Iniciación a la domótica

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1 · Iniciación
a la domótica
SUMARIO
1. ¿Qué es la domótica?
2. Aplicaciones de la domótica
3. Elementos característicos de un
instalación domótica
4. Concepto de entrada-salida
5. Sistemas y formas de automatizar
una instalación eléctrica
PRÁCTICA RESUELTA:
Simulación del montaje de un
nodo domótico
FICHA DE TRABAJO:
Simulación de dos nodos
domóticos mediante bus
AL FINALIZAR ESTA UNIDAD...
• Sabrás qué es y para qué sirve la domótica.
• Conocerás los elementos más significativos de este tipo de instalaciones.
• Conexionarás sensores y actuadores a las entradas-salidas de un nodo simulado.
• Conocerás algunos de los sistemas domóticos que existen actualmente en el
mercado.
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Iniciación a la domótica
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1. ¿Qué es la domótica?
La domótica es una técnica que permite la automatización de las
instalaciones eléctricas de viviendas y edificios.
Desde hace muchos años se han utilizado sistemas que permiten
automatizar determinados circuitos de las viviendas, como el encendido programado de dispositivos, activación de luminarias
ante presencia de personas, regulación de luminosidad, detección
de magnitudes físicas (luminosidad, gases…), etc. Sin embargo, en
la actualidad se han acentuado esas necesidades de automatización, haciéndose necesario una mayor integración con todos los
circuitos e instalaciones de la vivienda.
Detección
Internet
1..............
2..............
3..............
M1
4..............
7..............
5..............
8..............
6..............
9..............
R
RP
1
2
3
4
5
6
8
9
7
Se denomina inmótica a la
técnica de automatización en
edificios.
Automatismos
Comunica- Persianas
ciones
Datos
D
Seguridad
0
Confort
Electrodomésticos
Iluminación
Gestión de energía
Iluminación
Control
remoto
a
Comunicaciones
Calefacción y
climatización
Control de riego
Figura 1.1. Esquema general de una vivienda domótica.
2. Aplicaciones de la domótica
La domótica se utiliza en las siguientes aplicaciones y sus funciones se enumeran aquí:
Seguridad y alarmas:
- Alarmas antiintrusión y robo.
- Simulación de presencia.
- Alarmas técnicas: detección de gases, humos, inundación,etc.
Control y gestión de energía:
- Ahorro energético mediante la gestión optimizada de cargas
eléctricas.
Áreas de comunicación:
Sistemas de confortabilidad:
-
Intercomunicadores.
Integración de Internet en el control eléctrico de la vivienda.
Distribución multimedia.
Regulación de luminosidad.
Control remoto de luminarias y dispositivos.
Gestión de persianas y toldos.
Sistema de riego automatizado.
Una instalación domótica puede integrar todas estas aplicaciones
o solamente algunas de ellas.
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Unidad 1
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3. Elementos característicos
de una instalación domótica
De forma genérica, se puede decir que una instalación domótica
está formada por los siguientes elementos:
3.1. Sensores
Un sensor es un dispositivo capaz de enviar señales al sistema
domótico.
Éstos son algunos tipos de sensores:
Interruptor
Detector de presencia
Sensor de viento
a
Termostato
Sensor de lluvia
Figura 1.2. Diferentes tipos de sensores.
Éstos son ejemplos de algunos tipos de señales que pueden procesar los sensores:
• La actuación sobre un interruptor.
• La detección de humos o gases.
• Detección de presencia de personas u objetos.
• Medida de la velocidad del viento.
• Sobrepaso de una temperatura.
Nodo
Sensores
a
Figura 1.3. Envío de señales de los sensores al sistema domótico.
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3.2. Actuadores
Un actuador es un dispositivo que recibe señales del sistema
domótico.
Cualquier elemento que se active eléctricamente puede ser un
actuador.
Algunos de los más característicos utilizados en domótica son los
siguientes:
Lámpara
a
Sirena
Electroválvula
Motor de toldo
Motor de persiana
Figura 1.4. Diferentes tipos de actuadores.
