ES2255835B1 - Sistema modular de control inteligente y conexionado para instalacion domotica. - Google Patents
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Abstract
El sistema de la invención permite el control electrónico de los dispositivos eléctricos del hogar, conectados a una red eléctrica que reparte la potencia a través de cajas distribuidas en las estancias del hogar. El sistema puede integrarse dentro las cajas de distribución eléctrica y está formado por varios módulos que hacen de interfaz entre una red de comunicaciones y los dispositivos de la red eléctrica. El sistema sigue permitiendo el control manual de dichos dispositivos, incluso en caso de fallo total del sistema domótico. La ampliación del sistema no requiere la reprogramación de ninguno de los módulos preexistentes. El sistema domótico es compatible con la red Internet. La invención tiene utilidad en el sector de la domótica para el control de los dispositivos eléctricos del hogar, así como para el control de sensores y el accionamiento de alarmas.
Description
Sistema modular de control inteligente y
conexionado para instalación domótica.
La presente invención se refiere, como se
enuncia, a un sistema modular de control, cuyas nuevas
características de diseño y construcción lo hacen especialmente
apropiado para gobernar, de forma inteligente, cualquier
dispositivo eléctrico como: enchufes, interruptores, motores,
sistemas de aire acondicionado, electro-válvulas y
cualquier otro aparato eléctrico que pueda controlarse mediante una
fuente de alimentación eléctrica. Así mismo, el sistema objeto de
la invención puede recibir información de cualquier tipo de sensor
o dispositivo externo, de forma cableada o inalámbrica, y actuar de
manera inteligente, en función de la información recibida, sobre
dispositivos eléctricos; por ejemplo, disparando alarmas, cerrando
electro-válvulas, enviando mensajes de alarma,
etc.
Es también objeto de la presente invención el
diseño y la concepción del conexionado entre el sistema domótico
inteligente y los elementos de la instalación eléctrica que se
desean controlar.
El sistema objeto de la invención está
particularmente relacionado con el control inteligente de
dispositivos, seguridad de alarmas técnicas, como inundación,
humos, gas, etc., y seguridad de presencia y vigilancia en el hogar.
Igualmente puede ser utilizado en el sector industrial y de la
construcción para la gestión y control integral de dispositivos y
aparatos eléctricos, seguridad de alarmas, técnicas y de intrusión,
así como de vigilancia en grandes superficies.
El sistema objeto de la invención también está
relacionado con el sector de servicios de red, especialmente de
contenidos y servicios multimedia en el hogar, ya que se integra en
la gestión de los mismos.
Existen en la actualidad diversos sistemas
domóticos para el control inteligente del hogar, sin que se haya
observado un liderazgo especial de ninguno sobre el resto. Los
diferentes sistemas domóticos utilizan topologías de conexionado
entre las que se pueden mencionar: anillo, bus, estrella, o bien
combinaciones de las anteriores; y un control de las comunicaciones
y del sistema que puede ser, en ambos casos, distribuido,
centralizado o mixto. La elección de la topología de conexionado es
importante para reducir los costes y complejidad del cableado, así
como para aumentar la seguridad frente a fallos. Un estudio de las
ventajas e inconvenientes de las diferentes topologías y modos de
control puede verse en la patente ES 2133118 cuya titularidad es de
Fabrica Electrotécnica, S.A. Aparentemente la solución de cableado
en bus, muy utilizada por la mayoría de los sistemas existentes, es
la que mejor optimiza el coste de cableado. Sin embargo, un fallo
en el bus podría dejar sin servicio un número indeterminado de
dispositivos de control unidos al bus, por lo que la seguridad del
sistema frente a fallos se debilita. La topología en estrella,
aumenta la seguridad frente a fallos ya que sólo dejan de funcionar
aquéllos dispositivos unidos a las ramas que han fallado. Por tanto,
el compromiso entre ambas topologías es lo más acertado; sin
embargo, en los sistemas que existen actualmente, el hecho de
utilizar una topología u otra no evita la pérdida de control por
parte del usuario ante la existencia de fallos en el sistema
domótico. Por otra parte, el control de comunicación distribuido,
donde cada parte del sistema tiene capacidad de comunicarse con el
resto, simplifica el cableado, ya que no es necesario conectar
todas las partes con un sistema central que gestione las
comunicaciones, y facilita la ampliación de servicios que,
generalmente, está limitada por el sistema central. En lo que se
refiere al control del sistema, el modo distribuido, donde cada
elemento del sistema domótico incorpora cierta inteligencia para
actuar de forma autónoma, incrementa el coste de los nodos pero
evita, al mismo tiempo, la necesidad de cablear todos los
dispositivos a un nodo que permita el control centralizado del
sistema; ello simplifica el diseño del mismo, aumentando la
seguridad frente a fallos. En efecto, en el caso de control
centralizado, el fallo o caída del nodo central deja el sistema
fuera de control. Sin embargo, en los sistemas actuales, la
utilización de un sistema general de control distribuido tampoco
garantiza al usuario el control convencional de los dispositivos
ante una caída del sistema domótico.
Por otro lado existen diferentes tecnologías
para establecer las comunicaciones entre los distintos nodos de un
sistema domótico y entre éstos y el nodo central en caso de su
existencia. Algunas de ellas requieren una estructura específica
para la instalación de la distribución de energía eléctrica o ésta
debe cambiarse, modificando el diseño de una instalación
convencional y necesitando para ello personal especialmente
preparado para realizar dichas tareas. Con ello, el ahorro y
simplicidad del cableado que representa la selección de una
determinada topología en la instalación eléctrica se pierde con
creces por el sobre-coste de la mano de obra
especializada.
Con lo descrito hasta el momento pueden
destacarse dos de los objetivos fundamentales de la presente
invención, que son: a) que el usuario nunca pierda el control de
los dispositivos y servicios del hogar incluso en el caso de caída
del sistema domótico y b) que el sistema domótico pueda incorporarse
en cualquier instalación convencional de distribución de energía
eléctrica, sin requerir modificaciones diferentes de las que se
realizan habitualmente en una instalación de estas características.
Es decir, que no se requiera una instalación eléctrica a medida y
pueda incorporarse directamente en cualquier instalación de diseño
convencional. Otras características y ventajas específicas de la
actual solicitud de patente se pondrán de manifiesto en el presente
estudio de la técnica y en la descripción de la misma.
En el estudio de la técnica realizado se
destacan a continuación aquellas patentes que se han considerado
más relacionadas con el objeto de la presente solicitud. Se hace un
análisis de las mismas indicando las diferencias con la que se
solicita, haciendo especial hincapié en las ventajas que el sistema
objeto de la invención incorpora al estado actual de la técnica.
La patente ES 2121970, cuya titularidad es de
Schneider Electric S.A., presenta como objeto de invención una
instalación de distribución de energía eléctrica con estructura de
comunicación domótica. Tiene como ventaja que optimiza la
instalación para el objeto de su invención. Sin embargo, tiene la
desventaja fundamental que debe realizar una instalación eléctrica
específica con este fin y por lo tanto no puede incorporarse en
viviendas cuya estructura de instalación eléctrica sea diferente.
Por el contrario el objeto de la presente solicitud no requiere
una instalación eléctrica predefinida lo que permite su integración
en una instalación eléctrica convencional. Por otro lado, la patente
ES 2121970 hace mención al accionamiento manual de los
dispositivos, sin embargo no indica el funcionamiento independiente
del sistema manual y del domótico. En relación a este aspecto es
importante mencionar que el servidor que utiliza para la
distribución de la energía a las diferentes cargas, objeto de la
patente francesa nº 92.03434 presentada el 19 de Marzo de 1992 por
el mismo titular, y descrito también en la Fig. 3 de la patente que
se analiza, no permite estructurar un sistema de alimentación de
cargas conmutado, por lo que no es factible independizar el
accionamiento manual del domótico, de forma que un fallo en el
sistema domótico podría inutilizar el accionamiento manual. Esta es
otra de la ventajas importantes del sistema objeto de la presente
solicitud respecto de la patente francesa nº 92.03434 ya indicada.
Otra ventaja fundamental del objeto de la invención es su
modularidad, facilitando las tareas de mantenimiento y reparación,
así como el conexionado de submódulos inteligentes que pueden
realizar diversas funciones, tales como: submódulo de accionadores y
control de cargas, submódulo de regulación de potencia eléctrica
(dimmer), submódulo de telefonía móvil, submódulo de sensores, que
serán descritos de forma detallada en la descripción de la invención
y que la dotan de una gran versatilidad.
En la patente ES 2133118 presentada el 21 de
Octubre de 1997 y cuyo solicitante es Fábrica Electrotécnica Josa,
S.A., se presenta un sistema domótico para el control inteligente
del hogar, basado en una topología de cableado, principalmente tipo
bus, con sistemas de control de comunicaciones y gestión
distribuidos. Este sistema domótico incorpora diferentes módulos
entre los que se destacan módulos de acceso y nodos de control.
Ambos módulos se conectan directamente al bus de comunicaciones y
son alimentados internamente por una corriente continua de
24-48 voltios que recorre la instalación. Una línea
de potencia exterior llega también a los nodos que son los
encargados de distribuirla a las cargas finales. Los nodos a su vez
controlan los diferentes elementos tales como interruptores, luces,
válvulas, etc. Los módulos de acceso se programan en función de la
instalación existente y actúan sobre los nodos. Estos módulos de
acceso sirven, a su vez, para operar sobre el sistema. Las
principales diferencias con el objeto de la presente invención son
las siguientes:
- La alimentación interna de los diferentes
dispositivos que cuelgan del bus se realiza a través de una línea
centralizada de corriente continua de 24-48
voltios. Esto supone que un fallo de esta línea deja sin
funcionamiento al sistema en su totalidad.
- Los nodos controlan a su vez las cargas y los
interruptores de manera que el usuario al operar sobre un
interruptor lo que está haciendo realmente es enviar una orden al
nodo correspondiente que actúa en función de su programación
específica, activando, por ejemplo, una luz. Es decir, el usuario
no actúa directamente sobre el encendido de la luz, como seria el
caso en una instalación eléctrica convencional. Esto supone, entre
otras cosas, que una caída del nodo implicaría una pérdida de
control, por parte del usuario, de los dispositivos controlados por
dicho nodo. Esta es una de las diferencias fundamentales con el
objeto de la presente solicitud. Además, esta diferencia es general
en el estado actual de la técnica, ya que la presente invención
independiza el modo de funcionamiento manual del domótico, dando al
usuario control total sobre su hogar aún en caso de fallo del
sistema domótico, lo que dota de gran seguridad a la instalación
domótica en lo que se refiere al control por parte del usuario. En
la presente solicitud este es un aspecto fundamental que se recoge
en el objeto de la invención.
- La topología de la instalación es,
principalmente, tipo bus mientras que la topología de cableado en
la presente solicitud es tipo estrella. Esto aumenta la seguridad
frente a fallos del bus lo que dejaría sin funcionamiento el
sistema domótico, mientras que en la configuración en modo estrella
sólo dejan de funcionar domóticamente aquellos dispositivos que se
encuentran en la rama que ha fallado. Aún así, se reitera que,
incluso en esta circunstancia, el sistema objeto de la presente
solicitud permite al usuario el control de todos los elementos de
forma convencional.
- Una ampliación del sistema requiere la
reprogramación de los módulos de acceso que, a su vez, inciden
sobre el resto de nodos. En el sistema objeto de la presente
solicitud, una ampliación del sistema no requiere ninguna
reprogramación de ningún módulo o del sistema central. La ampliación
de servicios en el sistema objeto de la presente solicitud es
automática, ya que los módulos y servicios que se incorporan al
sistema se descubren ante él e informan de su modo de control. De
esta manera, la ampliación del sistema es transparente al usuario y
no requiere la reprogramación del mismo por manos expertas. Esta
característica facilita enormemente la ampliación y hace el sistema
más accesible al usuario.
