Introducción domotica tema 2

Profesor: León PeláezProfesor: León Peláez..

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2.Técnicas aplicadas a la automatización de viviendas y

edificios.

2.1 Características, funciones y tipología.2.2 Configuración de Redes.2.3 Tecnologías aplicadas a la automatización de viviendas y edificios.2.4 Sistemas técnicos aplicados a la automatización de viviendas y edificios.


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2.1 Características, funciones y tipología.


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Red doméstica es aquel sistema que se va a encargar de distribuir las señales que circulan por la vivienda.Según el tipo de señal que se trasmita distinguiremos tres tipos de redes:

• Red doméstica de potencia.• Red doméstica de comunicación e información.• Red doméstica de control.



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Las señales que se distribuyen a la tensión de (220-380V.) se denominan <señales fuertes>.Se denominan <señales débiles> a aquellas que se emiten a una tensión inferior (12-24V). Debido a su fiabilidad y economía, es el sistema más utilizado para las señales de control.


La tendencia es que a medida que aumenta el grado de equipamiento de la vivienda, también aumente el número de circuitos de la red. Los sistemas mecánicos de medida y protección se irán sustituyendo progresivamente por aparatos digitales.


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Para realizar la automatización de las funciones o requerimientos de los usuarios del edificio o vivienda son necesarios los siguientes elementos.

• Sistema de control.

• Sensores y Actuadores.

• Red de control o domótica (topología).


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SISTEMAS DE CONTROL


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LOS SISTEMAS DE CONTROL SON LOS DISPOSITIVOS ENCARGADOS DE GESTIONAR TODAS LAS FUNCIONES QUE LOS USUARIOS DESEEN IMPLANTAR EN LA VIVIENDA O EDIFICIO.

Detector de gas

Detector de

humo

Detector de movimientoPunto

de luz

Electroválvula de agua

Electroválvula de gas

Circuito general de iluminación

Detector de agua


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Sistema de control.Sistema de control.

Básicamente se utilizan tres tipos de arquitectura de control que son:

Sistemas de control centralizado.

Sistemas de control descentralizado.

Sistema de control distribuido.


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Sistema de control.Sistema de control.

Sistemas de control centralizado.Sistemas de control centralizado.

En este tipo de instalaciones se conectan todos los elementos de la red que se deben controlar o supervisar (sensores y actuadores) a un elemento central llamado CONTROLADOR.

UC O controlador

E1 E2 E3 E4

S4S1 S2 S3

(Sistema basado en la tecnología PLC.)


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Circuito Clima

Circuitos Simulación Presencia

Línea Telefónica

Interior

Línea Telefónica

Exterior

Activación/Desactivación Clima Activación/Desactivación Simulación Presencia

NL

NL

Aviso Alarma Sanitaria o Intrusión

Aviso Alarma Técnica

L N

Señalizador Acústico y óptico

UC

Ejemplo de un sistema Centralizado: Zelio


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Sistemas de control centralizado.Sistemas de control centralizado. (Sistema basado en la tecnología PLC.)

VENTAJAS.

MENOR COSTE, UN SOLO CONTROLADOR.

PROGRAMACIÓN FACÍL PARA EL USUARIO. (PC, PANTALLA TACTIL, ETC).

INCOVENIENTES.

NO EXISTE CONEXIÓN DIRECTA ENTRE TODOS LOS COMPONENTES. (Pasan por la Unidad de Control).

UN FALLO EN EL CONTROLADOR, PROVOCARIA UN FALLO EN TODO EL SISTEMA.

REQUIERE UN CABLEADO IMPORTANTE (Salvo en la periferia descentralizada.)


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Sistemas de control centralizado.Sistemas de control centralizado.

Módulo de entradas

Unidad Central

Módulo de salidas

Módulo de Comunicaciones

bus bus

bus

Fig. Sistema centralizado basado en centrales domóticas.

Estos sistemas también reciben el nombre de centrales domóticas, existen gran variedad de fabricantes como:

• Simón VIS. (vivienda inteligente de Simón).

• Empower de Home Systems.

• Central VIVIMAT de Dinitel.

• d-82 de Domaike.


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Sistemas de control descentralizado.Sistemas de control descentralizado.

Son aquellos que disponen de tantos nodos o controladores como elementos se conectan a la red. Esto implica que cada elemento está dotado de una UC.

