IT202100014573A1 - Sistema modulare per domotica - Google Patents

Description

Sistema modulare per domotica

CAMPO DELL'INVENZIONE

L?invenzione ha come oggetto un sistema modulare per domotica.

TECNICA ANTERIORE NOTA

Come noto, l?Internet of Things (IoT), ovvero la tecnologia che consente di dotare gli oggetti di uso comune presenti nelle abitazioni di dispositivi che ne consentono la comunicazione in rete locale o internet sta diventando un settore tecnologico sempre pi? rilevante.

Infatti, gli analisti finanziari concordano sul fatto che l?IoT ? uno tra i settori che far? registrare la maggiore crescita nei prossimi anni. Si noti che, nell?immaginario dell?utente ? ormai quasi scontato interagire con oggetti che ?dialogano? tra loro (input/output di dati) e pertanto nasce la necessit? per molte aziende di rinnovare/ampliare la propria gamma di prodotti rendendoli ?smart? nel senso sopra descritto.

I dati provenienti da smart objects permetteranno di far comprendere le necessit?, le preferenze e le abitudini dell?utente, fino a poter fornire delle offerte mirate, abbandonando cos? i vecchi e classici meccanismi basati sullo studio dei bisogni di un campione medio di clienti. Si arriver? cos? ad avere il giusto prodotto, ad un preciso target e al momento opportuno.

Se ci fermiamo a riflettere, nella maggior parte delle abitazioni troviamo sistemi di uso comune, quali possono essere climatizzatori, telefoni, TV, elettrodomestici, ecc, nella maggior parte dei casi per? di tipo tradizionale. Tuttavia, tali sistemi di base possono rendere unico il proprio abitare, in base al grado di evoluzione, specializzazione, estensione ed impiego, unitamente alla presenza o meno di sistemi meno diffusi, come potrebbero esserlo sofisticati impianti audio-video, sistemi di antifurto, ecc.

I sempre pi? capillari mezzi di comunicazione e la condivisione di prodotti e filosofie, che fino a qualche anno fa non esistevano o apparivano come un futuro che si ipotizzava essere pi? proiettato in avanti, hanno aumentato esponenzialmente i modi di concepire l?abitare. Per venire incontro alla grande variet? di esigenze e abitudini delle persone, la risposta pu? esprimersi solamente in un sistema aperto e personalizzabile.

Scopo della presente invenzione ? pertanto quello di creare un sistema che consenta di trasformare una qualsiasi abitazione tradizionale in una SmartHome, mediante la sinergia tra le componenti hardware e software.

Ulteriore scopo dell?invenzione ? ottenere il controllo esteso e centralizzato di qualunque ambiente, quale che sia un?abitazione privata, piuttosto che un ufficio pubblico o un condominio intero.

Ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di ottenere il suddetto effetto in modo razionale ed economico.

BREVE RIASSUNTO DELL'INVENZIONE

Detti scopi vengono conseguiti con un sistema, le cui caratteristiche principali sono specificate nelle rivendicazioni allegate, da considerare parte integrante della presente descrizione.

La presente invenzione pertanto, si propone di raggiungere gli scopi sopra descritti mediante un sistema modulare per domotica applicabile ad un impianto elettrico associato ad un?unit? immobiliare e provvisto di una pluralit? di dispositivi elettrici, ove il suddetto sistema comprende almeno una centralina di controllo del sistema ed una pluralit? di moduli di controllo associabili ai suddetti dispositivi elettrici e configurati per comunicare con la suddetta centralina, i suddetti moduli di controllo essendo collegati in rete locale e/o tramite Internet alla centralina, ove la suddetta centralina ? programmabile ed ? operativamente collegata a detti moduli di controllo per l?invio agli stessi di comandi per il controllo dei rispettivi dispositivi elettrici e/o la ricezione da detti moduli di segnali elettrici correlati a parametri di controllo del sistema;

caratterizzato dal fatto che ciascuno dei suddetti moduli di controllo comprende almeno due schede elettroniche connesse tra loro, ove la prima scheda elettronica comprende un modulo di collegamento alla centralina uno stadio di alimentazione che utilizza regolatori lineari LDO per ottenere un secondo livello di tensione operativa per alimentare il suddetto modulo di collegamento alla centralina, mentre la seconda scheda elettronica comprende uno stadio primario di alimentazione che utilizza un convertitore AC/DC per trasformare la corrente da alternata a continua ad un primo livello di tensione operativa per alimentare attuatori e/o sensori associati alla funzione dello specifico modulo.