Éstos son algunos ejemplos de aplicación de los actuadores:
• Encendido de luminarias.
• Regulación de luminosidad.
• Control de motores de toldos y persianas.
• Apertura y cierre de circuitos de agua o gases.
• Activación de sirenas.
Actuadores
Nodo
a
Figura 1.5. Recepción de señales en los actuadores desde el sistema domótico.
3.3. Nodo
Es el dispositivo que recibe, procesa y envía las señales domóticas procedentes de los sensores hacia los actuadores.
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Unidad 1
8
Un sistema domótico puede disponer de uno o más nodos interconectados entre sí, de los cuales «cuelgan» sus respectivos
sensores y actuadores.
Cuando el nodo es único y todos los sensores y actuadores de la
instalación están conectados a él, se dice que es un sistema centralizado.
Sin embargo, cuando existen varios nodos interconectados entre
sí a través de un bus de datos común, se dice que es un sistema
distribuido o descentralizado.
Nodo 1
Actuadores
Actuadores
Nodo 2
Nodo 3
Sensores
a
Sensores
Figura 1.6. Ejemplo de conexión entre nodos domóticos de forma distribuida.
4. Concepto de entrada-salida
D
En próximas unidades tendrás
la posibilidad de conocer diferentes formas de conectar sensores y
actuadores a las entradas y salidas
de los nodos.
Los nodos domóticos disponen de una serie de bornes (tornillos
de conexión) que permiten conectar, mediante cables, los diferentes tipos de sensores y actuadores.
Los bornes en los que se conectan los sensores se denominan
entradas y los de los actuadores, salidas.
Existen nodos de sólo entradas, sólo salidas o de ambas a la vez.
Actuadores
Nodo
Entrada 1
Entrada 2
Entrada 3
Entrada 4
Cableado
de entradas
Cableado de
las salidas
Salida 1
Sensores
a
Figura 1.7. Conexión de sensores a las entradas.
a
Salida 2
Salida 3
Nodo
Salida 4
Figura 1.8. Conexión de actuadores a las salidas.
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5. Sistemas y formas
de automatizar
una instalación eléctrica
Una instalación eléctrica puede convertirse en automática
mediante:
• Pequeños automatismos aislados en determinadas partes de la
instalación.
Se vienen realizando desde hace tiempo para automatizar determinados circuitos de la vivienda o de los edificios. Como por
ejemplo: riego automático, encendido del alumbrado de escalera,
encendido y apagado de dispositivos de forma programada, etc.
Esto sistemas no son en sí mismos domóticos, pero es necesario
conocer su funcionamiento y conexionado para la instalación
de sistemas más complejos.
• Sistemas basados en relés o autómatas programables (PLC).
El Autómata Programable (PLC) es un dispositivo electrónico
que permite procesar las señales de los sensores y, en función
de un programa, activar los actuadores.
Es un sistema centralizado.
Iluminación
Control de
electrodomésticos Persianas
Actuadores
Red de
230 V ~
a Figura 1.9. Autómata programable
(imagen cortesía de Omron).
Salidas
Autómata o relé programable
Entradas
5
6
3
2
Sensores
a
Figura 1.11. Sistema basado en un autómata o relé programable.
a Figura 1.10. Relé programable
(imagen cortesía de Siemens).
• Sistemas de corrientes portadoras.
Los sistemas de corrientes portadoras utilizan el cableado de la
vivienda para la transmisión de señales domóticas.
Es fácil de implementar en instalaciones convencionales sin necesidad de realizar obra.
Es un sistema descentralizado.
El más popular es el denominado X10.
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Detección de
presencia
Iluminación
Control de Persianas
electrodomésticos
Red de 230 V ~
6
5
3
2
Control de
temperatura
Pulsadores e interruptores
Control de tomas de corriente
Control remoto
a
Figura 1.12. Esquema general de un sistema de corrientes portadoras.
• Sistemas de bus.
Un bus de comunicación de dos o más hilos es el encargado de
comunicar todos los nodos domóticos de la instalación. Por él
se transmiten las señales de los sensores y actuadores, funcionando según el programa de usuario.
