MX2013000410A - Sistema centralizado para controlar equipos eléctricos y eléctronicos. - Google Patents

Abstract

El sistema centralizado es un sistema de control para casas digitales el cual hace que su funcionamiento se realice por medio de equipos eléctricos y electrónicos utilizando cableado de cobre convencional en las construcciones para el manejo de los equipos y manejo de los apagadores, cuenta con una computadora la cual tiene la finalidad de contener y ejecutar el software informático que es el encargado de los comandos que ejecutarán lo módulos para controlar los aparatos y equipos electrónicos conectados a internet por medio de Ethernet o WIFI logrando una conexión principal por medio de un dispositivo móvil que tiene la finalidad de ejecutar las instrucciones que desea el usuario.

Description

SISTEMA CENTRALIZADO PARA CONTROLAR EQUIPOS ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS DESCRIPCIÓN OBJETO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un sistema centralizado para controlar equipos y sistemas eléctricos y electrónicos, desde un dispositivo móvil y la ventaja del sistema es que permite controlar a los módulos conectados al sistema por medio de los módulos apagadores, en ausencia de la interfaz DMX que se utilizan actualmente dando ventajas debido a que el control se hace de manera directa por medio de equipos móviles.

ANTECEDENTES X10 México.com es una empresa mexicana que se dedica a la venta de productos de la marca Estadounidense Power House que fabrica dispositivos para el control y automatización de aparatos eléctricos y electrónicos utilizando el protocolo x10, X10 es un protocolo de comunicaciones para el control remoto de dispositivos eléctricos. Utiliza la línea eléctrica (220V o 110V) para transmitir señales de control entre equipos de automatización del hogar en formato digital.

Las señales de control de X10 se basan en la transmisión de ráfagas de pulsos de RF (120 kHz) que representan información digital. Estos pulsos se sincronizan en el cruce por cero de la señal de red (50 Hz ó 60 Hz). Con la presencia de un pulso en un semiciclo y la ausencia del mismo en el semiciclo siguiente se representa un ?' lógico y a la inversa se representa un ?'. A su vez, cada orden se transmite 2 veces, con lo cual toda la información transmitida tiene cuádruple redundancia. Cada orden involucra 11 ciclos de red (220 ms para 50 Hz y 183,33, para 60Hz).

Bticino, productor y distribuidor de tecnología en accesorios eléctricos y soluciones en iluminación, que desarrollo MY HOME que es un sistema de automatización domestica capaz de ofrecer soluciones requeridas en las viviendas.

La característica común de todos los aparatos de MY HOME es el empleo de la misma tecnología instalativa, basada en el bus digital SCS, que permite crear una sinergia entre los diversos componentes del sistema según la elección y las exigencias del usuario.

Insteon fue desarrollado por SmartLabs Technology, Inc. Fundada en 1992 cuyos laboratorios se encuentran en California, E.U.A. La tecnología que utiliza Insteon es basada en el uso de cableado eléctrico y la radio frecuencia, que permiten a Insteon tener el control remoto inalámbrico de todos los componentes, como la iluminación y todas las aplicaciones eléctricas de una casa, departamento u oficina.

Solicitud de Patente MXPA03011469A: Sistema domestico de comunicación operando en red y método para la comunicación usando el mismo. El cual describe un sistema domótico de comunicación operado en red y método para comunicación usando el mismo, el cual incluye un aparato principal para controlar una pluralidad de aparatos periféricos en red en la casa al dar entrada a una señal de control desde el exterior, y para dar salida a la información de estado del aparato periférico controlado, un aparato extemo para dar entrada a las señales de control para controlar la pluralidad de aparatos periféricos desde una gran distancia, y un servidor Web para transmitir la entrada de señal de control desde el aparato externo al aparato principal a través de internet, y para recibir la información de estado del aparato periférico de acuerdo a la señal de control transmitida, almacenaje, monitoreo de la misma y proporcionar él mismo al aparato externo. Lo que se realiza apegado al IEEE 1394 y IEC 61883 para realizar el control de los aparatos periféricos en red en el hogar a través de un aparato principal. La patente US20060244622 se refiere a un dispositivo de control de lamparas LED y que cuentan con 5 líneas de conexión (24V, GND y 3 de señal RGB), tanto en su entrada como en su salida, dicho dispositivo está diseñado principalmente con componentes electrónicos analógicos lo que lo caracteriza por tener 3 osciladores independientes para controlar la intensidad de las lámparas de LED este dispositivo requiere de un controlador DMX para recibir la señal de control.