Tra i vantaggi dell?invenzione si pu? annoverare il fatto che la presente invenzione consente di rispondere alle esigenze di diversi tipi di utenti:

- chi ha poco tempo o risorse per tenere sotto controllo i consumi della propria casa;

- chi trascorre lunghi o brevi periodi lontano da casa, ma che desidera comunque tenere sotto controllo la propria abitazione;

- proprietari di animali che desiderano poter monitorare i loro amici;

- portatori di handicap, i quali possono essere coadiuvati nello svolgimento di alcune azioni potenzialmente difficoltose (es. apertura finestre/tapparelle);

- utenti appassionati di tecnologia e novit? e che desiderano rendere la propria abitazione pi? moderna e funzionale, senza scendere ad eventuali compromessi estetici o a interventi che comporterebbero modifiche strutturali dei propri appartamenti, investendo tempo e denaro.

Il sistema secondo la presente invenzione ? altamente personalizzabile quindi pu? rivolgersi davvero a chiunque, senza limitarsi ad uno specifico target di pubblico.

Nella presente descrizione con l'espressione unit? immobiliare si pu? intendere, a seconda dei casi, un appartamento, un ufficio o anche un intero condominio.

BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell?invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata che segue con l?ausilio delle unite tavole di disegno in cui:

- la figura 1 rappresenta un prototipo di un modulo ON/OFF applicabile all'invenzione;

- la figura 2 rappresenta schematicamente una realizzazione del sistema domotico dell'invenzione;

- la figura 3 rappresenta schematicamente la configurazione tipica di un modulo per la realizzazione del sistema domotico dell'invenzione;

- la figura 4 rappresenta uno schema circuitale del sistema Wi-Fi dell'invenzione;

- la figura 5 rappresenta uno schema circuitale del sistema ON/OFF dell'invenzione;

- la figura 6a rappresenta uno schema a blocchi di un sistema a RF di tipo shield con centralina Raspberry PI;

- la figura 6b rappresenta uno schema a blocchi di un sensore antiallagamento completo di propri mezzi di alimentazione e comunicazione;

- la figura 7 rappresenta un disegno schematico del microcontrollore Atmega328P dotato di tutta la componentistica di contorno ed utilizzato nel sistema dell?invenzione;

- la figura 8 rappresenta un disegno schematico di connessione del modulo RF TANGO-24PA (a sinistra) e del cryptochip ATECC608A (a destra) utilizzato nel sistema dell?invenzione;

- la figura 9 rappresenta un?interfaccia relativa ad un sensore antiallagamento utilizzato nel sistema dell?invenzione; e

- la figura 10 rappresenta un sistema UPS basato su integrato LTC4040 utilizzato nel sistema dell?invenzione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI ALCUNE FORME DI REALIZZAZIONE DELLA PRESENTE INVENZIONE

L?invenzione verr? ora descritta con iniziale riferimento alla figura 2 che illustra schematicamente una realizzazione del sistema domotico dell'invenzione, globalmente indicato con il riferimento numerico 10.

In linea generale si osserva che, il sistema 10 dell?invenzione ? nato per la casa ed ? sostanzialmente costituito da una centralina 20 connessa ad internet, la quale raccoglie informazioni e controlla una serie di dispositivi (o moduli) secondari distribuiti nei vari angoli della casa. La centralina 20 ? costantemente connessa in rete tramite modem Wi-Fi 30 (figura 4), o tramite cavo Ethernet, mentre i dispositivi sono connessi alla rete attraverso la centralina che li riconosce, li autorizza e scambiano segnali (in comunicazione cifrata). A monte del sistema domestico vi ? un cloud 100, che ? il cervello di tutto il sistema. Per consentire la gestione ottimale della propria abitazione, si prevede un software corredato, particolarmente semplice ed intuitivo, che permette anche all?utente meno esperto di interagire pienamente con il sistema 10, che ? interamente connesso ad Internet. Si sottolinea che la centralina 20 pu? essere un oggetto esterno (come lo pu? essere un modem), mentre i dispositivi secondari sono progettati per restare nascosti ed essere installati all?interno di una cassetta portafrutti standard, in completa simbiosi con l?impianto gi? esistente, ma che da quel momento consentiranno l?automazione domestica, a seconda delle varie utenze che si vogliono automatizzare, per asservire diverse funzioni di efficientamento e controllo. Altra caratteristica importante ? che il sistema ? modulare, cio? ? possibile aggiungere dispositivi nel tempo senza dover riconfigurare l?intero impianto, permettendo di ?costruire? l?impianto domotico con tempi e modalit? scelte dall?utente.