Es un sistema descentralizado.
Dos de los sistemas de bus más conocidos son: KNX y Lonworks.
Iluminación
Control de Persianas
electrodomésticos
Red de 230 V ~
Bus Domótico
5
6
3
2
Detector Termostato
de presencia
Pulsadores e interruptores
Control remoto
Figura 1.13. Componentes del sistema de bus KNX (imagen cortesía de
Siemens).
a
a
Figura 1.14. Esquema general de un sistema de bus.
• Sistemas propietarios de fabricantes.
Son sistema diseñados por los fabricantes para dar soluciones concretas a
situaciones de automatización en viviendas y edificios.
Tienen el inconveniente de no ser compatibles con los de otros
fabricantes.
Los hay centralizados y descentralizados.
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PRÁCTICA RESUELTA
HERRAMIENTAS
Simulación del montaje
de un nodo domótico
• Herramientas básicas del
electricista
OBJETIVO
• Lapicero y rotuladores
• Serrucho o segueta de
marquetería
Construir, montar, conexionar y simular lo que presumiblemente podría ser
un nodo domótico.
• Flexómetro, escuadra y cartabón
• Taladro eléctrico
• Broca para madera de 7 mm
PRECAUCIONES
• Utiliza guantes y gafas protectoras para las tareas de corte de la madera.
MATERIAL
• Sigue las indicaciones de tu profesor para realizar las operaciones de corte.
• Un panel de madera de,
aproximadamente, 100 x 80 cm
• Antes de conectar el panel a la red eléctrica, asegúrate de que todos los
conductores y aparatos que intervienen en el circuito están conectados
correctamente.
• Un panel de contrachapado o
aglomerado de 10 mm de grosor
• 3 tiras de regletas de 10 mm2
por panel de simulación
• No manipules las conexiones sin desconectar previamente el panel de la red.
DESARROLLO
• 5 portalámparas y 5 lámparas de
230 V
1ª fase: construcción del simulador.
• 5 interruptores de superficie
1. Utilizando el panel de contrachapado, corta tres rectángulos de aproximadamente 10 x 20 cm.
• 1 clavija schuko
• 1 m de manguera de 2 x 1 mm2
2. Utilizando un taladro y la broca de 7 mm, realiza tres orificios en cada
panel como se muestra en la figura 1.15.
• 1 brida
3. En los bordes más largos de cada uno de los paneles, fija con tirafondos las regletas como se muestra en la figura 1.16.
• Tirafondos y arandelas
• Cable de 1,5mm2
4. Utilizando un lapicero o un rotulador, etiqueta sobre el panel los identificadores de cada uno de los bornes de las regleteas. Estos bornes simularán las entradas y salidas del nodo, además de la alimentación
y la salida del bus domótico.
a
Figura 1.15. Dimensiones del simulador.
Salida 4
Salida 5
Salida 6
Entrada 4
Entrada 5
Entrada 6
Salida 3
Salida 2
Salida 1
230 Vca
Entrada 3
Entrada 2
Entrada 1
NODO
BUS
Panel de contrachapado
Aprox. 10 cm
Aprox. 20 cm
a Figura 1.16. Conexión y etiquetado de los bornes del simulador.
2ª fase: conexión de actuadores, sensores y cable de alimentación.
5. Utilizando tres tirafondos, fija el panel que simula un nodo domótico sobre el tablero de pruebas.
6. Construye un alargador con la manguera y la clavija schuko. Los dos cables del interior deben quedar
fuera del aislante unos 2 cm de los extremos.
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Unidad 1
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PRÁCTICA RESUELTA (Cont.)
7. Conecta dichos cables en la regleta etiquetada como 230 V.
8. Fija la manguera con una brida sobre el panel para evitar que se desconecte de forma involuntaria de la
regleta.