A diferencia del dispositivo que estamos diseñando, controla lámparas de LED que funcionan con 4 líneas de conexión (12V RGB), de esta forma se reduce la cantidad de cable que se utiliza en la instalación. El diseño electrónico del dispositivo cuenta con un microprocesador que realiza varias tareas, una de ellas es la generación de 3 salidas PWM (Modulación de Ancho de Pulso), y de esa forma se genera el control de los transistores de potencia.

El diseño de la tarjeta tiene la característica de aprovechar al máximo el voltaje y corriente aplicado a las lámparas LED debido que en su etapa de potencia cuenta con 3 transistores tipo IGBT (del ingles insulated Gate Bipolar Transistor), lo que garantiza que la perdida de energía en forma de calor en los transistores al momento de operar será mínima.

Esto se debe a que estos dispositivos poseen las características de las señales de puerta de los transistores de efecto de campo con la capacidad de alta corriente y bajo voltaje de saturación del transistor bipolar, combinando una puerta aislada tipo FET para la entrada de control y un transistor bipolar como interruptor en un solo dispositivo. El circuito de excitación del IGBT, es como el de MOSFET, mientras que las características de conducción son como las del BJT.

Lo que permite que los disparadores de los transistores de la etapa de potencia sean pequeños, reduciendo el tamaño del diseño de la tarjeta, lo que caracteriza a la tarjeta por ser de tamaño reducido y lograr controlar altas corrientes, lo que se refleja en el control de una mayor cantidad de lámparas.

Otra de las ventajas de nuestra tarjeta es que por su diseño en la etapa de potencia logra controlar mayor número de lámparas y tiras de LED con mayor eficiencia, que el de la patente mencionada anteriormente que trabaja con componentes analógicos.

INVENCION Desarrollo de dimmer para controlar luminarias de LEDS RGB por medio de protocolo RS485 lo que elimina la necesidad de consolas de control para los colores de los LEDS RGB y desde el dimmer y nuestro sistema de control para Smartphones se puede realizar esto genera ahorro en las aplicaciones de iluminación decorativa por medio de LEDS.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La figura 1 es un diagrama a general a bloques de la forma en que se comunica el sistema centralizado para controlar equipos eléctricos y electrónicos, el cual comprende los siguientes elementos para su adecuado funcionamiento: 1. - Computadora / Servidor. 2. - Interfaz RS232 a RS485. 3. - Módulo RGB 4. - Módulo Persianas. 5.- Módulo Dimmer. 6.- Módulo Apagador. 8.- Ipod. 9. - Iphone. 10. - Laptop. 11. - Casa. 12 - Router.

En la figura 2 es un diagrama a bloques del módulo RGB (3) de cómo está conformado y cuáles son los componentes electrónicos para su adecuado funcionamiento: 14.- Conector de entrada de alimentación. 15.- Regulador de voltaje. 16 - Micro controlador. 17.- Conector de entrada de datos. 18 - Max485. 19.- Transistores driver. 20.- Transistores IGBT. 21.- Conector de Salida. 22 - Diodo Rectificador En la figura 3 se muestra una lámpara redonda con led full color y cuáles son los componentes que lo conforman: 23.- Conector de 4 entradas de alimentación. 24 - Lámpara de led full color.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención denominada sistema centralizado para controlar equipos eléctricos y electrónicos utilizando el cableado de cobre convencional en las construcciones para el manejo de los equipos y manejo de los apagadores que requieren de igual forma cable de cobre convencional lo que ahorra en su instalación al no requerir mano de obra altamente capacitada para su tendido, de esta manera los eléctricos con capacitación de nuestro sistema podrán incursionar en la prestación de servicios con mejor remuneración. Cuenta con una computadora (1) que realiza la tarea de servidor, el cual tiene la finalidad de contener y ejecutar el software informático principal que es desarrollado por la empresa, que es el encargado de generar los comandos que ejecutaran los Módulos RGB(3), Módulo persianas(4), Módulo Dimmer(5), para controlar los aparatos y equipos eléctricos y electrónicos, debiendo conectarse a internet por medio de Ethernet o WiFi, y de esa forma lograr una conexión local o remota desde un dispositivo móvil y de esta forma controlar los aparatos y equipos eléctricos y electrónicos.