La semplicit? di installazione e la perfetta integrazione con un impianto esistente sono due degli aspetti chiave e innovativi del sistema dell?invenzione. I dispositivi realizzati e gi? prototipati hanno delle dimensioni contenute e non necessitano di cablaggi invasivi, grazie all?utilizzo della connessione wireless o a radio frequenza (RF); sono facilmente installabili, ovvero di tipo plug&play, e, dunque, non prevedono l?apporto di grosse modifiche all?impianto preesistente.

La gamma di dispositivi che costituiscono il sistema dell?invenzione permette di realizzare in una qualunque abitazione (esistente e di nuova costruzione) una domotica a basso costo, a bassa intrusivit? e di facile installazione (user friendly), con l?obiettivo di realizzare una casa intelligente, efficiente dal punto di vista energetico, controllabile da qualsiasi luogo ed in qualunque momento.

Nello specifico, i dispositivi sono stati realizzati con dimensioni tali da essere compatibili con quelle di un frutto standard presente in qualunque punto luce: in questo modo ? possibile ottenere un sistema domotico che eviti qualsiasi tipo di lavoro di installazione esterno all?area stessa del frutto, che garantisca un?estrema facilit? di cablaggio senza essere affatto invasivo. Queste qualit? abbinate alla semplicit? di configurazione dei dispositivi tramite software embedded ed al basso costo degli stessi, risultano una combinazione ideale per la diffusione di intelligenza domotica nelle abitazioni.

In figura 1 ? possibile visionare uno dei prototipi costruiti e gi? funzionanti.

A titolo esemplificativo e non limitativo dell'invenzione si sottolinea che la centralina 20 ? basata su una carrie Board per Raspberry PI balenaFin v1.1 (figura 6a). La comunicazione con i moduli RF ? gestita da un modulo basato su chip Nordic Semiconductor nRF24L01+. La comunicazione ad alto livello tra i moduli (Wi-Fi) si basa sul protocollo MQTT (Message Queuing Telemetry Transport), la cui sicurezza ? affidata a SSL, mentre per la comunicazione RF2.4, il sistema ? basato sul protocollo MySensors.

Nella centralina 20 sono presenti anche un modem 3G (o superiore) e un?unit? UPS per garantire una ridondanza nella connettivit? in caso di necessit?.

L?enrolling e la successiva gestione ed utilizzo di ogni dispositivo ? demandata ad OpenHab versione 3.0.1 (o successiva).

Il cloud 100 ? progettato per consentire in modo agevole e sicuro la connessione dall?esterno (ad esempio tramite app 120), nonch? l?interconnessione tra diverse realt? IoT, fungendo quindi da un contenitore per oggetti di varia natura, oppure, per visualizzarla in modo pi? intuitivo, fornendo pertanto una proiezione virtuale della propria casa, dove le varie stanze contengono gli oggetti che possono essere monitorati e controllati e quindi anche interagire tra di loro. Ad esempio, il condizionatore IoT potr? essere momentaneamente spento qualora il consumo totale abbia superato una soglia prefissata.

Il sistema ? progettato per poter essere telegestito (se richiesto dall?utente), ed aggiornato on-air (inclusi i moduli) tramite un cloud personale, ad uso esclusivo dell?utente, oppure delegando a piacimento determinate funzioni ad un cloud centralizzato, gestito a livello aziendale. Il sistema possiede anche il supporto cloud per il backup delle impostazioni. Inoltre, tramite questo supporto sar? possibile ottenere statistiche di vario tipo, ad es. quanto si ? risparmiato con lo spegnimento automatico delle luci o quali lampadine stanno arrivando a fine ciclo di utilizzo o altro.