Este tipo de sistema requiere la programación de cada uno de los componentes de forma independiente.

Sensor Sensor Sensor

Actuador Actuador Actuador

Bus


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SENSORES

ACTUADORES

F.A.L

N

LA LÍNEA DE BUS SE CONECTA A TODOS LOS SENSORES Y ACTUADORES.

BUS

Ejemplo de un sistema Descentralizado: EIB.


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VENTAJAS.

CONEXIÓN DIRECTA ENTRE TODOS LOS COMPONENTES.

UN FALLO EN UNO DE LOS COMPONENTE, NO AFECTA AL SISTEMA.

INCOVENIENTES.

UNA INTERRUPCION EN EL CABLE DE BUS, INTERRUMPE LA COMUNICACIÓN.


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El sistema que utiliza el control descentralizado por excelencia es el KNX y es fabricado por las mayores empresas eléctricas a nivel europeo, como:

• SIEMENS.

• ABB.

• JUNG.

• MERTEN.

• BERKER. etc.


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Sistemas de control distribuido.Sistemas de control distribuido.Son aquellos que disponen de varios controladores o UC próximos a los elementos de que se deben controlar, están unidos por medio de un bus para poder intercambiar datos de la programación, por medio de un protocolo de comunicaciones establecido entre los controladores..

E1-1 E1-2

S1-1 S1-2

UC-1 Nodo

E2-1 E2-2

S2-1 S2-2

UC-2 Nodo

EN-1 EN-2

SN-1 SN-2

UC-N Nodo

BUS

BUS

BUS


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SENSORES Y ACTUADORES


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LOS ELEMENTOS BÁSICOS DE UN SENSOR SONLOS ELEMENTOS BÁSICOS DE UN SENSOR SON:

TRANSDUCTOR.

ACONDICIONAMIENTO DE SEÑAL.

ETAPA DE SALIDA.

SENSOR FILTRO AMPLIFICADOR

Fenómeno físico

CaptaciónTratamiento

de señal

Alimentación

Salida


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2020

EN FUNCÍÓN DE SALIDA, LOS SENSORES SE CLASIFICAN:

ANÁLOGICOS.

DIGITALES.

TODO-NADA.

SALIDA EN VALOR: V O I

Cabecera

…

Información direccionamie

nto

Familia tipo Modo direccionamient

o

(COMO BINARIO, BCD, etc)


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2121

Y EN FUNCÍÓN DE LA NECESIDAD DE ALIMENTACIÓN EXTERNA:

PASIVOS.PASIVOS.

Se suelen basar en la modificación de la impedancia eléctrica(Z) o magnética de un material bajo determinadas condiciones físicas o químicas

ACTIVOS O DIRECTOSACTIVOS O DIRECTOS.

No necesitan alimentación externa para funcionar, pues son generadores eléctricos de pequeña señal, aunque si pueden requerir para amplificar su débil señal


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2222

LOS TIPOS DE SENSORES, DEPENDIENDO DE LA MAGNITUD FÍSICA A DETECTAR, SON MUY NUMEROSOS, LOS MÁS UTILIZADOS SON:

TEMPERATURA (cambio de resistencia).

HUMEDAD.

HUMO.

LUMINOSIDAD (cambio de resistencia).

GAS.

AGUA.

INFRARROJOS.

MOVIMIENTO.

VELOCIDAD. Etc.


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• Los sensores electrónicos de detección son dispositivos automáticos de reducido tamaño y alimentados por baterías o fuentes de alimentación de reducida tensión capaces de detectar, a varias decenas de metros, la presencia humana , vehículos y otros elementos variados

Sensor electrónico : definiciónSensor electrónico : definición


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Aplicaciones de estos componentes.

Apertura de puertas, ventanas, persianas. Paso por lugares determinados. Roturas en escaparates o cristales. Agujeros en paredes. Cajas fuertes. Etc.


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El sensor a efectos de funcionamiento de activación o desactivación de la alarma, podemos considerarlo como un interruptor que está abierto o cerrado. Cuando hay que instalar varios sensores, éstos se colocan todos en serie.