- El sistema tiene limitada su ampliación a
16.230 nodos. El sistema objeto de la presente invención tiene
limitada la ampliación por el número de direcciones disponibles en
la propia red Internet, es decir puede soportar un número de
dispositivos varios ordenes de magnitud mayor.
La patente ES 2078149 concedida el 30 de
Septiembre de 1997 a José Luís San Juan Recio, presenta un sistema
domótico para el control integral de la vivienda mediante
microprocesador. Aunque la concepción y diseño del objeto de dicha
patente es diferente al de la presente solicitud, tienen en común
que no es necesario modificar la instalación eléctrica de la
vivienda. Sin embargo, necesita un módulo terminal intercalado
entre la línea eléctrica y cada aparato que desea controlar, lo que
encarece en exceso el coste de una domotización completa del hogar.
La invención que se describe en la presente solicitud se incorpora
en los nodos de una instalación eléctrica, actuando como un
interfaz inteligente entre ésta y sus elementos y la red de
comunicaciones. Esto permite controlar con un sólo interfaz
diversos elementos de la instalación tales como luces, enchufes,
electro-válvulas y cualquier otro elemento
alimentado por corriente, sea ésta del tipo que sea, continua o
alterna. El diseño y la concepción del conexionado entre este
interfaz inteligente y los elementos de la instalación eléctrica
aseguran que los elementos de la instalación eléctrica puedan
seguir controlándose de la forma manual convencional en caso de
caída del interfaz domótico inteligente.
La patente ES 2078831, titulada "Sistema
domótico de control para una serie de instalaciones y/o aparatos
eléctricos", describe un sistema domótico muy genérico cuya
particularidad es la utilización de un medio de transmisión de tres
hilos de longitud indefinida con objeto de simplificar la
instalación del sistema. El diseño y concepción del sistema es
diferente al de la presente solicitud, en particular en lo que se
refiere a la seguridad de control de los elementos del hogar por
parte del usuario en caso de caída del sistema domótico.
En los últimos años se ha extendido la
utilización de la red eléctrica del hogar como medio físico para
establecer una red de comunicaciones domótica y evitar la
instalación de cableado adicional que encarecería el sistema. Este
tipo de sistemas han recibido el nombre de sistemas PLC (Power Line
Communications). En estos sistemas se utiliza la red eléctrica de
alterna como medio físico para el envío de información entre los
dispositivos domóticos. Para minimizar la interferencia de las
señales de potencia se envía la información modulada sobre una
portadora de frecuencia suficientemente más alta que la de la
tensión eléctrica alterna y superpuesta cerca de las zonas de cruce
por cero de ésta. Adicionalmente se implementan protocolos
específicos, abiertos o propietarios, para minimizar dichas
interferencias y garantizar el envío y recepción de mensajes.
Numerosas patentes se han concedido en relación a estos sistemas,
tanto en relación con las especificaciones de la capa física de los
protocolos de las comunicaciones por líneas de potencia (PLC),
donde se han concentrado los diseños de moduladores, demoduladores,
conversores, filtros, detectores de señal, sincronizadores, etc.,
como en relación al sector de las aplicaciones. Como ejemplos
recientes se referencian en este estudio la patente US 6750781B1,
titulada "Appliance Control System Utilizing Bidirectional Power
Line Communications", concedida a Kim el 15 de Junio de 2004, y
la patente US 6759946B2, titulada "Home Appliance Network",
asignada a Mitsubishi Electric Research Laboratorios, Inc. el 6 de
Julio de 2004. Ambas patentes se refieren a un sistema domótico PLC
aunque desde diferentes puntos de vista. La primera patente
mencionada, US 6750781B1, tiene como objeto de invención una mejora
del sistema domótico PLC convencional. En la invención que se
analiza y en general en todos aquéllos sistemas domóticos PLC
existen unas diferencias fundamentales con el objeto de la presente
solicitud que son:
- Los protocolos que implementan, sean abiertos
o propietarios, no son compatibles directamente con los protocolos
TCP/IP y en particular con la red Internet, requiriendo un interfaz
de adaptación adicional para su conexión a una red IP.
- Se requiere un dispositivo de control,
denominado controlador, para cada punto que se desea incluir en la
red domótica. Por tanto la concepción general de los sistemas PLC
es un controlador por punto y no se implementan controladores
múltiples, lo que incrementa considerablemente el coste de la
instalación. En el caso de la presente invención, el sistema modular
es capaz, a través de las cajas de distribución de la red
eléctrica, de controlar múltiples puntos de red.
- Un sistema domótico PLC requiere la
instalación de mecanismos especiales en la red eléctrica, en lugar
de los convencionales "enchufes", "interruptores
simples", "interruptores conmutados", etc. Por lo tanto, los
sistemas PLC no se pueden implementar en una red eléctrica
convencional sin cambiar todos los mecanismos por otros mecanismos
especiales. En el sistema domótico objeto de la presente solicitud
no son necesarios mecanismos especiales y en caso de requerir
cambiar un mecanismo, este nuevo mecanismo sigue siendo de
características convencionales.
- En los sistemas PLC que utilizan estos
mecanismos especiales, el fallo de uno de estos mecanismos deja sin
operación el punto de red que controlaba y el usuario no puede
actuar, ni siquiera manualmente, sobre él. En el sistema domótico
objeto de la presente solicitud, el fallo del sistema domótico no
impide el control convencional de los puntos de la red eléctrica y
de los dispositivos que a estos están conectados.
- El usuario no tiene libertad para escoger el
interfaz de control del sistema domótico. Generalmente, en este
tipo de sistemas, cada fabricante desarrolla sus mandos de control
remoto que no necesariamente son compatibles entre sí. En el
sistema objeto de la presente solicitud, y gracias a la concepción
de su diseño, el usuario puede elegir cualquier interfaz que sea
compatible con la red Internet. Además, no es necesaria la
incorporación en estos interfaces de programas propietarios
diseñados específicamente para el control del hogar. Un programa
navegador de Internet de uso convencional es suficiente.
- El control de los dispositivos se realiza
mediante el envío de mensajes. Esto dificulta la operación por
parte del usuario que debe recordar los mensajes de control, lo que
se hace muy complejo en presencia de gran cantidad de
controladores.
- El sistema que se analiza está limitado a 255
controladores por vivienda. En el sistema domótico objeto de la
presente solicitud el límite de dispositivos lo fija la propia red
Internet.
En relación a la patente US 6759946B2 mencionada
en segundo lugar, el objeto de la misma es establecer un interfaz
entre un dispositivo remoto telefónico y una red PLC donde los
dispositivos están unidos a la red eléctrica. El objeto de la
invención es diferente al objeto de la presente solicitud, aunque
tienen el punto en común de especificar un interfaz entre los
dispositivos a controlar y un sistema de comunicaciones. En la
patente que se analiza, el sistema domótico existente es una red
basada en el protocolo propietario X10. En ella se especifica el
método de conversión entre el nivel de aplicación de usuario y las
tramas de la red física en las comunicaciones sobre líneas de
potencia. Por tanto, el objeto de la invención es claramente
diferente al de la presente solicitud. Su mención en el análisis
que se efectúa es apropiada para incluir los sistemas domóticos
basados en X10. Como ya se ha indicado, son sistemas basados en
protocolos propietarios, lo que es una diferencia fundamental con
el sistema objeto de la presente invención. De esta diferencia se
derivan una serie de desventajas, en relación al objeto de la
presente solicitud, que ya han sido comentadas a lo largo de este
estudio y que se evitará reiterar.
El análisis precedente ha servido para poner de
manifiesto algunas características fundamentales y diferenciales
del objeto de la presente invención, que no se limitan a las
patentes mencionadas sino que son mayoritariamente generales a los
sistemas existentes en la actualidad. Una descripción detallada de
la invención pondrá de manifiesto características diferenciales
adicionales que hacen del objeto de la presente solicitud un
sistema domótico integral con notorias ventajas en cuanto a
facilidad y simplicidad de instalación, sencillez y bajo coste de
mantenimiento, ampliación de servicios y funcionalidad, en relación
a los sistemas domóticos existentes.
El sistema objeto de la invención, que se recoge
en las reivindicaciones adjuntas, es un sistema modular para
control domótico que, tal y como se describirá en detalle más
adelante, consta de diferentes módulos y dispositivos que permiten
gestionar de modo eficaz y seguro los distintos elementos que
pueden ser controlados en una vivienda. El diseño y concepción de
los diferentes módulos y dispositivos, así como su modo de
conexionado con la instalación eléctrica y aparatos que se desean
controlar, son tales que el objeto de la invención cubre los
siguientes objetivos:
- Es un objeto prioritario de la invención
proporcionar un sistema domótico que pueda controlar los
dispositivos eléctricos de las diferentes instalaciones de
electricidad general, iluminación, calefacción, climatización,
fontanería, riego automático, seguridad, alarma, comunicaciones,
etc., de una vivienda moderna, tales como: interruptores, enchufes,
caldera de calefacción, bombas de calor, alarmas, detectores de
presencia, de gas, de inundación, electro-válvulas,
ventiladores, sistemas de apertura y cierre de puertas, ventanas,
persianas, toldos y cortinas, porteros electrónicos, y
electrodomésticos en general.
- Es un objeto prioritario de la invención
proporcionar un sistema domótico que permita realizar el control de
los dispositivos eléctricos de la vivienda sin modificar la
instalación eléctrica, o bien realizando cambios simples que no se
aparten de aquéllos típicos y característicos de una instalación
eléctrica convencional.
- Es un objeto prioritario de la invención
proporcionar un sistema domótico que permita al usuario mantener el
control total de los dispositivos y elementos de forma
convencional, es decir en ausencia de la instalación domótica,
incluso en caso de fallo total o caída del sistema domótico,
incluyendo éste cada uno de los módulos y submódulos que lo componen
y el sistema de control de comunicaciones y de gestión. Es decir,
es un objeto fundamental de la presente invención proporcionar un
sistema que controle los interruptores, enchufes, y otros
accionadores de cargas en una instalación eléctrica de forma que el
control domótico y el manual coexistan, asegurando en todo momento
el control manual convencional de la instalación por parte del
usuario, incluso en el caso de fallo total del sistema domótico.
- Es otro objeto prioritario de la invención
proporcionar un sistema domótico que impida el accionamiento
simultáneo de los controles manual y domótico, en aquellos casos de
cargas específicas que pueden verse perjudicadas por una acción
simultánea contrapuesta, como puede ser el caso de motores de doble
sentido de giro que se utilizan para el accionamiento de persianas,
toldos, cortinas, etc.
- Es otro objeto prioritario de la invención
proporcionar un sistema domótico que utilice, como base de
comunicaciones, protocolos de comunicación estándares, no
propietarios, que proporcionen compatibilidad con las redes de
datos TCP/IP existentes, en particular con la red Internet. Así, el
sistema domótico se configura como un sistema abierto, independiente
de la tecnología de comunicaciones o medio de transmisión
utilizado, sea éste cableado de acuerdo con el Standard IEEE 802.3,
inalámbrico de acuerdo con el Standard IEEE 802.11 en sus
diferentes versiones, por radiofrecuencia (RF), o por corrientes
portadoras (PLC).
- Es otro objeto prioritario de la invención
proporcionar un sistema domótico que incorpore uno o, si se desea,
varios dispositivos que mediante un software de aplicación
específica permitan la gestión y control global del sistema
domótico. Estos dispositivos recibirán el nombre de "puntos de
control".
- Es objeto prioritario de la invención que los
puntos de control puedan incorporarse al sistema domótico en
cualquier punto de acceso, cableado o inalámbrico, de la red de
comunicaciones que incorpora el sistema.