Il framework cloud, di tipo Infrastructure-as-a-Service, supporta meccanismi avanzati per la gestione della comunicazione e della configurazione software di centralina e moduli, e prevede la capacit? di stabilire in modo specifico e puntuale dove far eseguire determinate attivit?, come per esempio gli aggiornamenti over-the-air, la riconfigurazione di parametri a runtime, le logiche di monitoraggio e controllo sulla base di regole, le attivit? di analytics per l?estrazione di dinamiche di uso/consumo, etc. Questo significa che le si pu? fare eseguire sui moduli, piuttosto che sulla centralina, per andare infine a spostarle su un?istanza Cloud, eventualmente in hosting presso un provider riconosciuto.

Il software, tramite una interfaccia grafica (UI) semplice ma ricca di opzioni, disponibile anche per tablet e cellulari 110, rende possibile impostare le logiche di comando (per esempio, se prevista pioggia abbassare le serrande) e configurare scenari e modalit? di utilizzo dell?impianto. Tra l?altro ? supportata la rilevazione della posizione rispetto alla planimetria (tramite NFC del cellulare), che consente di caricare direttamente la vista dell?UI relativa alla stanza, senza richiedere all?utente di navigare tra i menu. Per via della modularit? del sistema, ? inoltre possibile aggiungere e riconfigurare in qualsiasi momento nuovi dispositivi o moduli: essi verranno automaticamente rilevati dall?unit? centrale che, tramite menu a pop-up chiede all?utente di inserire un?etichetta (ad esempio, lampadario, abat jour, ecc.), e l?ambiente in cui essi si trovano (ad esempio, cucina, salone, ecc.). Da quel momento in poi sar? possibile inserire il dispositivo all?interno delle configurazioni dei vari scenari.

I dispositivi, o moduli, del sistema sono costituiti principalmente da due parti: l?attuatore e l?interfaccia di comunicazione.

L?unit? centrale o centralina 10 ? costituita da un Single-Board Computer dotata di touch panel e GUI (graphic user interface) dedicata. La comunicazione tra i moduli e la centralina 10 avviene tramite protocolli Wi-Fi a 2.4Ghz o RF garantiti da un ricetrasmettitore commerciale di tipo ESP32-PICO-D4. Esso garantisce diverse porte di I/O, sistemi ADC e DAC integrati e la possibilit? di utilizzare diversi protocolli wired (SPI, UART, I2C, I2S, Two-Wire ecc.) e wireless (Wi-Fi, Bluetooth?, infrarosso). Nello specifico l'ESP32-PICO-D4 ? un modulo System-in-Package (SiP) basato su ESP32, che fornisce funzionalit? complete Wi-Fi e Bluetooth? ed integra una flash SPI da 4 MB.

Le caratteristiche principali del modulo ESP32-PICO-D4 sono riassunte nella tabella 1:

Il modulo ESP PICO D4 costituisce l?elemento centrale di tutti i dispositivi Wi-Fi. Attorno ad esso sono inseriti tutti i componenti necessari per lo sviluppo dei vari tipi di dispositivi.

Come illustrato schematicamente in figura 3, tutti i dispositivi sono costituiti da due board (schede elettroniche) connesse tra loro tramite connettore a 90? in cui la prima board comprende, oltre al modulo Wi-Fi, la sezione di matching per l?antenna integrata, lo stadio di alimentazione/conversione da 5 V a 3.3 V e la componentistica per l?utilizzo degli I/O, ADC, seriale, etc. Questa board ? comune a tutti a dispositivi.

La seconda board si diversifica a seconda della tipologia di utilizzo. In generale questa comprende uno stadio di alimentazione che converte la tensione di rete a 5V DC, eventuali attuatori e/o sensori con la componentistica associata (rel?, optoisolatori, sensori di umidit? e temperatura ecc.), il connettore per il cablaggio nel frutto. Lo stadio di alimentazione utilizza un convertitore AC/DC HLK-PM01 commerciale di dimensioni ridotte, certificato, che trasforma la corrente da alternata a continua, con una tensione di 5 V. Un ulteriore stadio di alimentazione utilizza regolatori lineari LDO (Low-Dropout Regulator) per ottenere un secondo livello di tensione operativa (3.3 V) utile all?alimentazione del modulo ESP PICO D4.