El servidor (1) ejecuta un programa interno que se encarga de recibir peticiones vía HTTPS desde la Aplicación del iPhone, iPod, iPad, a través de una Red LAN (Local) o WAN (Internet).

Cuando el servidor (1) recibe las peticiones enviadas por alguno de los módulos, el software que se está ejecutando en el servidor (1) procesa las peticiones comparando con una tabla de direcciones de los módulos de control: RGB (3), Persianas (4), Dimmer (5).

El servidor (1) puede atender varios servicios al mismo tiempo solicitados por varios dispositivos móviles diferentes.

La interfaz RS232 a RS485 (2), está diseñada para recibir los comandos del puerto serial de la computadora, y realizar la conversión de estándares de RS232 a RS485 en formato de 2 hilos y viceversa, para realizar dicha tarea se utilizan los circuitos integrados MAX232 y el MAX485 donde ambos circuitos integrados son de la compañía Maxim Integrated Products, Inc, donde el primero convierte las señales de un puerto serie RS-232 a señales compatibles con los niveles TTL de circuitos lógicos, el segundo circuito convierte señales TTL de circuito lógicos en un bus de transmisión multipunto diferencial, ideal para transmitir a altas velocidades sobre largas distancias (35 Mbps hasta 10 metros y 100 Kbps en 1.200 metros) y por medio del cual se envía el comando recibido a los módulos, Módulo RGB(3), Módulo Persianas(4) y Módulo Dimmer(5). Y de la misma forma la interfaz RS232 a RS485 (2) convierte la señal de los comandos de respuesta de los módulos Módulo RGB(3), Módulo Persianas(4), Módulo Dimmer(5) y Módulo Apagadores(6) a la computadora (1) que hace la función de servidor.

El módulo RGB (3) realiza una tarea fundamental en la invención, debido a que está diseñado para controlar el encendido, apagado y dimmeo de los focos y lámparas de led, y cambio de color de las lámparas full color eliminando así la necesidad de consolas dmx para manejo de los colores en iluminación decorativa de esta manera el sistema es uno solo en manejo de colores y aplicación de control.

El modulo RGB (3), internamente contiene una tarjeta electrónica la cual está diseñada para controlar lámparas de led, monocromáticas o full color. Esta tarjeta está conformada por 4 bloques principalmente: alimentación, control, comunicación y de salida.

En el bloque de alimentación lo primero que se ubica es un conector de entrada de alimentación (14) tipo bornera macho de dos pines de conexión rápida, por medio del cual se introduce el voltaje de alimentación para que funcione la tarjeta. Seguido de este se encuentra un diodo rectificador (22) que polariza el voltaje de alimentación a la tarjeta y la protege en caso de una conexión errónea.

Posteriormente se encuentra un regulador de voltaje (15) de 5V, necesario para alimentar a los circuitos que conforman la tarjeta.

El bloque de control se encuentra conformado principalmente de un micro controlador (16) y es el corazón de la tarjeta, en él se carga el programa que hace el filtrado de los comandos, ejecutar la instrucción si es para ese módulo o la desecha en caso contrario, genera las señales para prender u apagar una lámpara por medio del bloque de salida y de la misma forma controlar las tres señales de PWM para generar el cambio de colores en las lámparas full color.