9. Conecta los 5 portalámparas a 5 de los bornes de las salidas y fíjalos con tirafondos al panel de pruebas.
10. Haz lo mismo con los cinco interruptores en los bornes de entradas.
Salida 5
Salida 6
Entrada 6
Salida 4
Salida 3
Entrada 5
Salida 2
Salida 1
230 V ca
230 Vca
a
Entrada 4
Entrada 3
Entrada 2
BUS
Entrada 1
NODO
Figura 1.17. Conexión de los sensores y actuadores al simulador del nodo domótico.
3ª fase: «programación» del simulador del nodo domótico.
11. Con el alargador de red desconectado, realiza el cableado del interior del simulador del nodo domótico tal y como aparece en la figura 1.18.
12. Conecta el alargador a una base de corriente, acciona los cinco primeros interruptores y comprueba el
funcionamiento de las lámparas según el estado de estos interruptores.
13. Con el cable de red desconectado, recablea el interior del simulador del nodo domótico como se muestra en la figura 1.19.
a
Salida 5
Salida 4
Salida 6
Entrada 6
Entrada 5
Entrada 4
Entrada 2
Entrada 1
BUS
Entrada 6
Entrada 5
Entrada 4
Entrada 3
Entrada 2
Entrada 1
BUS
Figura 1.18. Programa 1.
Entrada 3
NODO
NODO
a
Salida 3
Salida 2
Salida 1
230 V ca
Salida 6
Salida 5
Salida 4
Salida 3
Salida 2
Salida 1
230 V ca
14. Conecta la clavija schuko a la toma de corriente y comprueba el funcionamiento del nuevo circuito.
Figura 1.19. Programa 2.
Es importante que entiendas que la finalidad de esta actividad es simular la conexión y funcionamiento de
un nodo domótico. En un sistema real, los «programas 1 y 2» se harían a través de un circuito electrónico
programado a través de un ordenador y no mediante cables como has visto aquí.
Con esta práctica se pretende demostrar que los sistemas domóticos son muy flexibles y versátiles, ya que,
ante muy pocos cambios en el «programa», se puede hacer que la instalación funcione de una forma completamente diferente.
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Iniciación a la domótica
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FICHA DE TRABAJO
HERRAMIENTAS
Simulación de una comunicación
de dos nodos domóticos
mediante bus
• Herramientas básicas del
electricista
MATERIAL
• Un panel de pruebas
OBJETIVO
Construir, montar, conexionar y simular lo que presumiblemente podría ser
una comunicación de dos nodos domóticos mediante bus.
• Dos simuladores domóticos
construidos en la Práctica
resuelta de esta unidad
PRECAUCIONES
• 10 portalámparas y 10 lámparas
de 230 V
• Antes de conectar el panel a la red eléctrica, asegúrate de que todos los
conductores y aparatos que intervienen en el circuito están conectados
correctamente.
• 6 interruptores de superficie
• No manipules las conexiones sin desconectar previamente el panel de
la red.
• Cable de 1,5 mm2
• 1 clavija schuko
• 1 m de manguera de 2 x 1 mm2
• Tirafondos y arandelas
DESARROLLO
1. Fija con tirafondos el panel del segundo nodo domótico sobre el tablero de pruebas.
2. Realiza las conexiones internas de los dos nodos como se muestra en la figura 1.20.
3. Conecta dos cables entre las regletas de alimentación de ambos paneles.
4. Conecta dos cables entre las regletas destinadas al bus.
5. Conecta los portalámparas a las salidas y los interruptores a las entradas y fíjalos sobre el panel de pruebas.
a
Salida 4
Salida 5
Salida 6
Entrada 5
Entrada 6
Salida 3
Salida 2
Entrada 4
Entrada 3
Entrada 2
Entrada 1
BUS
Entrada 6
Entrada 5
Entrada 4
NODO
Entrada 3
Entrada 2
Entrada 1
BUS
NODO
Salida 1
230 Vca
Salida 6
Salida 5
Salida 4
Salida 3
Salida 2
Salida 1
230 Vca
230 Vca
Figura 1.20. Conexión de los dos simuladores de nodos domóticos.
6. Conecta la clavija schuko a la red de alimentación y prueba el funcionamiento del circuito.
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