La parte di attuazione/sensoristica varia da modulo a modulo.

Tutti i componenti elettronici utilizzati sono dispositivi commerciali reperibili on line e certificati dai vari produttori. ? stato svolto un lavoro di ingegnerizzazione nella realizzazione dei PCB e nella loro disposizione spaziale garantendo che le dimensioni di ogni singolo dispositivo siano sufficientemente ridotte e la geometria compatta al punto da poter essere installati direttamente in cassetta di derivazione, o all?interno di una placchetta porta frutti (sfruttando lo spazio di uno o due moduli, a seconda del dispositivo), non modificando cos? in alcun modo l?estetica dell?ambiente. Allo stesso modo ? stato garantito l?isolamento tra la parte in AC e la parte a bassa tensione DC e la progettazione del layout ? stata ottimizzata per contenere lo spazio mantenendo per? le distanze necessarie alla sicurezza del dispositivo. Per l?installazione dei dispositivi non sar? necessario modificare o ricablare l?impianto preesistente evitando cos? lavori di rifacimento invasivi, con le difficolt? che ne conseguono. Il sistema ? progettato per essere installato da un qualsiasi elettricista, in un impianto nuovo o precedentemente realizzato, ed in qualunque fase pu? essere configurato direttamente dall?utilizzatore, consentendo cos? un notevole risparmio in termini economici e di tempo. Infine, il sistema montato ?a zainetto? sull?impianto di base risulta essere fault-tolerant, ovvero, in caso di malfunzionamento del dispositivo, le caratteristiche funzionali dell?impianto preesistente permangono inalterate (per cui, a titolo di esempio, accendere la luce risulta possibile anche in presenza di guasti).

Le tipologie di moduli previsti nel sistema sono:

- ON/OFF luci 40

- Termoigrometro 50

- Presa comandata e monitoraggio consumi 60

- Sistema anti-allagamento 70

- Sistema controllo caloriferi 80.

Per quanto riguarda il modulo ON/OFF 40 (figura 5), esso si integra con i dispositivi di comando luci gi? presenti nell?impianto elettrico di casa. La modalit? di inserzione sul preesistente sfrutta il concetto tipico di deviatore, permettendo al resto del sistema originario di lavorare autonomamente. Grazie al modulo ON/OFF si ottiene la completa automazione del comando luci, potendo accendere o spegnere la luce comodamente seduto sul divano, o addirittura quando ci si trova fuori casa. Inoltre, il modulo ON/OFF tramite una lettura effettuata con un optoisolatore, rileva lo stato della luce a valle, indipendentemente dal fatto che sia stata controllata con il classico bottone o con il dispositivo. In questo modo si pu? intervenire anche quando si ? fuori casa sul punto luce rimasto acceso per distrazione.

Quando modulo ON/OFF 40 ? abbinato alla suite software, esso garantisce la possibilit? di gestire scenari di vario tipo, impostando modalit? e funzionamento tramite semplici regole selezionabili via software. Si pensi a combinazioni legate alla multimedialit?, ad esempio durante la visione di un film, o logiche di risparmio ed ottimizzazione in cui si possono spegnere tutte le luci gestite dal modulo ON/OFF 40, con un semplice tocco sullo smartphone 110. Dal punto di vista tecnico, oltre al modulo Wi-Fi 30 comune a tutti i dispositivi, ? presente un primo optoisolatore, che separa galvanicamente il controllo del rel? dal rel? stesso, mentre un secondo optoisolatore consente di rilevare in ogni momento lo stato dell?utenza, anche se modificata dall?interruttore preesistente (ritorno di stato).

Il modulo termoigrometro permette di monitorare in tempo reale la temperatura e l?umidit? di ogni ambiente domestico, consentendo cos? all?unit? centrale di regolare o attivare eventuali apparati di climatizzazione/riscaldamento, se il sistema ? dotato dei moduli climatizzatore e/o caldaia. L?hardware ? costituito dalle sezioni di alimentazione e controllo a microcontrollore ESP PICO-D4, gi? menzionate, per? riposizionate in modo da esporre il sensore di temperatura e umidit? al clima interno alla stanza.

L?invenzione prevede ulteriormente un modulo per presa comandata con controllo dei consumi.

