ES2255835B1 - Sistema modular de control inteligente y conexionado para instalacion domotica. - Google Patents

Sistema modular de control inteligente y conexionado para instalacion domotica. Download PDF

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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.
Objeto de la invención
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.
Campo de la invención
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.
Antecedentes de la invención
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.
Descripción de la invención
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.
Descripción de los dibujos
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.
Realización preferente de la invención
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:
1.-
El punto de control interroga al sistema domótico en busca de dispositivos existentes, conectados a la red de comunicaciones del sistema domótico;
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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.
Módulo base de control inteligente
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.
Submódulo de accionadores y control de cargas
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.
Submódulo de sensores y radiofrecuencia
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.
Submódulo regulador de potencia eléctrica (dimmer)
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).
Submódulo de teclado y pantalla
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.
Submódulo de telefonía móvil
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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