- Es aún otro objeto prioritario de la invención
proporcionar un sistema domótico en el cual la incorporación de un
punto de control no implique la reprogramación del sistema, ni de
ninguno de los módulos y submódulos preexistentes. Asimismo, es
objeto prioritario de la invención que la incorporación de un punto
de control al sistema domótico sea bajo el concepto de "conectar
y listo" e implique las siguientes acciones:
- 1.-
- El punto de control interroga al sistema domótico en busca de dispositivos existentes conectados al sistema domótico;
- 2.-
- El punto de control recibe de cada dispositivo información sobre su código propio de identificación en la red de comunicaciones, sobre los servicios que incorpora y sobre como se gestiona y que datos proporciona;
- 3.-
- El punto de control incorpora automáticamente cada dispositivo instalado, permitiendo su gestión y control. Asimismo, el punto de control se prepara para recibir cualquier dato que los dispositivos incorporados puedan enviar; y
- 4.-
- El punto de control recibe e incorpora la información sobre la dirección de red donde se puede acceder a la página propia de descripción y control de cada dispositivo.
- Es otro objeto prioritario de la invención
proporcionar un sistema domótico cuya ampliación no implique la
reprogramación de ninguno de los módulos existentes, ni tampoco del
sistema central o punto de control. La instalación de un nuevo
dispositivo o servicio debe ser tan sencilla como "conectar y
listo". De esta manera el sistema tiene información, en todo
momento, de todos los dispositivos y servicios que se encuentran
disponibles, identificando nuevas incorporaciones y abandonos.
- Es aún otro objeto prioritario de la invención
proporcionar un sistema domótico en el cual un nuevo módulo, al
instalarse bajo el concepto "conectar y listo", realice las
siguientes acciones:
- 1.-
- El nuevo dispositivo o servicio recibe o se asigna de forma automática un código que lo identifica dentro del sistema domótico.
- 2.-
- El nuevo dispositivo instalado notifica al sistema domótico de los servicios que incorpora, indicando asimismo al sistema central o punto de control como se gestiona y que información es capaz de proporcionar.
- 3.-
- Una vez cubierto el paso anterior, el sistema central o punto de control incorpora de forma automática el nuevo dispositivo permitiendo su control y estando en disposición de recibir cualquier información del mismo.
- 4.-
- El dispositivo también informa al sistema domótico y al punto de control de la dirección de red donde se encuentra su página propia de control y descripción.
Este protocolo de acciones descrito debe ser
abierto, un ejemplo, no limitativo, del mismo es el protocolo
Universal Plug and Play (UPnP).
- Es aún otro objeto prioritario de esta
invención proporcionar un sistema domótico en el que el usuario
pueda elegir, libremente, dispositivos comerciales, de uso
habitual, no necesariamente propietarios, para acceder al sistema y
controlarlo. Entre estos dispositivos de uso habitual cabe destacar
los siguientes: ordenador personal (PC), asistente digital personal
(Personal Digital Assistant - PDA), teléfono móvil, pantalla
táctil, etc.
Es otro objeto prioritario de la invención
proporcionar un sistema domótico que sea modular, que permita
adaptarse fácilmente a la situación concreta donde debe aplicarse y
a sus necesidades. Asimismo, esta modularidad debe facilitar las
tareas de mantenimiento y reparación, así como las tareas de mejora
del sistema, ya que puede acometerse el rediseño de uno de los
módulos sin que el resto de módulos se vean afectados.
En relación con estos objetivos el sistema
incorpora, en cantidad no necesariamente unitaria, los siguientes
dispositivos, módulos y submódulos:
- 1.-
- Ordenador, o circuito de aplicación específica, que incorpora un software de aplicación diseñado para la gestión y control global del sistema domótico y que actúa como punto de control;
- 2.-
- Dispositivos de control para el usuario (PDA, mando, teléfono móvil, pantalla táctil, ordenador, etc.);
- 3.-
- Módulo base de control inteligente;
- 4.-
- Submódulo de acceso inalámbrico;
- 5.-
- Submódulo de accionadores y control de cargas;
- 6.-
- Submódulo de sensores;
- 7.-
- Submódulo de telefonía móvil;
- 8.-
- Submódulo regulador de potencia eléctrica (dimmer);
- 9.-
- Submódulo de teclado y pantalla;
- 10.-
- Submódulo de alimentación;
- 11.-
- Submódulo de acceso por radiofrecuencia;
- 12.-
- Submódulo sensor de temperatura;
- 13.-
- Dispositivo de concentración de comunicaciones:
- 14.-
- Dispositivo de enrutamiento de comunicaciones;
- 15.-
- Dispositivo de video-vigilancia;
- 16.-
- Módulo interfaz de video-portero;
- 17.-
- Dispositivo servidor de audio-video; y
- 18.-
- Dispositivo reproductor de audio-video.
El sistema domótico que se propone está
configurado como una red de comunicaciones. Conectados a la red de
comunicaciones coexisten diferentes dispositivos en cantidad no
necesariamente unitaria. Entre ellos está un sistema que actúa como
punto de control y que está constituido, por ejemplo, por un
ordenador programado para gestionar y controlar globalmente el
sistema domótico y para que al ser incorporado al sistema domótico,
bajo el concepto "conectar y listo", realice las siguientes
operaciones:
- 1.-
- El punto de control interroga a la red de comunicaciones en busca de dispositivos existentes instalados en el sistema domótico;
- 2.-
- El punto de control recibe de cada dispositivo instalado información sobre su código propio de identificación en la red de comunicaciones, sobre los servicios que incorpora, como se gestiona y que datos proporciona;
- 3.-
- El punto de control incorpora automáticamente cada dispositivo, permitiendo su gestión y control. Asimismo, el punto de control se prepara para recibir cualquier dato que el dispositivo incorporado pueda enviar; y
- 4.-
- El punto de control recibe e incorpora la información sobre la dirección de red donde se accede a la página propia de descripción y control de cada dispositivo.
También conectados a la red de comunicaciones
están, en cantidad no necesariamente unitaria: un concentrador de
comunicaciones, uno o varios puntos de acceso inalámbricos,
servidores de audio y video, reproductores de audio y video,
sistemas de video-vigilancia, sistemas de
video-portero convencionales, dispositivos de
control tales como PDA, mandos a distancia, etc., todos ellos con
capacidad para comunicarse en la red sobre un protocolo TCP/IP
estándar de comunicaciones y compatible con Internet. Esta
capacidad de comunicación sobre protocolo internet IP está soportada
por los dispositivos, bien porque han sido diseñados para tal
propósito o porque se han añadido módulos de conversión par tal
fin; por ejemplo, en este caso, a un video portero convencional se
conecta un módulo que actúa como interfaz de red con capacidad para
convertir las señales de video compuesto y de audio analógico en
señales codificadas y comprimidas adecuadamente para ser
transferidas por el medio de transmisión y mediante protocolo de
comunicaciones IP. Asimismo, este módulo permite incorporar el
video-portero convencional como un dispositivo más
de la red bajo el concepto de "conectar y listo" indicado
anteriormente, en el que se incluyen las acciones, ya mencionadas,
de: 1) identificación automática, 2) notificación de servicios y
modo de gestión al punto de control, 3) envío de información al
punto de control, y 4) de información sobre la dirección de la
pagina propia de descripción y control del dispositivo. Así, este
interfaz convierte al video-portero convencional en
un dispositivo más de la red domótica permitiendo su control total
sobre la misma y a través de una red de comunicaciones sobre
protocolo IP.
También conectados a la red están los módulos
base de control inteligentes objeto de la invención. Estos módulos
tienen capacidad de comunicarse a través de la red con el resto de
dispositivos. Los módulos base de control inteligentes incorporan
un protocolo abierto que les permite descubrirse en la red y
ejecutar un procedimiento en el que se realizan las siguientes
acciones:
- 1.-
- El módulo base de control inteligente, al ser conectado a la red, recibe o se asigna de forma automática un código que lo identifica dentro de la misma.
- 2.-
- El módulo base de control inteligente notifica, a través de la red, al punto de control y a los dispositivos incorporados a la misma, de los servicios que incorpora, indicando asimismo como se gestiona y que información es capaz de proporcionar.
- 3.-
- Una vez cubierto el paso anterior, el módulo base permite su control y el control del sistema modular al que el módulo base está incorporado, enviando a la red la información que en relación al punto anterior debe proporcionar.
- 4.-
- El módulo base de control inteligente también informa al punto de control de la dirección de red donde se accede a las páginas propias de control y descripción del sistema modular donde el módulo base está incorporado.
Este protocolo de acciones descrito debe ser
abierto, un ejemplo del mismo es el protocolo Universal Plug and
Play (UPnP).
Los módulos base de control sirven como enlaces
inteligentes entre la red de comunicaciones y los dispositivos y
elementos de la instalación eléctrica que se desean controlar. Para
este objetivo, los módulos base pueden instalarse en las cajas de
distribución eléctrica de la vivienda que sirven para distribuir la
energía eléctrica a los diferentes dispositivos del hogar, tales
como: enchufes, interruptores, luces, motores de persianas, de
toldos y cortinas, electroválvulas, etc. El módulo base de control
se alimenta a través del submódulo de alimentación, que está
conectado por una parte a la tensión eléctrica de
110-240 voltios de la red de distribución eléctrica
de la vivienda, cuyas líneas de fase, neutro y tierra llegan a cada
caja de distribución, y por otra al módulo base a través de los
conectores que éste incorpora para dicho fin. El submódulo de
alimentación proporciona una tensión y corriente continuas de
valores apropiados para el funcionamiento correcto del módulo base
y de aquellos submódulos que están conectados a él.
El módulo base gestiona el control de los
diferentes dispositivos y elementos de la instalación eléctrica que
se desean incluir en la red domótica. Esta gestión puede ser
realizada de forma autónoma o a través del punto de control, según
interese, y ejecutada finalmente a través de diferentes submódulos,
que son también objeto de la invención, y que han sido
especialmente diseñados para este cometido. Estos submódulos, que se
describen en detalle más adelante, están conectados por una parte
al módulo base, del que reciben la alimentación, y por otra a los
diferentes dispositivos y elementos a controlar.
El módulo base de control también puede recibir
datos de la red domótica o del exterior a través de submódulos de
comunicaciones alámbricos o inalámbricos que se describen a
continuación junto con el resto de submódulos.
El control domótico de dispositivos y elementos
de la instalación eléctrica se gestiona por el módulo base a través
de dos submódulos: el submódulo de accionadores y control de cargas
y el submódulo de regulación de potencia eléctrica (dimmer).
El submódulo de accionadores y control de cargas
está conectado por una parte al módulo base del cual recibe las
ordenes y la alimentación, y por otra parte está conectado al
dispositivo o elemento a controlar. El modo de conexionado entre el
submódulo de accionadores y control de cargas y los elementos a
controlar es específico para cada tipo de elemento, de tal forma
que este modo de conexionado satisface uno de los objetivos
prioritarios de la invención, que es mantener la coexistencia entre
el control manual convencional por parte del usuario y el control
domótico, incluso en caso de fallo total del sistema domótico.
El objeto de la invención se refiere, por tanto,
igualmente al conexionado entre el submódulo de accionadores y
control de cargas y el dispositivo o elemento a incorporar en el
sistema domótico. Este modo de conexionado depende del elemento a
controlar. En la presente invención se distinguen tres tipos de
elementos a controlar con uno de los submódulos de accionadores y
control de cargas. Estos elementos, a su vez, proporcionan la
energía eléctrica a diversos dispositivos o aparatos en una vivienda
convencional. Estos elementos son: enchufes, interruptores simples
y conjunto de interruptores conmutados.
Para incorporar el control de un elemento
"enchufe" de la red eléctrica en el sistema domótico objeto de
la invención, se requiere un conexionado entre diferentes partes
del sistema y el elemento a controlar, que también se incluye como
objeto de la invención y que esta caracterizado porque:
- -
- un submódulo de accionadores y control de cargas está conectado al módulo base de control inteligente, situado en la caja de distribución, a través de uno de los conectores que éste tiene previstos para ello;
- -
- la línea de fase que llega a la caja de distribución está conectada a la entrada de fase del submódulo de accionadores;
- -
- la primera salida de fase del submódulo de accionadores está conectada a un terminal seleccionado del enchufe;
- -
- la línea de neutro que llega a la caja de distribución está conectada al otro terminal del enchufe; y
- -
- la línea de tierra que llega a la caja de distribución, en caso de su existencia, está conectada al terminal de tierra del enchufe.