S1 S2

S3 S4

Circuito de instalación de sensores


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CLASIFICACIÓN DE LOS SENSORES

• Sensores de intrusión:Sensores de intrusión: Pueden ser:

Perimetrales: Sensores de vibración. Cinta conductora autoadhesiva. Sensor por contactos magnéticos. Sensor microfónico de rotura de vidrio. Sensor de doble tecnología.


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Volumétricos:Volumétricos: Radar o microondas. Infrarrojos.

Lineales :Lineales : Barreras infrarrojos. Barreras microondas. Varios:Varios: Contacto velocímetro de caja fuerte. Vallas sensorizadas. Alfombra detectora de pisadas.


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Clasificación de los sensores

• Sensores especialesSensores especiales : : Detector de metales. Sonda detectora de niveles de líquidos. Sonda detectora de humedad. Detector de sustancias químicas. Detector de rayos ultravioletas.

• Sensores especialesSensores especiales : : Detector de metales. Sonda detectora de niveles de líquidos. Sonda detectora de humedad. Detector de sustancias químicas. Detector de rayos ultravioletas.


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Ejemplos de conexión de sensores activoEjemplos de conexión de sensores activo:


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Ejemplos de conexión de sensores pasivoEjemplos de conexión de sensores pasivo:


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LOS ACTUADORES SIRVE PARA MODIFICAR EL ESTADO DE LA SALIDA Y ACTUAR SOBRE CIERTOS EQUIPO E INSTALACIONES, LOS MÁS COMUNES SON:

ANÁLOGICOS. (Varía en el tiempo tomando un valor de V o I)

Ejemplo: Regulación de luminosidad (0-10 V balastros electrónicos) o el control de válvulas (posicionador de la válvula).

DIGITALES. DIGITALES. ((señal codificada: binario, BCD, etc)

Ejemplo: Dar valor de la Tª en un Display, velocidad viento, gº humedad, etc.

TODO O NADA. (Salidas de contactos de un réle. CLDP)

Ejemplos: Réles de maniobra, electro válvulas, contactares, etc


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LOS SENSORES Y ACTUADORES SE ALIMENTAN CON C.A O C.C.LAS TENSIONES NORMALIZADAS EN ESTOS CASOS SON:

C.A= 12, 24, 110, 220 Voltios.

C.C= 12, 24, 48 Voltios.

Para obtener a veces estas tensiones, se deben de recurrir a fuentes de alimentación, aunque hay muchos componentes que la integran.

Ejemplo: Detector de nivel de un tanque, Detector de presión, etc.


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Ejemplos de conexión de actuadoresEjemplos de conexión de actuadores:


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2.2 Configuración de Redes


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CARACTERISTICAS TÉCNICAS DE UNA RED DOMÉSTICACARACTERISTICAS TÉCNICAS DE UNA RED DOMÉSTICA

• Una red doméstica queda definida por :

• La TOPOLOGÍATOPOLOGÍA de la red.

• El SOPORTESOPORTE de transmisión que usara la red.

• Los PROTOCOLOSPROTOCOLOS de acceso y comunicación.


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TOPOLOGÍA


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TOPOLOGÍA DE LA REDTOPOLOGÍA DE LA RED

Es la forma de interconectar los diferentes sistemas o equipos a la red.

Los factores que determinan la elección de una u otra topología son:

• Coste y modularidad de los sistemas.• Fiabilidad de la configuración que adoptemos para mantener el servicio.• Flexibilidad para futuras ampliaciones de la red.• Rapidez de Transmisión.


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TIPOS DE REDESTIPOS DE REDES

• ESTRELLAESTRELLA

• ANILLOANILLO

• BUSBUS

• ESTRELLAESTRELLA

• ANILLOANILLO

• BUSBUS


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Topología en ESTRELLA

1

2

3

45

6


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4444

RED EN ESTRELLARED EN ESTRELLA

Los equipos están unidos por medios bidireccionales a un núcleo central con funciones de CONTROLCONTROL.

VENTAJAS: Buena flexibilidad. (velocidad, protocolos y facilita la localización de averías)

INCONVENIENTES: La avería del núcleo bloquea toda la red. Pueden aparecer problemas de congestión de la red. Y el cableado necesario para todo el sistema


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Topología en ANILLO

1

2

3

4

5

6


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RED EN ANILLORED EN ANILLO

Todos los equipos se interconectan formando un anillo. La información pasa por todos los puntos comprendidos entre el origen y el destino.