Tale soluzione permette di gestire la massima potenza impiegata e di scollegare automaticamente, in caso di sovraccarico, gli elettrodomestici meno importanti; in particolare ? possibile, tramite il software di gestione, realizzare logiche ad hoc per lo sfruttamento degli stessi elettrodomestici in orari tariffari convenienti per l?utenza, cos? da massimizzare il risparmio nell?utilizzo degli elettrodomestici. In tale modo ? inoltre possibile stipulare contratti con potenza massima impegnata minore e dunque costi ridotti.

Si sottolinea che con questo modulo diventano smart anche tutti gli altri elettrodomestici di vecchia generazione, perch? controllabili da remoto, o gestiti dal sistema.

L?utente pu? verificare il consumo totale delle singole linee controllate e decidere di modificare la priorit? tra le stesse, tramite una serie di regole definite dall?utente nell?interfaccia software. L?interfaccia permette la realizzazione di logiche di utilizzo senza la necessit? di alcuna conoscenza di programmazione. Tutta la configurazione ? infatti svolta tramite comodi percorsi guidati che aiutano l?utente a selezionare le opzioni pi? adeguate. L?utente pu? risparmiare temporizzando l?attivazione dei carichi energivori in funzione delle migliori fasce orarie di acquisto dell?energia. Configurando gli attuatori/presa del sistema controllo carichi ? possibile impostare delle temporizzazioni per attivare i carichi ad orari prestabiliti. Qualora fosse necessario ? sempre possibile riattivare immediatamente l'elettrodomestico che ? stato sganciato.

Grazie all?attuatore con sensore di consumo ? possibile accedere (oltre che ai consumi) anche alla diagnostica utilizzando il misuratore di carico, per cui ? anche possibile verificare un assorbimento anomalo da parte del carico ed intervenire, interrompendo l?alimentazione solo per il carico in questione. In tale maniera si va ad aumentare anche la sicurezza elettrica, componente fondamentale degli impianti.

Per contro, un comune misuratore da quadro elettrico disponibile in commercio monitora il consumo globalmente e non localmente, non permettendo di identificare chiaramente i singoli consumi, cosa che ? invece possibile effettuare con un monitoraggio diffuso per la casa.

Il sistema di supervisione ? necessario per l?analisi dei contratti di fornitura e per effettuare il controllo continuo della congruit? dell?ottimizzazione fatta. Inoltre, il sistema pu? provvedere a generare eventuali segnalazioni all'utente o ai servizi di teleassistenza.

La domotica aggiunta potr? dunque aiutare a coordinare interventi di manutenzione ordinaria, segnalando eventuali anomalie e indicando lo stadio di vita delle luci, aiutando a risparmiare sia a livello economico che a livello di manutenzione. Questa opzione trova massima espressione in grandi residenze, condomini o uffici. Dal punto di vista tecnico sono presenti, oltre al modulo Wi-Fi, anche un rel? da 16A ovvero omologato per coordinarsi con le normali prese di casa, ed un modulo per la lettura della corrente e dunque del consumo istantaneo della presa.

L?invenzione prevede ulteriormente un modulo per il controllo dei caloriferi.

Il modulo ? costituito da pi? dispositivi semplici, il cui principale ? un?elettrovalvola bistabile pilotata da un microcontrollore. Il sistema completo presenta un numero di elettrovalvole pari a quello dei termosifoni, un termoigrometro per ogni stanza dove ? presente un termosifone ed un cronotermostato. Il dispositivo ? alimentato da una batteria a lunga durata per consentire l?installazione anche dove non sia previsto un punto luce, inoltre sono considerati meccanismi di energy harvesting (per esempio, turbine) che sfrutterebbero il flusso di acqua per ricaricare le batterie.

La centralina e i dispositivi comunicano tramite RF 2.4GHz cifrata. Nella pratica, la centralina riceve i dati provenienti dai vari sensori di temperatura distribuiti per casa e, sulla base di questi dati controlla in modo puntuale ed efficiente le elettrovalvole per garantire la corretta temperatura in ogni singola stanza, poich? ogni elettrovalvola ? connessa alla mandata di acqua calda dei singoli caloriferi.

In caso di malfunzionamento, il sistema prevede un by-pass di tipo manuale.