Para incorporar el control de un elemento
"interruptor simple" de la red eléctrica en el sistema
domótico objeto de la invención, con objeto de que un fallo en el
sistema domótico no impida el control manual de los elementos de la
red eléctrica a controlar, es necesario sustituir el interruptor
simple por un interruptor conmutado y se requiere un conexionado
entre diferentes partes del sistema y el interruptor conmutado, que
se incluye también como objeto de la invención, y que está
caracterizado porque:
- -
- un submódulo de accionadores y control de cargas está conectado al módulo base de control inteligente, situado en la caja de distribución, a través de uno de los conectores que éste tiene previstos para ello;
- -
- la línea de fase que llega a la caja de distribución está conectada a la entrada de fase del submódulo de accionadores;
- -
- la primera salida de fase del submódulo de accionadores está conectada a uno de los terminales de conmutación del interruptor conmutado;
- -
- la segunda salida de fase del submódulo de accionadores está conectada al otro terminal de conmutación del interruptor conmutado; y
- -
- la línea procedente de la carga está conectada al terminal común del interruptor conmutado.
Para incorporar el control de un "conjunto de
interruptores conmutados" en el sistema domótico objeto de la
invención, con objeto de que un fallo en el sistema domótico no
impida el control manual de los elementos de la red eléctrica a
controlar, es necesario sustituir uno de los interruptores
conmutados por un interruptor de entrecruzamiento y se requiere un
conexionado entre diferentes partes del sistema, entre el
interruptor de entrecruzamiento y el interruptor conmutado que no
ha sido sustituido, que se incluye también como objeto de la
invención, y que está caracterizado porque:
- -
- un submódulo de accionadores y control de cargas está conectado al módulo base de control inteligente, situado en la caja de distribución, a través de uno de los conectores que éste tiene previstos para ello;
- -
- cada uno de los dos terminales de conmutación del interruptor conmutado están conectados, respectivamente, a cada una de las salidas del interruptor de entrecruzamiento;
- -
- la línea de fase que llega a la caja de distribución está conectada a la entrada de fase del submódulo de accionadores;
- -
- la primera salida de fase del submódulo de accionadores está conectada a uno de los terminales de entrada del interruptor de entrecruzamiento;
- -
- la segunda salida de fase del submódulo de accionadores está conectada al otro terminal de entrada del interruptor de entrecruzamiento; y
- -
- la línea procedente de la carga está conectada al terminal común del interruptor conmutado.
La incorporación del control de dos
interruptores simples o dos pulsadores que se utilizan
conjuntamente para alimentar cargas específicas, como es el caso de
motores de doble sentido de giro, en el sistema domótico objeto de
la invención, es considerado aparte con el objeto de mantener uno
de los objetivos prioritarios de la misma, que es proporcionar
seguridad a aquellas cargas que pueden verse perjudicadas por un
accionamiento simultáneo contrapuesto del control manual y el
domótico. En esta situación la invención establece un conexionado
entre los diferentes elementos que intervienen, es decir carga e
interruptores o pulsadores, que es igualmente objeto de la
invención, y que está caracterizado porque:
- -
- dos submódulos de accionadores y control de cargas, que denominaremos en adelante A y B, están conectados al módulo base de control inteligente, situado en la caja de distribución, a través de dos de los conectores que éste tiene previstos para ello;
- -
- un terminal de uno de los interruptores o pulsadores está conectado con uno de los terminales del otro interruptor o pulsador;
- -
- los terminales comunes, unidos en el paso anterior, están conectados a la primera salida de fase del submódulo B;
- -
- la línea de fase que llega a la caja de distribución está conectada a la entrada de fase del submódulo A;
- -
- la primera salida de fase del submódulo A está conectada a la entrada de fase del submódulo B;
- -
- la segunda salida de fase del submódulo A está conectada a uno de los terminales no comunes de uno de los interruptores o pulsadores;
- -
- la segunda salida de fase del submódulo A también está conectada a uno de los terminales de la carga;
- -
- la segunda salida de fase del submódulo B está conectada al otro terminal no común del otro interruptor o pulsador;
- -
- la segunda salida de fase del submódulo B también está conectada al otro terminal de la carga; y
- -
- la línea de neutro está conectada al terminal de la carga previsto para ello.
El submódulo de regulación de potencia eléctrica
(dimmer), objeto de la presente invención, es un dispositivo que
incorpora cierta inteligencia electrónica y que está conectado por
una parte al módulo base, del que recibe la alimentación, y por
otra al dispositivo o elemento a controlar. El submódulo
"dimmer" permite controlar la potencia suministrada a una carga
eléctrica, generalmente iluminación. Este control puede ser
efectuado manual o domóticamente, para ello el submódulo
"dimmer" mantiene una comunicación bidireccional con el módulo
base, informándole de las acciones que el usuario realiza de forma
manual para controlar la potencia eléctrica suministrada a la
carga. Asimismo, el módulo base puede controlar autónomamente al
submódulo "dimmer", o bien transmitirle las acciones de
control que realiza el usuario a través del punto de control, o de
los dispositivos de control para el usuario, que el sistema puede
incorporar para tal fin.
El submódulo "dimmer", objeto de la
invención, mantiene el control manual sobre la potencia
suministrada a la carga de iluminación, aún en caso de fallo del
módulo base de control inteligente e incluso de fallo o caída total
del sistema domótico, siempre y cuando el submódulo "dimmer"
mantenga la alimentación y funcione adecuadamente.
El submódulo "dimmer", que puede colocarse
tanto en la caja de distribución junto al módulo base como en la
caja del mecanismo junto al pulsador manual, requiere un
conexionado entre diferentes partes del sistema y la carga cuya
potencia se desea controlar, que se incluye como objeto de la
invención, y que está caracterizado porque:
- -
- un submódulo "dimmer" está conectado al módulo base de control inteligente, situado en la caja de distribución, a través de uno de los puertos series que éste tiene previstos para ello;
- -
- la línea de fase que llega a la caja de distribución está conectada a la entrada de fase del submódulo "dimmer";
- -
- la salida de fase del submódulo "dimmer" está conectada a la carga de iluminación;
- -
- cada uno de los terminales del mecanismo pulsador o interruptor que se utiliza para el control manual, está conectado, respectivamente, a cada una de las dos entradas de control del submódulo "dimmer"; y
- -
- la línea de neutro que llega a la caja de distribución está conectada al otro terminal de la carga.
El módulo base de control inteligente puede
recibir datos de un conjunto finito de sensores distribuidos en la
vivienda o área a domotizar y ejecutar acciones de control en
función de los datos recibidos de los sensores. Las señales
proporcionadas por los sensores llegan al módulo base a través del
submódulo de sensores. El submódulo de sensores, que recibe la
alimentación del módulo base, incorpora cierta inteligencia
electrónica y establece una comunicación bidireccional con el
módulo base a través de un puerto de comunicaciones que éste
incorpora para tal fin. Mediante dicha comunicación bidireccional
el módulo base, al inicializarse, interroga al submódulo de
sensores y éste le informa del estado de los sensores conectados a
él. Una vez inicializado, el submódulo de sensores le comunica
cualquier cambio en las señales procedentes de los sensores.
El módulo base puede recibir y enviar datos a
través del submódulo de teclado y pantalla que también recibe la
alimentación del módulo base. Este submódulo incorpora cierta
inteligencia electrónica y establece una comunicación bidireccional
con el módulo base a través de uno de los puertos que el módulo
base tiene para tal fin. El submódulo de teclado y pantalla permite
introducir datos a través del teclado y mostrar mensajes en la
pantalla. El módulo base recibe estos datos y puede actuar de forma
autónoma en función de ellos y según se haya programado.
El módulo base incorpora también entradas
analógicas que permiten la conexión de sensores que proporcionan
señales de variación continua, por ejemplo un sensor de temperatura
que proporcione una tensión continua de valor proporcional a la
temperatura de la estancia que monitorea. El módulo base alimenta,
a su vez, este tipo de sensores.
El módulo base de control puede recibir datos de
origen remoto a través de dos submódulos: el submódulo de acceso
por radiofrecuencia y el submódulo de telefonía móvil.
El submódulo de acceso por radiofrecuencia,
objeto de la invención, que también se conecta al módulo base y del
cual recibe la alimentación, incorpora cierta inteligencia
electrónica y establece una comunicación bidireccional con el
módulo base a través del puerto que éste tiene para tal fin. El
submódulo de acceso por RF puede actuar como receptor/emisor de
dispositivos remotos que operan en el modo adecuado y a las
frecuencias apropiadas para establecer una comunicación
bidireccional con éste. El submódulo de acceso por RF puede
interrogar a dichos dispositivos y recibir datos de los mismos,
pudiendo actuar en función de los datos recibidos.
El submódulo de telefonía móvil incorpora cierta
inteligencia electrónica y establece una comunicación bidireccional
con el módulo base a través del puerto de comunicaciones que éste
tiene para tal fin. El submódulo de telefonía móvil permite el
control domótico del sistema mediante las últimas tecnologías de
comunicaciones móviles (GSM, GPRS, UMTS, etc.). Este submódulo
permite a un usuario, a través de un dispositivo móvil de última
generación, enviar ordenes de control que serían recibidas por el
módulo base de control. Éste podría actuar de forma autónoma según
las ordenes recibidas o enviar dichas ordenes a un dispositivo de
la red como, por ejemplo, el punto de control que actuaría en
función de las mismas y según se haya programado.
Los objetivos y la descripción general
realizados del objeto de la invención, están directamente en
consonancia con sus ventajas diferenciales.
- Es una ventaja de la presente invención la
robustez del sistema gracias a que la inteligencia está repartida
en los diferentes módulos y submódulos que lo componen, evitando
que la complejidad resida únicamente en un punto central, cuyo
fallo provocaría la caída total del sistema.
- Es otra ventaja de la presente invención que
utiliza un sistema de comunicaciones distribuido, estando los
módulos base inteligentes capacitados para acceder al medio y
comunicarse por sí mismos a cualquier otro nodo de la red, sin la
necesidad de una unidad central que controle el acceso al medio de
transmisión.
- Es una ventaja fundamental de la presente
invención que, gracias al conexionado entre las diferentes partes
del sistema y los elementos de la red eléctrica a controlar, el
fallo total o caída del sistema domótico no impide el control
manual convencional de los dispositivos por parte del usuario.
- Es aún otra ventaja fundamental de la presente
invención que su instalación no requiere necesariamente
modificaciones en la instalación eléctrica convencional; y en caso
de ser necesarias, estos cambios no se apartan de aquéllos
habituales en una instalación de características comunes.
- Es, por tanto, una ventaja de la presente
invención que su instalación puede ser efectuada por técnicos
habituados a la realización de instalaciones eléctricas
convencionales sin requerir conocimientos diferentes a los que ya
tienen.
- Es una ventaja importante de la presente
invención que su estructura de instalación, concebida de forma que
los módulos inteligentes de control se incorporan en la propias
cajas de distribución eléctrica de la vivienda, da gran
versatilidad al sistema y facilita su ampliación. Asimismo, el
control de diversos dispositivos o cargas con un solo módulo base
inteligente, permite una estructura múltiple en estrella que
simplifica el cableado.
- Es otra ventaja fundamental de la presente
invención que la incorporación de nuevos dispositivos es tan simple
como "conectar y listo", no requiriendo la reprogramación de
ningún módulo preexistente en el sistema y, por tanto, no se
necesita que el usuario posea conocimientos que excedan a los que
ya poseen.
- Es aún otra ventaja fundamental del sistema
objeto de la presente invención que es abierto pudiendo incorporar
dispositivos y servicios de otros fabricantes siempre que sean
compatibles con el protocolo abierto utilizado.