El bloque de comunicación está conformado principalmente por el circuito integrado Max485 (18), este circuito se encuentra configurado para recibir cualquier comando que se encuentre en el bus de datos, a través del conector de entrada de datos (17), el cual tiene dos pines asignando uno pin para recepción y otro para transmisión. El max485 (18) tiene un pin por medio del cual lo configura para funcionar como receptor o transmisor, este pin es manejado por el micro controlador (16), cuando el micro controlador recibe un comando para ese módulo ejecuta la instrucción y posteriormente activa el pin de transmisión del max485 (18), y de esta forma enviar el status en el que se encentra el módulo, seguido de esto el micro controlador (16) deshabilita el pin de transmisión del max485 (18) y este último queda configurado para seguir recibiendo los comandos que se encuentren en el bus de datos.

El bloque de salida esta conformado principalmente por 3 transistores IGBT (20), el micro controlador (16) genera 3 señales de salidas PWM y son introducidas a 6 transistores driver (19) que conforman la etapa de excitación a los transistores IGBT (20).

Una salida de señal PWM controla dos transistores driver (19) uno se encargan del corte y otro para la saturación del transistores IGBT (20), lo que garantiza la saturación de los transistores y aprovechamiento de la corriente que pasa por las lámparas, reduciendo de esta forma la perdida de energía en forma de calor en los transistores IGBT (20) al momento de operar.

Cada salida de los transistores IGBT se conecta al conector de salida (21), el cual es un conector tipo bornera macho de 4 pines, y en el pin sobrante se suministra 12Vcc para que se alimente la lámpara de led full color (24) a controlar.

La lámpara de led full color (24), cuenta con un conector de 4 entrada de alimentación (23), por medio del cual llegan los voltajes correspondientes a cada color a dimmear, en el pin 1 el voltaje del color rojo, en el pin 2 el voltaje del color verde, en el pin 3 el voltaje del color azul y en el pin 4 el voltaje de alimentación de 12Vcc.

Por lo tanto con el desarrollo de la aplicación en el celular y el módulo interfaz, se elimina el uso de las consolas dmx, debido a que la aplicación genera las instrucciones y las hace llegar a los módulos RGB, persianas y dimmer por medio del módulo interfaz y se cerciora que los módulos realicen los cambios indicados, cosa que no se puede realizar con las consolas dmx.

El módulo Persianas (4) está diseñado para controlar el encendido y apagado del motor de las persianas, y de esa forma manipular el sentido del giro del motor. El módulo Persinas (4) no es exclusivo para motor de persianas, con él se controlan sistemas eléctricos: motores para bombas de agua, chapas eléctricas, sistemas de apagado y encendido eléctrico y electrónico que trabajen con 120 Vac.

Módulo Dimmer (5) Está diseñado para controlar el dimmeo, encendido y apagado de luces con focos incandescentes principalmente, con él se controlan también: lámparas de led que incluyen balastros, lamparas de halógeno con o sin balastro, control de velocidad de taladros.

El Módulo Apagador (6) está diseñado para enviar de forma manual a los módulos RGB (3), módulo persiana (4) ó módulo Dimmer (5) el comando a ejecutarse sin necesidad de utilizar la computadora (1) o un dispositivo móvil, y de esta forma controlar la acción a realizar: dimmeo, apagado y encendido de luces, control de persianas, encendido y apagado de motores y apertura de chapas eléctricas.

Las ventajas de ia invención es de que esta solución incorpora el uso del protocolo de comunicación RS485 y nuestros productos electrónicos y los sistemas de control dan la ventaja de controlar la iluminación de LEDS RGB sin requerir consolas de control de colores adicionales a nuestros productos, lo que otorga una ventaja en instalación, operación y manejo de ambientaciones por los colores de RGB.

Nuestro sistema sera auto configurable por los usuarios de tal manera que no se requiere de visita de programadores de alto costo para dar de alta las operaciones de control, ya que el sistema lo dará de alta desde un correo que se generara desde nuestro laboratorio de desarrollo, esto dará ahorro significativo en la parte de instalación y programación de la casa.