VENTAJAS: Buena flexibilidad y economía.

INCONVENIENTES: Retardo en función del número de puntos conectados. El trafico de información se ve interrumpido en caso de avería o al añadir o quitar un equipo.


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Topología en BUS

1 2 3 4

5 6 7


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RED EN BUS

• Consiste en una línea de comunicación compartida por cada uno de los equipos conectados a la red.

• Todos los equipos reciben y transmiten mensajes a través de esta línea común lo cual requiere que todos los mensajes incorporen un direccionamiento mediante una señal que indique su origen y destino.


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RED EN BUSRED EN BUS

VENTAJAS: Fácil conexión y desconexión de dispositivos, fácil instalación, posibilidad de transmitir voz, video, y datos por el mismo cable, posibilidad de cubrir grandes distancias.

INCONVENIENTES: Facilidad para escuchar todos los mensajes de la red sin ser detectado, los terminales no inteligentes necesitan interfaces complejos salvo que se instale un controlador de bus que organice el trafico de información.


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SOPORTE FISICO


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• Por este concepto se entiende el conjunto de cables o los diferentes medios de transmisión de señales que se van a usar en la red doméstica.

Medio de Transmisión en redes domesticas.

Se pueden distinguir básicamente dos tipos de medios:

A) Transmisión por conductoresA) Transmisión por conductores.

B) Transmisión sin conductoresB) Transmisión sin conductores.


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Medio de Transmisión en redes domesticas.

Características a tener en cuenta al elegir el medio de transmisión:

Topología que soporta. Velocidad de transmisión. Ancho de banda que puede transmitir. Influencia de las interferencias. Fiabilidad y vulnerabilidad. Economía y facilidad de instalación.


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A) Transmisión de la señal por medio de cableado

• Cableado dedicadoCableado dedicado

Pares trenzados (UTP-STP)

Fibra óptica.

Coaxial


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• Power line carrier ( corrientes portadoras )

concepto sencillo

receptor

emisor


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5555


sin necesidad de cableado especifico

sencillez de instalación



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flexibilidad y versatilidad.

instalación abierta, evolutiva y ampliable.



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B) Transmisión de la señal sin cableado

• Infrarrojos

Emisores y receptores económicos

Inmune a perturbaciones electromagnéticas

Necesita visión directa del receptor

Corto alcance, aunque suficiente para el entorno residencial


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• Radiofrecuencia

Eliminación delCableado.

Unión de interiorcon exterior.


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• Radiofrecuencia

Instalación en espacios húmedos

Salvamento de obstáculos Largas distancias



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Características de los medios de Transmisión


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Protocolo de comunicaciones


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Definimos como protocolo de comunicacionesprotocolo de comunicaciones como el conjunto de normas que clasifican el formato que van a tener las órdenes o paquetes de información entre los dispositivos que se van a comunicar, con el objetivo de facilitar la transferencia de información entre los controladores. La comunicaron entre equipos se realiza con un trama de bits codificados o también llamados TELEGRAMA

TELEGRAMA ack

Duración de un telegrama, de 20 a 40 sg.


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Código inicio

…

• Código inicio

Cabecera

…

Información direccionamiento

Familia tipo Modo direccionamiento

• Cabecera


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…

Código Data

Longitud Data Código función Data

• Código Data

• Código direccionamiento (fuente-destino)

Primera direccion

Segunda dirección

…

CRC

…

Código CRC


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Cuando los recursos de la red son compartidos por varios usuarios se utilizan unos procedimientos de acceso a la red también llamados protocolos de acceso. Los más utilizados son:

• Acceso aleatorio CSMA/ CA.

• Acceso por paso de testigo (Token-Ring).


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Acceso aleatorio CSMA/ CAAcceso aleatorio CSMA/ CA

Podemos reducir el número de colisiones si antes de transmitir un paquete escuchamos el canal. Si detectamos que otra estación está transmitiendo, retrasamos la transmisión del paquete hasta que la otra estación haya cesado la transmisión.


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Acceso aleatorio CSMA/ CAAcceso aleatorio CSMA/ CA


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Este método de acceso se utiliza en diferentes redes que disponen de un anillo lógico;Token Ring, Token Bus y FDDI.

Al contrario del método anterior, este se comporta de manera determinista, es decir, una terminal de la red puede transmitir en un intervalo de tiempo establecido.