- Es otra ventaja fundamental de la presente
invención que el sistema domótico que se propone es directamente
compatible con la red Internet, no necesitando para ello interfaces
específicos, es decir diferentes a los habitualmente utilizados
para conectar una red IP a Internet, que permitan la conectividad
en ambos sentidos, es decir entre el sistema e Internet y entre
Internet y el sistema. De esta manera, el sistema puede ser
controlado desde cualquier punto de Internet accediendo a la
dirección apropiada y tras identificarse como usuario de acceso
permitido.
- Es una ventaja fundamental del sistema
domótico objeto de la presente invención que los procedimientos de
mantenimiento y reparación pueden realizarse de forma rápida y
sencilla gracias a la concepción y diseño modular del sistema.
Asimismo, esta modularidad hace que el sistema pueda adaptarse
fácilmente a las necesidades a satisfacer.
- Es una ventaja del sistema domótico objeto de
la invención que su diseño, sobre estándares abiertos de
comunicaciones, permite al usuario elegir cualquier dispositivo
comercial, no necesariamente propietario, que sea compatible con
dichos estándares, para controlar y gestionar el sistema. De esta
manera, el usuario tiene libertad para escoger un ordenador
personal, un PDA, un teléfono móvil, una pantalla táctil, o
cualquier otro dispositivo que sea compatible con internet y pueda
incorporarse en una red de comunicaciones sobre protocolo estándar
TCP/IP, para controlar el sistema domótico objeto de la invención.
En general, los sistemas domóticos comerciales tienen desarrollados
dispositivos especiales, tales como mandos a distancia, que
incorporan protocolos propietarios, para realizar su control. Es
pues, una ventaja fundamental del sistema domótico objeto de la
invención su gran compatibilidad y versatilidad, gracias a su
diseño concebido sobre protocolos abiertos y estándares de
comunicación.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente
de realización práctica del mismo, se acompaña como parte
integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con
carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
La figura 1.- Representa esquemáticamente la
instalación domótica que se propone donde se integra el sistema
modular de control inteligente objeto de la invención.
La figura 2.- Representa una parte del sistema
modular domótico, objeto de la invención, que incluye el diagrama
de bloques del módulo base de control inteligente, el submódulo de
alimentación, así como otros submódulos que pueden ir conectados al
módulo base.
La figura 3.- Representa el diagrama de bloques
del submódulo de accionadores y control de cargas objeto de la
invención.
La figura 4.- Representa el diagrama de bloques
del submódulo de sensores objeto de la invención.
La figura 5.- Representa el diagrama de bloques
del submódulo de regulación de potencia eléctrica objeto de la
invención.
La figura 6.- Representa el diagrama de bloques
del submódulo de teclado y pantalla.
La figura 7a.- Representa, esquemáticamente, la
instalación eléctrica y conexionado convencionales de un punto
"enchufe" de la red eléctrica.
La figura 7b.- Representa, esquemáticamente, la
instalación eléctrica y conexionado necesarios para integrar el
control de un punto "enchufe" de la red eléctrica, en el
sistema domótico modular objeto de la invención.
La figura 8a.- Representa, esquemáticamente, la
instalación eléctrica y conexionado convencionales de un punto
"interruptor simple" de la red eléctrica.
La figura 8b.- Representa, esquemáticamente, la
instalación eléctrica y conexionado necesarios para integrar un
punto "interruptor simple" de la red eléctrica, en el sistema
domótico modular objeto de la invención.
La figura 9a.- Representa, esquemáticamente, la
instalación eléctrica y conexionado convencionales de un conjunto
de "interruptores conmutados" de la red eléctrica.
La figura 9b.- Representa, esquemáticamente, la
instalación eléctrica y conexionado necesarios para integrar el
control de un conjunto de "interruptores conmutados" de la red
eléctrica, en el sistema domótico modular objeto de la
invención.
La figura 10a.- Representa, esquemáticamente, la
instalación eléctrica y conexionado convencionales de interruptores
o pulsadores que controlan un motor con doble sentido de giro.
La figura 10b.- Representa, esquemáticamente, la
instalación eléctrica y conexionado necesarios para integrar el
control de interruptores o pulsadores que controlan un motor con
doble sentido de giro, en el sistema modular domótico objeto de la
invención.
La figura 11.- Representa, esquemáticamente, la
instalación y conexionado del submódulo de regulación de potencia
eléctrica objeto de la invención.
La figura 12.- Representa el diagrama de bloques
del submódulo de telefonía móvil.
En relación al diagrama esquemático de la
instalación domótica propuesta que se representa en la figura 1, a
una red de comunicaciones IP y a través de un dispositivo de
encaminamiento y/o de concentración de comunicaciones (11) están
conectados, en cantidad no necesariamente unitaria, diferentes
dispositivos. Entre ellos está un punto de control caracterizado
porque comprende un ordenador personal (12) programado para que al
ser conectado a la red de comunicaciones de la instalación
domótica, ejecute un procedimiento en el que se realizan las
siguientes
acciones:
acciones:
- 1.-
- El punto de control interroga al sistema domótico en busca de dispositivos existentes, conectados a la red de comunicaciones del sistema domótico;
\newpage
- 2.-
- El punto de control recibe y almacena de cada dispositivo información sobre su código propio de identificación en la red de comunicaciones, sobre los servicios que incorpora y sobre como se gestiona y que datos proporciona;
- 3.-
- El punto de control incorpora automáticamente cada dispositivo de la red, permitiendo su gestión y control. Asimismo, el punto de control se prepara para recibir cualquier dato que cada dispositivo incorporado en la red pueda enviar; y
- 4.-
- El punto de control recibe e incorpora la información sobre la dirección de red donde se accede a la página propia de descripción y control de cada dispositivo instalado en la red del sistema domótico.
A la red de comunicaciones, y a través del
concentrador (11), también están conectados: un dispositivo de
acceso inalámbrico que opera con protocolo TCP/IP (13), un
video-portero (16) que está conectado a una tarjeta
interfaz (17) que incorpora al video portero, junto con sus
servicios de imagen, audio y comandos de accionamiento y control de
acceso, como un dispositivo más de la red domótica IP, un servidor
de video IP (18) y un reproductor de video IP (19). Cada uno de
estos dispositivos está unido al concentrador (11) a través de
líneas (21, 22, 23 y 24) que constituyen parte del cableado de la
red de comunicaciones IP. También a la red de comunicaciones IP
están conectados, a través del punto de acceso inalámbrico (13),
los siguientes dispositivos: un PDA (Personal Digital Assistant)
(14) y un dispositivo de video-vigilancia IP
(15).
A la misma red de comunicaciones, a través de
dos líneas (20 y 25) y conectados al dispositivo concentrador (11),
hay dos sistemas modulares de control domótico, objeto de la
invención, compuestos, en cantidad no necesariamente unitaria, por
los siguientes módulos y submódulos:
- -
- Módulo base de control (1).
- -
- Submódulo de alimentación (2).
- -
- Submódulo de sensores y radiofrecuencia (3).
- -
- Submódulo de accionadores y control de cargas (4).
- -
- Submódulo regulador de potencia eléctrica (dimmer) (5).
- -
- Sensor de temperatura (6).
- -
- Submódulo de telefonía móvil (7).
- -
- Submódulo de teclado y pantalla (8).
El sistema modular descrito anteriormente,
objeto de la invención, sirve de pasarela entre la red de
comunicaciones IP de la instalación domótica, la red de telefonía
móvil y los dispositivos sensores y actuadores que se desea
gestionar y controlar. El punto de control (12) permite la gestión y
control global del sistema domótico. A continuación se describen
cada uno de los módulos y submódulos que componen el sistema
domótico objeto de la invención.
En relación al objeto de la invención, la figura
2 muestra los diferentes bloques que constituyen el módulo base de
control (1). Las líneas (20 ó 25) que unen el módulo base de
control (1) a la red de comunicaciones permiten establecer un flujo
bidireccional de comunicaciones entre el módulo base (1) y la red a
través del bloque de comunicaciones avanzadas (33). El bloque de
comunicaciones avanzadas (33) se encarga de la transmisión y
recepción de datos a alta velocidad sobre la red domótica. También
realiza la adaptación de datos al medio físico correspondiente, sea
este inalámbrico o cableado, por radiofrecuencia o por portadoras
de líneas de potencia (PLC - Power Line Communications), la
conversión paralelo a serie de los datos a transmitir y viceversa,
también se encarga de la detección de colisiones, así como del
algoritmo de retransmisión. Un microcontrolador o circuito con
capacidad de programación y control (32) dialoga con el bloque de
comunicaciones avanzadas a través de un bus paralelo (38),
escribiendo y leyendo de los registros que este último posee. El
microcontrolador (32) tiene una arquitectura de 8 bits, está dotado
de diversos periféricos internos que le dan la flexibilidad
requerida, conversores analógicos/digitales, unidades de
transmisión serie, generador de interrupciones y un número
determinado de entradas y salidas. Las unidades de transmisión serie
internas del microcontrolador (32) realizan la conversión de datos
paralelo a serie, permitiendo el envío y recepción de datos
mientras el núcleo del microcontrolador continúa realizando otras
tareas. El generador de interrupciones informa al microcontrolador
cuando alguno de los periféricos termina la tarea asignada, de modo
que se pueden realizar varias tareas a la vez. El microcontrolador
(32) está conectado, a través de un bus serie (39), a una memoria
EEPROM (35) que se utiliza para el almacenamiento de datos
importantes para el funcionamiento óptimo del sistema, aún cuando se
produzca un corte de energía eléctrica. El microcontrolador (32)
está también conectado, a través de un bus de líneas dedicadas
(40), a un bloque de entradas/salidas (36) que permite conectar al
módulo base de control (1) los submódulos de accionadores y control
de cargas (4). El microcontrolador (32) también está conectado, a
través de un bus bidireccional (41), a un conjunto de puertos de
entrada/salida (34) que permiten conectar al módulo base de control
(1) diferentes elementos tales como: sensores analógicos que
proporcionan una señal de tensión proporcional a alguna magnitud
física, como el sensor de temperatura (6), sensores de salida
digitales de comunicación serie (37), y los submódulos
"dimmer" (5), de telefonía móvil (7), de sensores (3) y de
teclado/pantalla (8). El microcontrolador (32) incorpora un
programa específico diseñado adecuadamente para controlar los
diferentes elementos conectados a él y al módulo base (1). Este
control puede ser autónomo, en función del programa incorporado, o
bien dependiente de los datos recibidos a través del puerto de
comunicaciones avanzadas (33) y de los puertos de entrada/salida
(34). La programación implementada en el microcontrolador (32) hace
que éste, al alimentarse, ejecute un procedimiento de
inicialización que realiza una serie de operaciones consistentes
en:
- -
- asignar de forma automática, o aceptar de alguno de los dispositivos incorporados a la red de comunicaciones, un código que identificará al sistema modular que incorpora a dicho módulo base, dentro del sistema domótico;
- -
- notificar al sistema domótico de los servicios que incorpora, indicando asimismo al punto de control y al resto de dispositivos que estén conectados a la red, como se gestiona y que información es capaz de proporcionar;
- -
- permitir, una vez cubierto el paso anterior, el control del sistema modular y enviar, a través de la red de comunicaciones, aquella información que conforme al punto anterior debe proporcionar; e
- -
- informar al punto de control y al resto de dispositivos que estén conectados a la red, de las direcciones de red donde se puede acceder a las páginas de control y descripción del módulo base y del los distintos servicios que ofrece el sistema modular que incorpora a dicho módulo base.
En la realización preferente, no limitativa, que
se describe, las acciones descritas anteriormente están programadas
de tal forma que cumplen el protocolo abierto de comunicaciones
Universal Plug and Play (UPnP), asegurando uno de los objetivos
prioritarios de la invención como es que la instalación de un nuevo
módulo o servicio bajo el concepto "conectar y listo" facilite
la ampliación del sistema sin requerir reprogramación de módulos o
servicios existentes, ni incorporación de nuevos programas que
permitan el control de los nuevos dispositivos o servicios e
impliquen tareas propias de un técnico especializado.