Claims (9)

REIVINDICACIONES Habiendo descrito suficiente mi invención, considero como una novedad y por lo tanto reclamo como de mi exclusiva propiedad, lo contenido en las siguientes cláusulas:

1. Sistema centralizado para controlar equipos eléctricos y electrónicos caracterizado porque cuenta con una computadora que es el Servidor la cual tiene la finalidad de contener y ejecutar un software informático principal, dicho software es el encargado de generar los comandos que ejecutaran los Módulos; cuenta con un modulo RGB, para el encendido y apagado de las luces y lámparas LED's; un modulo Persianas(4), para controlar el motor de apertura y cierre de las persianas; un módulo Dimmer(5), para controlar los aparatos y equipos eléctricos y electrónicos, debiendo conectarse a internet por medio de Ethernet o WiFi, y de esa forma lograr una conexión local o remota desde un dispositivo móvil.

2. Sistema centralizado para controlar equipos eléctricos y electrónicos de conformidad con la reivindicación 1 caracterizada porque el modulo RGB internamente contiene una tarjeta electrónica la cual está diseñada para controlar lámparas de led, monocromáticas o full color, Esta tarjeta está conformada por 4 bloques principalmente: alimentación, control, comunicación y de salida; esta diseñado para controlar el encendido, apagado y dimmeo de los focos y lámparas de led, y cambio de color de las lámparas full color eliminando así la necesidad de consolas dmx,

3. Sistema centralizado para controlar equipos eléctricos y electrónicos de conformidad con la reivindicación 2 caracterizada porque el bloque de alimentación lo primero que se ubica es un conector de entrada de alimentación, por medio del cual se introduce el voltaje de alimentación para que funcione la tarjeta, seguido de este se encuentra un diodo rectificador que polariza el voltaje de alimentación a la tarjeta y la protege en caso de una conexión errónea, posteriormente se encuentra un regulador de voltaje, necesario para alimentar a los circuitos que conforman la tarjeta.

4. Sistema centralizado para controlar equipos eléctricos y electrónicos de conformidad con la reivindicación 2 caracterizada porque el bloque de control se encuentra conformado principalmente de un micro controlador, en el cual se carga el programa que hace el filtrado de los comandos, genera las señales para prender u apagar una lámpara por medio del bloque de salida y de la misma forma controlar las tres señales de PW para generar el cambio de colores en las lámparas full color.

5. Sistema centralizado para controlar equipos eléctricos y electrónicos de conformidad con la reivindicación 2 caracterizada porque bloque de comunicación está conformado principalmente por el circuito integrado Max485, este circuito se encuentra configurado para recibir cualquier comando que se encuentre en el bus de datos, a través del conectar de entrada de datos, el cual tiene dos pines asignando uno pin para recepción y otro para transmisión.

6. Sistema centralizado para controlar equipos eléctricos y electrónicos de conformidad con la reivindicación 2 caracterizada porque el bloque de salida esta conformado principalmente por 3 transistores IGBT, el micro controlador genera 3 señales de salidas PWM y son introducidas a 6 transistores driver que conforman la etapa de excitación a los transistores IGBT,

7. Sistema centralizado para controlar equipos eléctricos y electrónicos de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque el modulo persianas está diseñado para controlar el encendido y apagado del motor de las persianas, y de esa forma manipular el sentido del giro del motor, asi como distintos sistemas eléctricos como: motores para bombas de agua, chapas eléctricas, sistemas de apagado y encendido eléctrico y electrónico que trabajen con 120 Vac,

8. Sistema centralizado para controlar equipos eléctricos y electrónicos de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque el modulo dimmer controla el encendido y apagado de luces con focos incandescentes principalmente, con él se controlan también: lámparas de led que incluyen balastros, lamparas de halógeno con o sin balastro, control de velocidad de taladros entre otros,

9. Sistema centralizado para controlar equipos eléctricos y electrónicos de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque cuénta con un modulo apagador el cual envía de forma manual a los módulos RGB (3), módulo persiana (4) ó módulo Dimmer (5) el comando a ejecutarse sin necesidad de utilizar la computadora (1) o un dispositivo móvil, y de esta forma controlar la acción a realizar,