El método que pasa de testigo se vale de una trama especial o testigo (token), que monitorea cada computadora, para dar a estos permiso o no de transmisión. La computadora conectada en el anillo lógico, no pueden transmitir os datos hasta que no obtienen el permiso para hacerlo.

Este sistema evita la colisión, pues limita el derecho de transmitir a una maquina. Esa maquina se dice que tiene el token. La circulación del token de una maquina a la siguiente se produce en intervalos fijos y en forma de anillo lógico. Este efecto si bien IEEE 802.5 emplea un anillo físico IEEE 802.4 especifica un bus y ARCN el usa una configuración física de estrella.


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COMPARACION ENTRE CSMA/CD Y TOKEN PASSING.COMPARACION ENTRE CSMA/CD Y TOKEN PASSING.

Ambos tipos de protocolos presentan un uso generalizado. La ventaja del primero es que ofrece un mayor rendimiento en especial cuando existen pocas colisiones. Esto ocurre si la mayoría de las transmisiones se originan en la misma termina o si hay relativamente poco trafico en la red.

Una ventaja del segundo es que puede asegurarse que con cada independencia del trafico en la red un terminal transmitirá antes de incluir un tiempo predeterminado.

Carga de red


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7272

2.3 Tecnologías aplicadas a la automatización de viviendas y

edificios.


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Sistemas empleados para la domótica.(Sistemas Estándar)


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SISTEMAS DOMÓTICOSSISTEMAS DOMÓTICOS

S IM Ó N - V ISS is tem a d e cab lead o

p u n to a p u n to

X - 1 0S is tem a p or

C orrien tes p ortad oras

E IB in s ta lac ió n con B U SS is tem a d e in s ta lac ió n

C on b u s d e d a tos

A lg u n os S is tem asD om oticos

E n e l m ercad o

Logo /S7-200Sistema de

cableado pto a pto


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Sistema cableado Punto a punto

Simón Simón VISVIS


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• El sistema Simón - VIS ha sido concebido y desarrollado como sistema de control para instalaciones de tamaño pequeño y mediano.

• Es un sistema centralizado, es decir, lleva un modulo de control en el cual alberga un sólo microprocesador.

• La programación se realiza mediante ordenador personal PC y el programa TERMVIS que distribuye gratuitamente Simón.


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Sistema por corrienteSistema por corrienteportadoraportadora

Estándar X - 10


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• El sistema de corrientes portadoras es un sistema descentralizado que no necesita programación.

• Tampoco necesita de instalación especial, se utilizan los mismos hilos de fuerza para alimentar y dar las ordenes a los receptores


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Sistema de Instalación Sistema de Instalación con bus de datoscon bus de datos

EIB (Instalación bus europeo)

EIBEIB


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• La instalación de viviendas domóticas con el sistema de un BUS de datos (EIB) es el método mas extendido a nivel Europeo.

• No es un sistema prioritario, lo que permite una compatibilidad entre componentes EIB de distintas marcas.

• Actualmente integran la asociación de fabricantes de EIB (EIBA) alrededor de mas de 100 fabricantes de material entre los que se pueden destacar ........

Asociación KONNEX (KNX): BATIBUS ( BCI), EIB (EIBA), EHS (EHSA)


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Algunos componentes de laAlgunos componentes de laEIBAEIBA

• Niessen ABB• Siemens• Berker• Mertens• Jumb• Gira• Etc.


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8787

2.4 Sistemas técnicos aplicados a la automatización

de viviendas y edificios.


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8888

Desde el punto de vista de la vivienda donde se instalará el sistema:

Los sistemas técnicos aplicados a la automatización de viviendas requieren una configuración en la cual hay que tener en cuenta los siguientes elementos:

• Vivienda construida o vivienda nueva.Vivienda construida o vivienda nueva.

Desde el punto de vista técnico:

• Arquitectura del sistema de control.Arquitectura del sistema de control.

• Topología de la red doméstica.Topología de la red doméstica.

• Medio de Transmisión.Medio de Transmisión.

• Protocolo de comunicación.Protocolo de comunicación.

La arquitectura del sistema de control puede ser:

• Centralizada, descentralizada o distribuida.Centralizada, descentralizada o distribuida.

Technology

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