El módulo base de control (1), objeto de la
invención, recibe su alimentación, como se indica en la figura 2,
de un submódulo de alimentación (2), físicamente separado del
módulo de control (1) y conectado a él a través del cable de
alimentación (42). El submódulo de alimentación (2) está conectado
por otro lado, y a través del cableado (43), a las líneas de fase,
neutro y tierra (26) que llegan a la caja de distribución, con una
tensión alterna de frecuencia en el margen de 50-60
Hz y un valor eficaz en el margen de 110-240 V. El
submódulo de alimentación (2) proporciona una alimentación en
tensión continua, de valor y potencia adecuados para el
funcionamiento óptimo del módulo de base (1) y, en general, del
sistema modular objeto de la invención.
El control domótico de los dispositivos y
elementos de la instalación eléctrica es gestionado por el módulo
base (1) a través de los submódulos de accionadores y control de
cargas (4).
En relación al objeto de la invención, la figura
3 muestra los bloques que constituyen el submódulo de accionadores
y control de cargas (4). Este submódulo (4) está conectado al
módulo base (1) mediante un conector (48) por el que recibe la
alimentación, las ordenes de accionamiento y también proporciona
los datos relacionados con el consumo de energía del dispositivo
eléctrico que tiene conectado a través de otro conector (52). Este
último conector (52) consta de 3 terminales: un terminal de entrada
(que denominaremos Fase de entrada - FI) y dos terminales de salida
(que denominaremos Fase de salida 1 - FO1 y Fase de salida 2 -
FO2). Además de estos dos conectores (48 y 52), el submódulo de
accionadores y control de cargas (4) incluye un sensor de corriente
(50), un circuito acondicionador de señal (49) y un conjunto de
relés (51). El sensor de corriente (50) entrega al circuito
acondicionador de señal (49) una señal que es función de la
corriente que circula por la carga, el circuito acondicionador (49)
recibe esta señal, la adecúa al nivel óptimo requerido a las
entradas del microcontrolador (32), y la entrega al módulo base
(1). El conjunto de relés (51) se encarga de transferir la potencia
eléctrica a la carga, a través del conector de tres terminales
(52), cuando el microcontrolador (32) del módulo base (1) así lo
indica.
El conexionado entre el submódulo de
accionadores y control de cargas (4) y los elementos a controlar es
específico para cada tipo de elemento. Este conexionado permite
satisfacer uno de los objetivos prioritarios de la invención, que es
mantener la coexistencia entre el control manual convencional por
parte del usuario y el control domótico, incluso en caso de fallo
total del sistema domótico.
En la presente invención un submódulo de
accionadores (4) puede controlar tres tipos de elementos que, a su
vez, proporcionan la energía eléctrica a diversos dispositivos o
aparatos en una vivienda convencional. Estos elementos son:
enchufes, interruptores simples y conjunto de interruptores
conmutados.
Para integrar el control de un elemento
"enchufe", cuya instalación y conexionado en una red eléctrica
convencional se muestran esquemáticamente en la figura
7-a, en el sistema modular de control domótico
objeto de la invención, se requiere un conexionado, también objeto
de la invención, en el cual se incluyen una serie de operaciones
adicionales a las normalmente realizadas en una instalación
convencional. Este conexionado, que se muestra esquemáticamente en
la figura 7-b, está caracterizado porque:
- -
- un submódulo de accionadores y control de cargas (4) está conectado al módulo base de control inteligente (1), situado en la caja de distribución (10), a través de uno de los conectores (36) que el módulo base (1) tiene previstos para ello;
- -
- la línea de fase que llega a la caja de distribución (10) está conectada al terminal de entrada (fase de entrada - FI) del conector de tres terminales (52) del submódulo de accionadores (4);
- -
- uno de los terminales de salida (fase de salida 1 - FO1) del conector de tres terminales (52) del submódulo de accionadores (4) está conectado a un terminal seleccionado del enchufe (67);
- -
- el otro terminal de salida (fase de salida 2 - FO2) del conector de tres terminales (52) del submódulo de accionadores (4) no está conectado
- -
- la línea de neutro que llega a la caja de distribución (10) está conectada directamente al otro terminal del enchufe (67); y
- -
- la línea de tierra que llega a la caja de distribución (10), en caso de su existencia, está conectada al terminal de tierra del enchufe (67).
Para integrar el control de un elemento
"interruptor simple" (68), cuya instalación y conexionado en
una red eléctrica convencional se muestran en la figura
8-a, en el sistema modular de control domótico
objeto de la invención, es necesario sustituir el interruptor simple
(68) por un interruptor conmutado (69) (figura 8-b)
y se requiere un conexionado entre diferentes elementos del sistema
y el interruptor conmutado, que se incluye también como objeto de la
invención, en el cual se realizan una serie de operaciones
adicionales a las normalmente realizadas en una instalación
convencional. Este conexionado, que se muestra esquemáticamente en
la figura 8-b, está caracterizado porque:
- -
- un submódulo de accionadores y control de cargas (4) está conectado al módulo base de control inteligente (1), situado en la caja de distribución (10), a través de uno de los conectores (36) que el módulo base (1) tiene previstos para ello;
- -
- la línea de fase que llega a la caja de distribución (10) está conectada al terminal de entrada (fase de entrada - FI) del conector de tres terminales (52) del submódulo de accionadores (4);
- -
- uno de los terminales de salida (fase de salida 1 - FO1) del conector de tres terminales (52) del submódulo de accionadores (4), está conectado a uno de los terminales de conmutación del interruptor conmutado (69);
- -
- el otro terminal de salida (fase de salida 2 - FO2) del conector de tres terminales (52) del submódulo de accionadores (4), está conectado al otro terminal de conmutación del interruptor conmutado (69); y
- -
- la línea procedente de la carga está conectada al terminal común del interruptor conmutado (69).
Para integrar el control de un "conjunto de
interruptores conmutados" (69A y 69B), cuya instalación y
conexionado en una red eléctrica convencional se muestran en la
figura 9-a, en el sistema modular de control
domótico objeto de la invención, es necesario sustituir uno de los
interruptores conmutados (69A) por un interruptor de
entrecruzamiento (70) (figura 9-b) y se requiere un
conexionado, que se incluye también como objeto de la invención, en
el cual se realizan una serie de operaciones adicionales a las
normalmente realizadas en una instalación convencional. Este
conexionado, que se muestra esquemáticamente en la figura
9-b, está caracterizado porque:
- -
- un submódulo de accionadores y control de cargas (4) está conectado al módulo base de control inteligente (1), situado en la caja de distribución (10), a través de uno de los conectores (36) que el módulo base (1) tiene previstos para ello;
- -
- la línea de fase que llega a la caja de distribución (10) está conectada al terminal de entrada (fase de entrada - FI) del conector de tres terminales (52) del submódulo de accionadores (4);
- -
- uno de los terminales de salida (fase de salida 1 - FO1) del conector de tres terminales (52) del submódulo de accionadores (4), está conectado a uno de los terminales de entrada (E1) del interruptor de entrecruzamiento (70);
- -
- el otro terminal de salida (fase de salida 2 - FO2) del conector de tres terminales (52) del submódulo de accionadores (4), está conectado al otro terminal de entrada (E2) del interruptor de entrecruzamiento (70);
- -
- los terminales de salida (S1 y S2) del interruptor de entrecruzamiento (70) están conectados, respectivamente, a los terminales de conmutación del interruptor conmutado que no ha sido sustituido (69B).
El control de dos interruptores simples o dos
pulsadores que se utilizan conjuntamente para alimentar cargas
específicas, como es el caso de motores de doble sentido de giro,
es considerado aparte por la presente invención con el objeto de
mantener uno de los objetivos prioritarios de la misma, que es
proporcionar seguridad a aquellas cargas que pueden verse
perjudicadas por un accionamiento simultáneo contrapuesto del
control manual y del domótico.
Para integrar este tipo de controles, cuya
instalación y conexionado en una red eléctrica convencional se
muestran en la figura 10-a, en el sistema de
domótico objeto de la invención, se requiere un conexionado, también
objeto de la invención, en el cual se realizan una serie de
operaciones adicionales a las normalmente realizadas en una
instalación convencional. Este conexionado, que se muestra
esquemáticamente en la figura 10-b, está
caracterizado porque:
- -
- dos submódulos de accionadores y control de cargas (4), que denominaremos en adelante A y B, están conectados al módulo base de control inteligente (1), situado en la caja de distribución (10), a través de dos de los conectores (36) que el módulo base (1) tiene previstos para ello;
- -
- la línea de fase que llega a la caja de distribución (10) está conectada al terminal de entrada (FI) del submódulo A; uno de los terminales de salida (FO1) del submódulo A está conectado al terminal de entrada (FI) del submódulo B;
- -
- un terminal de uno de los interruptores o pulsadores (59A) está conectado con uno de los terminales del otro interruptor o pulsador (59B);
- -
- los terminales comunes, unidos en el punto anterior, están conectados a uno de los terminales de salida (FO1) del submódulo B;
- -
- el otro terminal de salida (FO2) del submódulo A está conectado a uno de los terminales no comunes del conjunto de los dos interruptores o pulsadores (59A y 59B), y también está conectado a uno de los terminales (S) de la carga (71);
- -
- el otro terminal de salida (FO2) del submódulo B está conectado al otro terminales no común del conjunto de los dos interruptores o pulsadores (59A y 59B), y también está conectado al otro terminal (B) de la carga (71); y
- -
- la línea de neutro está conectada al terminal (N) de la carga (71) previsto para ello.
En relación al objeto de la invención, la figura
4 muestra los bloques que constituyen el submódulo de sensores y
radiofrecuencia (3). Este submódulo (3) está conectado al módulo
base (1) mediante un conector incluido en el bloque de
comunicaciones serie (45), por el cual recibe la alimentación. Los
sensores (27) están conectados al módulo de sensores (3) a través
de un bloque de conectores (46). El módulo base (1), al
inicializarse, establece una comunicación bidireccional con el
submódulo de sensores (3) que le informa del estado de cada uno de
los sensores que tiene conectados. A partir de ese momento el
submódulo de sensores (3) mantiene informado al módulo base (1) de
cualquier cambio en las señales procedentes de los sensores (27).
El submódulo de sensores (3) incorpora cierta inteligencia
electrónica basada en un microcontrolador (44) de 8 bits, conectado
tanto al bloque de comunicaciones serie (45), mediante un bus (47),
como al bloque de conectores (46) mediante un bus de líneas
dedicadas. El bloque de comunicaciones (45) gestiona dos puertos de
comunicaciones serie, uno destinado a la comunicación con el módulo
base (1) y otro destinado a la comunicación con otros dispositivos,
tales como el submódulo de teclado y pantalla (8). El
microcontrolador (44) analiza los datos que le llegan por ambos
puertos del bloque de comunicaciones (45) y decide si dichos datos
son para gestionar los sensores (27) o deben ser retransmitidos al
dispositivo conectado en el otro puerto. El submódulo de sensores
puede incorporar un bloque de radiofrecuencia RF, conectado al
microcontrolador (44), por el cual recibir información de sensores
que utilizan dicho medio de transmisión para informar de su
estado.
