolos de acceso y comunicación usados.

Topología de las Redes Domésticas

La topología de la red se refiere al modo de interconectar los equipos y los sistemas conectados a ella, así como la forma que adoptan. La topología de la red depende del sistema de control que se utiliza y el cableado. Las formas más comunes son:

Red en Estrella

Es una configuración utilizada en los sistemas de control centralizados donde existe un solo equipo de control (EC). Todos los componentes de la red deben conectarse al equipo de control; cuando este detecta cualquier orden en sus entradas, activa las salidas. Es un sistema flexible, ya que puede utilizar distintas velocidades de transmisión y protocolos de salida. Su inconveniente es que una avería en el controlador puede bloquear la red y el cableado.

Red en Anillo

En la configuración en anillo, cada equipo de controlador está conectado a otros dos, hasta formar un anillo. La comunicación entre los equipos puede ser unidireccional o bidireccional. Con este sistema se simplifica el envío de mensajes a todos los equipos de control. Su inconveniente es que una avería en un controlador puede afectar a toda la red.

Red en Bus

Este tipo de topología requiere que todos los componentes de la red conectados a ella tengan estructura de equipos de control. Se conectan a un elemento llamado bus.

El bus es el medio de comunicación por el que circula toda la información entre los componentes de la red; también se utiliza para alimentar la electrónica de los elementos conectados a él. Todos los equipos transmiten y reciben información a través de la misma línea de bus.

Medios de Transmisión en las Redes Domésticas

Son el soporte físico por el que se transmite la información (voz, datos, imágenes) entre los diferentes terminales o dispositivos de la vivienda o edificio.

Características:
  • Topología del soporte
  • Velocidad de transmisión
  • Ancho de banda que puede transmitir
  • Influencia a las interferencias
  • Fiabilidad y vulnerabilidad
  • Economía y facilidad de instalación
Tipos de Transmisión:
Transmisión por Conductores:
  • Cable de pares trenzados: compuestos por un par de conductores eléctricos, aislados entre sí y trenzados uno alrededor del otro, con el fin de evitar las interferencias electromagnéticas. Se usa en redes de telefonía y en la distribución de audio.
  • Cable de pares UTP: (par trenzado sin apantallar) está compuesto por pares trenzados entre sí y recubiertos por un aislante común. Es sensible a las interferencias entre pares.
  • Cable de pares STP: (par trenzado apantallado) está formado por pares trenzados entre sí, donde cada par individual se encuentra envuelto por una malla metálica y, a su vez, el conjunto del cable está envuelto por otra malla, todo ello recubierto por un aislante común.
  • Cable coaxial: está formado por dos conductores cilíndricos concéntricos, entre los cuales se coloca un material dieléctrico. El conductor externo suele ser de una malla metálica, que sirve de protección frente a las interferencias. Se usa para la transmisión de datos a grandes velocidades.
  • Fibra óptica: está compuesta por una fibra flexible muy fina y capaz de conducir energía óptica. En su construcción se pueden usar varios tipos de cristal. Las fibras de mayor calidad son de sílice. Al transmitir luz por su interior, la fibra óptica no suele resultar afectada.
Transmisión sin Conductores:

La transmisión sin conductores o inalámbrica se basa en el envío y la recepción de ondas electromagnéticas que utilizan el espacio para su propagación, por lo que no es necesario ningún cable.

  • Infrarrojos: la transmisión por infrarrojos utiliza un diodo láser LED que emite luz en la banda de luz infrarroja. Su uso es similar a la transmisión digital; para enviar información, es necesario un transmisor y un receptor. Alcanza velocidades de unos 10 Mbps.
  • Radiofrecuencia: es la técnica de transmisión que permite el envío de información entre dos puntos distintos mediante la transmisión y recepción de ondas electromagnéticas en el espacio.

Protocolos de Comunicación en Redes Domésticas

Se trata de un conjunto de normas que establecen el formato de las órdenes o paquetes de información entre los dispositivos que se van a comunicar, con el objeto de facilitar la transferencia de información entre los controladores o nodos de la red.

Los Más Utilizados Son:
  • Privados o propietarios: se trata de protocolos desarrollados por una sola empresa para el uso de sus clientes.
  • Abiertos: son protocolos públicos que se ponen a disposición de las empresas y los usuarios.
  • Abiertos normalizados o estándar: cuando un grupo de interés de un determinado sistema ofrece su protocolo, este se estudia y se decide publicarlo bajo unas normas.

Procedimientos de Acceso a la Red

Son dos:

Acceso Aleatorio CSMA (CA)

Este es el procedimiento que permite la transmisión sin colisiones. En este sistema, cuando un nodo o equipo de control quiere transmitir un mensaje, primero se pone a la escucha y, si la red está libre, envía el mensaje.

Acceso por Paso de Testigo

Este procedimiento se basa en la circulación por la red de una señal que se denomina testigo, formada por un conjunto de caracteres. Cuando un nodo desea transmitir información, el testigo deja de emitir, lo que le permite enviar el mensaje. Terminada la transmisión, vuelve a enviar el testigo a la red.