L?invenzione prevede ulteriormente un modulo anti-allagamento.

Come per il sistema di controllo caloriferi, anche questo ? costituito da una combinazione di dispositivi. In questo caso si avranno un sensore di pioggia (sensibile agli schizzi d?acqua) e un?elettrovalvola bistabile installata a valle o a monte del rubinetto presente nella tubatura principale che porta acqua all?appartamento.

Questi dispositivi sono dotati di batteria a lunga durata; la centralina e i dispositivi comunicheranno tramite RF 2.4GHz cifrata. In caso di allagamento, il sensore di pioggia comunica l?informazione alla centralina, la quale invier? un segnale all?elettrovalvola suddetta per chiudere la mandata.

Il sistema dell?invenzione, come gi? menzionato, ? caratterizzato da due sistemi di comunicazione: RF2.4 e Wi-Fi. La scelta dei due sistemi ? dipesa dal fatto che si ? preferito utilizzare il Wi-Fi per i dispositivi alimentati dalla rete elettrica, considerate le sue caratteristiche di sicurezza ed affidabilit?; mentre per quei dispositivi che sono alimentati a batteria ? stata preferita la comunicazione RF perch? energeticamente pi? vantaggiosa. Questi ultimi dispositivi sono anche associati a quelli di allerta (p. es., sensori di allagamento posizionati sotto i lavandini), poich? la batteria alimenta anche in caso di interruzioni di corrente.

I dispositivi che si basano principalmente sul Wi-Fi sono, ad esempio, i seguenti:

- ON/OFF (accensione/spegnimento luci)

- termoigrometro

- gestione climatizzatore

- controllo caldaia

- controllo Elettrovalvola riscaldamento

- centralina

Alcuni dispositivi che useranno la comunicazione RF possono essere i seguenti:

- sensore allagamento

Per garantire la possibilit? di domotizzare oggetti anche nel caso di assenza di una connessione diretta alla rete elettrica, sono stati realizzati delle versioni dei dispositivi a radio frequenza. Questo perch? tale tipo di comunicazione risulta ottimizzata in termini di consumi energetici, cos? da poter essere alimentata anche da sistemi a batteria. Nello specifico tali sistemi utilizzano un modulo tango TANGO-24PA con antenna integrata sul PCB, ovvero un modulo trasmettitore RF a 2,4GHz prodotto dalla Talon Communications, Inc. Tale dispositivo ? montato sia sul device che realizza l?attuazione o la lettura dei sensori, sia sulla centralina (in questo caso una Raspberry PI), tramite shield dedicato. Un esempio degli schematici prodotti per tale tipo di sistemi sar? riportato a seguire.

Nello specifico nella figura 6a ? visibile lo schema a blocchi relativo allo shield RF per la Raspberry PI, dotato di sistema UPS a batteria basato su integrato LTC4040 della Analog Devices, chip di crittografia ATECC608A (figura 8), che integra il protocollo di protezione ECDH (Elliptic Curve Diffie Hellman), ovvero un metodo ultra-sicuro per fornire una chiave per la crittografia/decrittografia, insieme all'autenticazione ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm) per l'IoT, e modulo RF TANGO-24PA.

Nella figura 6b ? visibile un sensore antiallagamento dotato di sistema a batteria e modulo RF simili ai precedenti e microcontrollore ATmega338P come cuore di sistema (figura 7). L?interfaccia di comunicazione relativa al sensore antiallagamento utilizzato nel sistema dell?invenzione ? rappresentata in figura 9.

Come ? possibile notare la comunicazione del sistema UPS basato su integrato LTC4040 (figura 10) e del cryptochip con i sistemi centrali (Raspberry per la centralina e Microcontrollore ATmega328P nel caso del device di sense o attuatore) avviene tramite bus I2C, mentre il sistema RF Tango comunica tramite SPI e UART.