En relación al objeto de la invención, la figura
5 muestra los bloques que constituyen el submódulo "dimmer"
(5). Este submódulo (5), incorpora un conector (58) que permite la
alimentación del circuito "dimmer" a partir del módulo base
(1). Un bloque de comunicaciones serie (55) permite, a través de un
conector apropiado, establecer una comunicación bidireccional entre
el módulo base (1) y el circuito microcontrolador (53) que incorpora
un software de diseño específico para el control y regulación del
dimmer. Un bloque de detección y regulación (54) está conectado al
microcontrolador (53). Este bloque (54) recoge información de la
tensión alterna procedente de la red de alimentación eléctrica, a
través de la línea de fase que llega a la caja de distribución (10)
y de la línea procedente de la carga que está conectada al
"dimmer" mediante otro conector (56). Esta información la
transmite al microcontrolador (53) que la procesa y devuelve al
bloque de regulación (54) la información de regulación de potencia,
de acuerdo con las indicaciones recibidas del usuario. El bloque de
detección y regulación (54) controla la potencia eléctrica sobre la
carga de acuerdo con la información recibida del microcontrolador
(53). El usuario puede actuar sobre la regulación de la potencia de
dos formas diferentes. La primera es mediante un pulsador (77),
como se indica en la figura 11, o mediante un interruptor (76) como
se indica en la figura 5, que está conectado al módulo
"dimmer" (5) a través de dos terminales incluidos en el
conector (57), y la segunda es a través del punto de control (12),
o de los diferentes dispositivos de control (PDA, mando a
distancia, etc.) que el sistema domótico objeto de la invención
puede incorporar para tal fin. El submódulo "dimmer" (5) está
conectado a la carga, como se indica en la figura 11, a través del
conector (56) que incorpora dos terminales: uno de los terminales
es de entrada (FI) y se conecta a la línea de fase de la red
eléctrica, y el otro terminal es de salida (FO) y se conecta a la
carga (29). Para que el submódulo "dimmer" (5) pueda controlar
la potencia sobre la carga (29), incluso en caso de caída o fallo
total del módulo base (1), se requiere un conexionado específico,
que se incluye como objeto de la invención. Este conexionado, que
se muestra esquemáticamente en la figura 11, está caracterizado
porque:
- -
- un submódulo de regulación de potencia eléctrica (5) está conectado al módulo base de control inteligente (1), situado en la caja de distribución (10), a través de uno de los conectores (34) que el módulo base (1) tiene previstos para ello;
- -
- la línea de fase que llega a la caja de distribución (10) está conectada al terminal de entrada (FI) del conector (56) que se utiliza para la conexión de la carga (29);
- -
- el terminal de salida (FO) del conector (56) indicado en el punto anterior, está conectado a la carga (29);
- -
- los dos terminales del interruptor o pulsador (76 ó 77) están conectados, respectivamente, con los dos terminales (P1 y P2) del conector (57) que se utiliza para conectar el interruptor o pulsador (76 ó 77) al submódulo dimmer; y
- -
- la línea de neutro está conectada al otro terminal de la carga de iluminación (29).
En relación al objeto de la invención, la figura
6 muestra los bloques que constituyen el submódulo de teclado y
pantalla (8). Este submódulo (8) se conecta al módulo base (1)
mediante un conector incluido en el bloque de comunicaciones serie
(61) a través del cual se alimenta y también se establece una
comunicación bidireccional de datos. El submódulo de teclado y
pantalla (8) permite introducir datos al sistema domótico a través
del teclado (63) y mostrar mensajes en una pantalla (62). Este
submódulo dispone de cierta inteligencia electrónica basada en un
microcontrolador (60) de 8 bits, que incorpora un software de
diseño específico y controla la entrada de datos y la visualización
de estados del sistema domótico. El microcontrolador (60) se
encarga de inspeccionar un teclado (63) de 12 ó 16 teclas, a través
de un bus paralelo (65) y enviar información de la tecla
presionada, a través del bloque de comunicaciones (61), al módulo
base (1). El microcontrolador (60), a través de un bus paralelo
(66), se comunica con una pantalla (62), mostrando los mensajes que
el módulo base le ha transmitido por el bloque de comunicaciones
(61). El submódulo de teclado y pantalla (8) también dispone de
unos indicadores luminosos (64) para informar de ciertos estados de
funcionamiento del submódulo y del sistema domótico.
En relación al objeto de la invención, la figura
12 muestra los bloques que constituyen el submódulo de telefonía
móvil (7). La unidad principal de este submódulo es el módem (72),
junto con su antena (75), que capacitan a este submódulo (7) para
transmitir y recibir datos en los protocolos de comunicaciones
móviles de última generación tales como: GSM, GPRS, UMTS, etc. El
submódulo de telefonía móvil (7) está conectado al módulo base (1)
mediante un conector incluido en el bloque de comunicaciones serie
(73), por medio del cual se establece una comunicación
bidireccional. El submódulo de telefonía móvil (7) incorpora un
conector (74) que permite la alimentación procedente del módulo
base (1). El submódulo de telefonía móvil (7) permite que el módulo
base de control (1) pueda recibir datos de origen remoto mediante
las tecnologías de comunicaciones móviles de última generación. A
través de un dispositivo móvil de última generación (28) (figura
1), un usuario puede enviar órdenes de control que son recibidas
directamente por el submódulo de telefonía móvil (7) y transmitidas
al módulo base de control (1) mediante el bloque de comunicaciones
(73), bien para actuar de forma autónoma según las ordenes
recibidas, o bien para reenviar dichas ordenes a un dispositivo de
la red, por ejemplo el punto de control, que actuaría a su vez en
función de las mismas y según se haya programado. Asimismo, el
módulo base de control (1) puede generar eventos, alarmas o
mensajes para ser enviados al terminal móvil (28) del usuario a
través del submódulo de telefonía móvil (7), permitiendo que el
sistema domótico mantenga informado al usuario de los eventos de su
vivienda.
El sistema modular descrito tiene su aplicación
en el sector de la domótica, en el control inteligente de
dispositivos, en seguridad de alarmas técnicas, en seguridad frente
a intrusión y vigilancia; tanto en el sector doméstico como en el
industrial. El sistema modular descrito se integra totalmente con
las redes de comunicaciones de última generación, como Internet,
gracias a su diseño y concepción sobre estándares abiertos,
independientes del medio físico utilizado para la transmisión, sea
este cableado (IEEE 802.3 o PLC) o inalámbrico (IEEE 802.11 en sus
diferentes versiones, RF, o telefonía móvil de última generación,
GSM, GPRS, UMTS, etc.).
La invención ha sido descrita detalladamente de
forma genérica y ha sido descrita también en relación con una de
sus posibles realizaciones. Obviamente, pueden presentarse
modificaciones sobre esta realización que se pretenden incluir en
la invención. Así, habiendo descrito una realización escogida para
nuestra invención, reivindicamos que ésta sea.
Claims (13)
1. Sistema domótico para la gestión y control
electrónicos y automáticos de dispositivos eléctricos del hogar que
comprende:
- -
- una instalación de red eléctrica en la que la distribución de potencia se realiza a través de cajas distribuidas (10) en las diferentes estancias del hogar, a cada una de las cuales llegan las líneas eléctricas de fase, neutro y tierra, está última en caso de existir en la instalación, y a partir de las cuales se reparte la potencia eléctrica a uno o varios puntos o dispositivos de la red eléctrica;
- -
- una red de comunicaciones, que puede incorporar, en cantidad no necesariamente unitaria, dispositivos de encaminamiento y/o concentración de comunicaciones (11), nodos de acceso inalámbrico (13), ordenadores personales (12), servidores de audio y/o video, reproductores de audio y/o video, decodificadores de audio/video, video-porteros y cámaras de vigilancia, que utiliza un protocolo de comunicaciones abierto y estandarizado, compatible con la red Internet, y cuyo medio físico es cableado de acuerdo con el Standard IEEE 802.3 en sus diferentes versiones, o es un medio inalámbrico que cumple con el Standard IEEE 802.11 en sus diferentes versiones, o un medio inalámbrico sobre portadoras de radiofrecuencia, o un medio cableado sobre portadoras de líneas de potencia, conocido como Power Line Carrier (PLC), o una red mixta entre las anteriores; y
caracterizado por,
un conjunto de sistemas modulares de control
inteligente, que hacen de interfaz entre la red de comunicaciones y
los puntos o dispositivos de la red eléctrica;
donde cada sistema modular está instalado en las
cajas de distribución eléctrica del hogar; y
donde cada sistema modular está constituido por
los siguientes módulos y submódulos:
- -
- un submódulo de alimentación (2),
- -
- un módulo base de control (1), y
- -
- uno o varios submódulos de accionadores y control de cargas (4);
donde el submódulo de alimentación (2) está
conectado por un lado a las líneas de fase, neutro y tierra, esta
última en caso de existir, que llegan a la caja de distribución, y
por otro lado al módulo base de control (1) proporcionándole
alimentación;
donde el módulo base de control (1) es un
dispositivo electrónico de control inteligente que comprende:
- -
- un módulo de comunicaciones (33) que le permite establecer una comunicación bidireccional con la red de comunicaciones y adaptar la comunicación de datos al medio físico correspondiente;
- -
- un microcontrolador o circuito con capacidad de programación y control (32), con un número determinado de puertos de entrada y salida, analógicos y digitales, que está conectado al módulo de comunicaciones (33);
- -
- una memoria (35), conectada al microcontrolador (32) y que se utiliza para el almacenamiento de datos que deben permanecer en ausencia de alimentación del módulo base;
- -
- un conjunto de conectores (34 y 36), conectados también al microcontrolador (32), a través de buses apropiados, que permiten conectar al módulo base (1) diferentes submódulos y, al mismo tiempo, proporcionarles alimentación;
donde cada submódulo de accionadores y control
de cargas (4) es un dispositivo electrónico de accionamiento y
control que está conectado al módulo base (1), del que recibe la
alimentación, que opera en función de las órdenes que recibe de
éste, y que comprende:
- -
- un conector (52) con un terminal de entrada (FI) y dos terminales de salida (FO1, FO2) que se utilizan para conectar al submódulo de accionadores y control de cargas (4) diferentes puntos o dispositivos de la red eléctrica;
- -
- un circuito sensor de corriente (50) que entrega una señal que es función de la corriente que circula por la carga que está conectada a través del conector (52) de tres terminales indicado en el punto anterior;
\newpage
- -
- un circuito acondicionador de señal (49), que recibe la señal del circuito sensor de corriente, la adecua a los niveles requeridos para ser procesada por el microcontrolador incorporado en el módulo base (1), y la entrega al módulo base (1); y
- -
- un conjunto de relés (51), que están conectados al circuito sensor de corriente (50), al conector de tres terminales (52) y al módulo base (1) a través de otro conector (48), y que se encarga de transferir la potencia eléctrica a la carga cuando recibe las órdenes correspondientes del módulo base;
y donde el módulo base de control, al ser
alimentado, ejecuta, mediante el microcontrolador que incorpora, una
serie de operaciones consistentes en:
- -
- asignar de forma automática, o aceptar de alguno de los dispositivos incorporados a la red de comunicaciones, un código que identifica al sistema modular, que incorpora a dicho módulo base, dentro de la red de comunicaciones y del sistema domótico;
- -
- notificar, a todos los dispositivos conectados a la red de comunicaciones del sistema domótico, los servicios que incorpora el sistema modular que incluye a dicho módulo base, indicando asimismo como se gestiona y que información es capaz de proporcionar;
- -
- permitir, una vez cubierto el paso anterior, el control del sistema modular y enviar, a través de la red de comunicaciones, aquella información que conforme a la descripción realizada en el paso anterior debe proporcionar; y
- -
- notificar, a través de la red de comunicaciones, de las direcciones de red donde se puede acceder al control y descripción del sistema modular y de sus servicios.
2. Un sistema para la gestión y control
electrónicos y automáticos de dispositivos eléctricos del hogar, de
acuerdo con la reivindicación 1ª, caracterizado porque a la
red de comunicaciones está conectado un dispositivo o punto de
control (12), que se utiliza para el control y gestión global del
sistema domótico, que comprende un ordenador o un circuito integrado
de aplicación específica, y que al ser alimentado y conectado a la
red de comunicaciones del sistema domótico, realiza las siguientes
acciones:
- -
- el punto de control interroga a la red de comunicaciones en busca de dispositivos que, estando conectados a la red de comunicaciones del sistema domótico, puedan ser controlados electrónicamente bajo el mismo protocolo, o uno compatible, al que incorpora el punto de control;
- -
- el punto de control recibe y almacena, de cada uno de estos dispositivos, información sobre su código de identificación y sobre los servicios que cada dispositivo incorpora, cómo se gestionan y que datos proporcionan;
- -
- el punto de control incorpora automáticamente cada dispositivo, permitiendo su. gestión y control. Así mismo, el punto de control se prepara para recibir cualquier información que cada dispositivo conectado a la red pueda enviar; y
- -
- el punto de control recibe e incorpora la información sobre la dirección de la red de comunicaciones donde se accede a la página propia de descripción y control de cada dispositivo.
3. Un sistema para la gestión y control
electrónicos y automáticos de dispositivos eléctricos del hogar, de
acuerdo con la reivindicación 1ª o 2ª, que se utiliza para
controlar, al menos, un elemento "enchufe" (67) de la red
eléctrica, y donde el conexionado entre diferentes partes del
sistema y el elemento "enchufe" a controlar está
caracterizado porque:
- -
- un submódulo de accionadores y control de cargas (4) está conectado al módulo base de control inteligente (1), situado en la caja de distribución (10), a través de uno de los conectores (36) que el módulo base tiene previstos para ello;
- -
- la línea de fase que llega a la caja de distribución (10) está conectada al terminal de entrada (FI) del conector (52) de tres terminales del submódulo de accionadores (4);
- -
- uno de los terminales de salida (FO 1) del conector (52) de tres terminales del submódulo de accionadores (4) está conectado a un terminal seleccionado del enchufe (67);
- -
- el otro terminal de salida (FO2) del conector (52) de tres terminales del submódulo de accionadores (4) no está conectado.
- -
- la línea de neutro que llega a la caja de distribución (10) está conectada directamente al otro terminal del enchufe (67); y
\newpage
- -
- la línea de tierra que llega a la caja de distribución (10), en caso de su existencia, está conectada al terminal de tierra del enchufe (67).
4. Un sistema para la gestión y control
electrónicos y automáticos de dispositivos eléctricos del hogar, de
acuerdo con la reivindicación 1ª ó 2ª, que se utiliza para integrar
el control de, al menos, un punto "interruptor simple" (68) de
la red eléctrica, en el cual se sustituye dicho interruptor simple
por un interruptor conmutado (69), y donde el conexionado entre
diferentes elementos del sistema y dicho interruptor conmutado (69)
está caracterizado porque:
- -
- un submódulo de accionadores y control de cargas (4) está conectado al módulo base de control inteligente (1), situado en la caja de distribución (10), a través de uno de los conectores (36) que el módulo base tiene previstos para ello;
- -
- la línea de fase que llega a la caja de distribución (10) está conectada al terminal de entrada (FI) del conector (52) de tres terminales del submódulo de accionadores (4);
- -
- uno de los terminales de salida (FO1) del conector (52) de tres terminales del submódulo de accionadores (4) está conectado a uno de los terminales de conmutación del interruptor conmutado (69);
- -
- el otro terminal de salida (FO2) del conector (52) de tres terminales del submódulo de accionadores (4) está conectado al otro terminal de conmutación del interruptor conmutado (69); y
- -
- la línea procedente de la carga está conectada al terminal común del interruptor conmutado (69).
5. Un sistema para la gestión y control
electrónicos y automáticos de dispositivos eléctricos del hogar, de
acuerdo con la reivindicación 1ª o 2ª, que se utiliza para integrar
el control de, al menos, un conjunto de "interruptores
conmutados" (69A y 69B) de la red eléctrica, en el cual se
sustituye uno de los interruptores conmutados (69A) por un
interruptor de entrecruzamiento (70), y donde el conexionado entre
diferentes elementos del sistema, el interruptor de
entrecruzamiento (70) y el interruptor conmutado (69B) que no ha
sido sustituido en la instalación, está caracterizado
porque:
- -
- un submódulo de accionadores y control de cargas (4) está conectado al módulo base de control inteligente (1), situado en la caja de distribución (10), a través de uno de los conectores (36) que el módulo base tiene previstos para ello;
- -
- la línea de fase que llega a la caja de distribución (10) está conectada al terminal de entrada (FI) del conector (52) de tres terminales del submódulo de accionadores (4);
- -
- uno de los terminales de salida (FO1) del conector (52) de tres terminales del submódulo de accionadores (4) está conectado a uno de los terminales de entrada (E1) del interruptor de entrecruzamiento (70);
- -
- el otro terminal de salida (FO2) del conector (52) de tres terminales del submódulo de accionadores (4) está conectado al otro terminal de entrada (E2) del interruptor de entrecruzamiento (70); y
- -
- los terminales de salida (S1, S2) del interruptor de entrecruzamiento (70) están conectados, respectivamente, con los terminales de conmutación del interruptor conmutado (69B).
6. Un sistema para la gestión y control
electrónicos y automáticos de dispositivos eléctricos del hogar, de
acuerdo con la reivindicación 1ª ó 2ª, que se utiliza para integrar
el control de, al menos, un conjunto de dos interruptores simples o
dos pulsadores (59A, 59B), que se emplea para alimentar cargas
específicas, como es el caso de motores de doble sentido de giro,
donde el conexionado entre diferentes elementos del sistema y el
conjunto de los dos interruptores o pulsadores (59A y 59B) está
caracterizado porque:
- -
- dos submódulos de accionadores y control de cargas (4), que denominaremos en adelante submódulos A y B, están conectados al módulo base de control inteligente (1), situado en la caja de distribución (10), a través de dos de los conectores (36) que el módulo base tiene previstos para ello;
- -
- la línea de fase que llega a la caja de distribución (10) está conectada al terminal de entrada (FI) del submódulo A;
- -
- uno de los terminales de salida (FO1) del submódulo A está conectado al terminal de entrada (FI) del submódulo B;
- -
- un terminal de uno de los interruptores o pulsadores (59A) está conectado con uno de los terminales del otro interruptor pulsador (59B);
- -
- los terminales comunes, unidos en el punto anterior, están conectados a uno de los terminales de salida (FO1) del submódulo B;
- -
- el otro terminal de salida (FO2) del submódulo A está conectado a uno de los terminales no comunes del conjunto de dos interruptores o pulsadores (59A). Asimismo está conectado a uno de los terminales (S) de la carga (71);
- -
- el otro terminal de salida (FO2) del submódulo B está conectado al otro terminal no común del conjunto de dos interruptores o pulsadores (59B). Asimismo, está conectado al otro terminal (N) de la carga (71); y
- -
- la línea de neutro está conectada al terminal (N) de la carga (71) previsto para ello.
7. Un sistema para la gestión y control
electrónicos y automáticos de dispositivos eléctricos del hogar, de
acuerdo con la reivindicación 1ª ó 2ª y caracterizado porque
a uno o varios de los módulos base de control (1) están conectados
unos submódulos de sensores (3), que reciben la alimentación de
cada módulo base (1) al que está conectado, y cada uno
comprende:
- -
- un bloque de conectores (46) al que están conectados un número determinado de sensores (27);
- -
- un circuito microprocesador o microcontrolador (44) capaz de enviar y recibir datos del módulo base (1) e informar del estado de los sensores que están conectados al submódulo sensor; y
- -
- un conector (45), que permite la conexión de un submódulo de teclado y pantalla (8), que se utiliza para reprogramar cierta información en el circuito microcontrolador o microprocesador (44).
8. Un sistema para la gestión y control
electrónicos y automáticos de dispositivos eléctricos del hogar, de
acuerdo con la reivindicación 7ª, y caracterizado porque el
submódulo de sensores (3) incorpora un bloque de comunicaciones con
capacidad para enviar y recibir datos de dispositivos remotos
utilizando ondas portadoras de radiofrecuencia moduladas.
9. Un sistema para la gestión y control
electrónicos y automáticos de dispositivos eléctricos del hogar de,
acuerdo con la reivindicación 1ª ó 2ª, y caracterizado
porque a uno o varios de los módulos base de control (1) están
conectados unos submódulos de regulación de potencia eléctrica
(dimmer) (5), que pueden llevar conectados cargas de iluminación,
que reciben la alimentación de cada módulo base (1) al que están
conectados, y cada uno comprende:
- -
- un bloque de comunicaciones (55) que permite establecer una comunicación bidireccional con el módulo base (1);
- -
- un circuito microcontrolador (53) que incorpora un software de diseño específico para el control y regulación de la potencia eléctrica que el submódulo de regulación debe proporcionar a la carga de iluminación que tiene conectada;
- -
- un bloque de detección y regulación (54) que actúa conjuntamente con el circuito microcontrolador (53);
- -
- un primer conector (57) con dos terminales que se utiliza para conectar el mecanismo, interruptor o pulsador (76 ó 77), que se emplea para controlar manualmente el submódulo de regulación de potencia eléctrica;
- -
- un segundo conector (56), también con dos terminales, uno de ellos de entrada (FI) y el otro de salida (FO), que se utiliza para conectar la carga de iluminación;
y donde,
- -
- la línea de fase que llega a la caja de distribución (10) está conectada al terminal de entrada (FI) del segundo conector (56);
- -
- el terminal de salida (FO) del segundo conector (56) está conectado a un terminal de la carga de iluminación;
- -
- los dos terminales del interruptor o pulsador (76 ó 77), que se emplea para el control manual de submódulo de regulación de potencia eléctrica, están conectados, respectivamente, con los dos terminales del primer conector (57); y
- -
- la línea de neutro está conectada al otro terminal de la carga de iluminación.
10. Un sistema para la gestión y control
electrónicos y automáticos de dispositivos eléctricos del hogar, de
acuerdo con la reivindicación 1ª o 2ª, y caracterizado
porque a uno o varios de los módulos base de control (1) están
conectados unos submódulos de teclado y pantalla (8), que reciben la
alimentación de cada módulo base (1) al que está conectado, y cada
uno comprende:
- -
- un bloque de comunicaciones (61) que permite establecer una comunicación bidireccional con el módulo base (1);
- -
- un teclado (63);
- -
- una pantalla o interfaz gráfico (62);
- -
- un microcontrolador (60), que incorpora un programa de diseño específico que controla la comunicación, los datos introducidos por el teclado (63) y los mensajes a visualizar en la pantalla (62); y
- -
- unos indicadores luminosos (64) para informar de ciertos estados de funcionamiento que resultan de interés para el usuario.
11. Un sistema para la gestión y control
electrónicos y automáticos de dispositivos eléctricos del hogar, de
acuerdo con la reivindicación 1ª ó 2ª, y caracterizado
porque a uno o varios de los módulos base de control (1) están
conectados unos submódulos de telefonía móvil (7), que permiten la
comunicación bidireccional de cada módulo base (1) con un
dispositivo de telefonía móvil de última generación (28), que
reciben la alimentación de cada módulo base (1) al que están
conectados, y cada uno comprende:
- -
- un módem de telefonía móvil de última generación (72) con su antena (75), con capacidad para enviar y recibir datos según protocolos de telefonía móvil de última generación; y
- -
- un bloque de comunicaciones (73) que permite la comunicación bidireccional con el módulo base (1);
12. Un sistema para la gestión y control
electrónicos y automáticos de dispositivos eléctricos del hogar, de
acuerdo con la reivindicación 1ª ó 2ª, y caracterizado
porque a uno o varios de los módulos base de control (1) están
conectados alguno de los submódulos siguientes:
- -
- uno o varios submódulos de sensores de acuerdo con la reivindicación 7ª ó 8ª;
- -
- uno a varios submódulos de regulación de potencia eléctrica de acuerdo con la reivindicación 9ª;
- -
- uno o varios submódulos de teclado y pantalla de acuerdo con la reivindicación 10ª; y
- -
- uno o varios submódulos de telefonía móvil de acuerdo con la reivindicación 11ª.
13. Un sistema para la gestión y control
electrónicos y automáticos de dispositivos eléctricos del hogar, de
acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7ª, 8ª, 9ª, 10ª, 11ª
y 12ª y utilizado para integrar el control de elementos de la red
eléctrica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3ª, 4ª,
5ª ó 6ª.
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