Ovviamente, all?invenzione cos? come descritta potranno essere apportate modifiche o migliorie dettate da motivazioni contingenti o particolari, senza per questo uscire dall?ambito dell?invenzione come sotto rivendicata.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI

1. Sistema modulare per domotica (10) applicabile ad un impianto elettrico associato ad un?unit? immobiliare e provvisto di una pluralit? di dispositivi elettrici, ove il suddetto sistema (10) comprende almeno una centralina (20) di controllo del sistema ed una pluralit? di moduli di controllo associabili ai suddetti dispositivi elettrici e configurati per comunicare con la suddetta centralina (20), i suddetti moduli di controllo essendo collegati in rete locale e/o tramite Internet alla centralina (20), ove la suddetta centralina (20) ? programmabile ed ? operativamente collegata a detti moduli di controllo per l?invio agli stessi di comandi per il controllo dei rispettivi dispositivi elettrici e/o la ricezione da detti moduli di segnali elettrici correlati a parametri di controllo del sistema (10),

caratterizzato dal fatto che ciascuno dei suddetti moduli di controllo comprende almeno due schede elettroniche connesse tra loro, ove la prima scheda elettronica comprende un modulo di collegamento alla centralina (20) e uno stadio di alimentazione che utilizza regolatori lineari LDO per ottenere un secondo livello di tensione operativa per alimentare il suddetto modulo di collegamento alla centralina (20), mentre la seconda scheda elettronica comprende uno stadio primario di alimentazione che utilizza un convertitore AC/DC per trasformare la corrente da alternata a continua ad un primo livello di tensione operativa per alimentare attuatori e/o sensori associati alla funzione dello specifico modulo.

2. Sistema (10) come alla rivendicazione 1, in cui ? previsto un modulo ON/OFF (40) per ognuna delle luci dell?unit? immobiliare da controllare e che agisce su un deviatore per consentire al resto del sistema di lavorare autonomamente, ove il suddetto deviatore ? azionabile da remoto.

3. Sistema (10) come alla rivendicazione 2, in cui il modulo ON/OFF (40) prevede un primo optoisolatore per separare il sistema di controllo del deviatore dal deviatore stesso ed un secondo optoisolatore per rilevare lo stato della luce a valle dell?optoisolatore stesso per comunicarlo alla centralina (10).

4. Sistema (10) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui ? presente un modulo che opera come termoigrometro (50) per monitorare in tempo reale la temperatura e l?umidit? di ogni ambiente domestico, al fine di consentire alla centralina (20) di regolare il funzionamento di apparati di climatizzazione o riscaldamento presenti nell?unit? immobiliare, ove il suddetto termoigrometro (50) prevede almeno un sensore di temperatura e un sensore di umidit?.

5. Sistema (10) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui ? presente un modulo dotato di un sensore per la rilevazione dei consumi elettrici di ogni presa all?interno dell?unit? immobiliare, in modo tale da rilevare dati di consumo elettrico associati ad ogni presa ed inviarli alla centralina (10) a fini di monitoraggio consumi elettrici.

6. Sistema (10) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui ? previsto un modulo di controllo anti-allagamento (70), ove il suddetto modulo di controllo anti-allagamento comprende almeno un sensore di pioggia ed un?elettrovalvola bistabile installata a valle o a monte del rubinetto presente nella tubatura principale che porta acqua all?unit? immobiliare.

7. Sistema (10) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui ? previsto un modulo di controllo caloriferi (80) ove il suddetto modulo di controllo caloriferi (80) presenta, per ogni calorifero un elettrovalvola bistabile connessa alla mandata di acqua calda del rispettivo calorifero, un termoigrometro per ogni stanza dove ? presente un calorifero ed un cronotermostato per fornire dati di temperatura e umidit? alla suddetta centralina (20) in modo tale da poter controllare ogni elettrovalvola di ogni calorifero secondo un programma prestabilito.

8. Sistema (10) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui i dati forniti alla suddetta centralina (20) sono forniti ad un cloud (100) accessibile tramite dispositivi portatili individuali (110) per consentire il controllo da remoto da parte degli utenti del sistema (10).

9. Sistema (10) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui i dispositivi elettrici sono progettati per restare nascosti ed essere installati all?interno delle cassette portafrutti standard in modo da integrarsi con l?impianto elettrico preesistente.

10. Sistema (10) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il suddetto sistema prevede una comunicazione Wi-Fi tra la centralina (20) di controllo ed i dispositivi elettrici alimentati da rete elettrica ed una comunicazione di tipo RF2.4 Fi tra la centralina (20) di controllo ed i dispositivi elettrici alimentati da batteria.