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• José Manuel Gandara

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2.INTRODUCCIÓN AL SISTEMA X-10 RESUMEN

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OBJETIVOS Tecnologías P.L.C. El sistema X-10 Tema Introducción: Transmisión de Señales Digitales. TEMA. El sistema X-10 Tema Dispositivos X-10

• • • • • •

VER UNA APLICACIÓN PRÁCTICA DE LA TECNOLOGIA P.L.C. CONOCER EL CONTEXTO DE SU DESARROLLO. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Y POSIBILIDADES ESTRUCTURA DE LOS MENSAJES LIMITACIONES ARQUITECTURA DE UNA RED X‐10 2

CONCEPTOS PREVIOS Tipos de Comunicación

1ª Clasificación

Serie Paralelo

2ª Clasificación

Síncrona A í Asíncrona

3ª Clasificación

Modulada No Modulada

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CONCEPTOS PREVIOS MODULACIÓN

• Alteración de alguna o varias características de una señal  (portadora o carrier) en función de otra ( moduladora o (portadora o carrier) en función de otra ( moduladora o  envolvente). – – – –

ASK (Amplitude Shift Keying). Modulación en amplitud. FSK (Frequency Shift Keying). Modulación en frecuencia. (Frequency Shift Keying). Modulación en frecuencia. PSK (Phase Shift Keying). Modulación en fase. QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Modulación de amplitud  en cuadratura (combinación ASK y PSK).

ASK FSK

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CONCEPTOS PREVIOS MODULACIÓN Ó

M d l ió ASK. Modulación ASK

Modulación FSK.

k A sen(w t) ⇒ f(t) = 0 ∀ 0 ≤ k〈1 k·A·sen(w· s(t) = A·sen(w·t) ⇒ f(t) = 1

s(t) =

A·sen(w·t) ⇒ f(t) = 0 A·sen(w·t· k) ⇒ f(t) = 1 ∀ k〉1 , k ∈ Ν

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INTRODUCCIÓN La Red Eléctrica y las Corrientes Portadoras

• P.L.C. Power Line Carrier Power Line Carrier INESTABLILIDAD RUIDO

ARMÓNICOS

IMPEDANCIA

RUIDO INYECTADO De fondo Impulsivo Continuo

FILTROS EMI

SOBRETENSIONES

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INTRODUCCIÓN La Red Eléctrica y las Corrientes Portadoras

• Frecuencia  Fundamental – 50 Hz – 60 Hz ( U.S.A.) 60 Hz ( U S A )

• Disminuyen con la  Frecuencia – 50 kHz a 100 kHz

• Límitación del  Cableado ARMÓNICOS

UNE EN 50065‐1

Transmisión de señales por la red eléctrica de  baja tensión  banda de frecuencias de 3 KHz a 148,5 KHz.

Máxima Frecuencia

λ=

V propagación F

V 47 700 k / Vop=47.700 km/s Señal 1MHz 7

INTRODUCCIÓN • ENDESA – Proyecto PLCENDESA (Zaragoza)

• NORWEB – Modems PLC.

• EFD • RWE

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INTRODUCCIÓN SISTEMAS EXISTENTES • EHS (European Home System). 1992. – Abierto bi – Bajo Coste – Réplica europea X‐10

• LONWORKS (Echelon Corp.) – Abierto ( Neuron CHIP‐ Motorola). – Alto Coste, Coste Muy Fiable

• CeBUS (Consumer Electronic BUS.) 1984 – Par Trenzado, coaxial, IR, RF … – Muy similar al EHS

SCP: Simple Control Protocol

Maiordomo: PLC 132.5 kHz

Biodom: PLC 132.5 kHz 9

INTRODUCCIÓN

PL (PowerLine) • •

•

Transmisión de telegramas a través de la  línea de 230/400 V (fase ‐ neutro) U id d d A li ió d l EIB TP Unidades de Aplicación del EIB TP  compatibles con los acopladores a la línea  de Powerline Transmisión “half‐Duplex” (todos los  dispositivos pueden transmitir y recibir,  pero no simultáneamente)

• USOS: REHABILITACIÓN +  – Iluminación Iluminación (conmut. y reg.) (conmut y reg ) – Persianas, puertas (control de  movimiento) – Alarmas – Simulación de presencia – Control Temporizado,...

•

•

Debido a la indefinición de las condiciones  del sistema, NO USAR en instalaciones  CRÍTICAS: • Ascensores • Llamadas de Emergencia Norma EN 50065 de CENELEC – Banda de frec.:105,6 a 115,2 KHz (PL 110) – Método SFSK (Variación de  frecuencia) • “1” = 115,2 KHz • “0” = 105,6 KHz – 1200 bits/s 1200 bits/s

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ORIGENES E HISTORIA DE X‐10 1970 Pico Electronics • Desarrollo de C.I.s Desarrollo de C I s • Comienzan a desarrollar productos completos. • Accutrac Ltd (1975) – Mando a distancia por RF.

• • • •

3 Años Añ ell desarrollo d ll (pruebas en Nueva York) Utilizar la red eléctrica como BUS. Multitud de interferencias SINCRONIZACIÓN 1978. Lanzamiento al mercado X10 Power Line.

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ORIGENES E HISTORIA DE X‐10 X‐10 Ltd • Bajo Coste  Bajo Coste • Gran Volúmen

+ General Electric. (1984) ( )

Homeminder

• • • •

Accesible desde la TV. Mando a distancia IR. Visualización de lámparas p y electrodomesticos Operaciónes sobre los módulos – Incluía módulos enchufables.

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ORIGENES E HISTORIA DE X‐10

Homeminder

• • • • • •

Ordenador Mattel Aquarius (fracaso). Desarrollo del interface. Accesible desde la TV. Mando a distancia IR. Visualización de lámparas p y electrodomesticos Operaciónes sobre los módulos – Incluía módulos enchufables.

• Interface para PC. • Software Active Home.

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ORIGENES E HISTORIA DE X‐10 X‐10 en la Actualidad  • Dispositivos de Frecuencia  – 50 Hz – 60 Hz ( U.S.A.) 60 Hz ( U S A )

• No se utiliza como Sistema de Control • Características: – – – –

CONFIGURABLE. NO PROGRAMABLE. “BAJO BAJO COSTE COSTE”. FACIL INSTALACION.

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PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO Red eléctrica + Señal Digital

+ 220 V 50 Hz

100mV 120 kHz Señal Digital

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PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO SINCRONIZACIÓN 220 V 50 Hz

• Tecnología de los Dispositivos  – Velocidad de Conmutación de TRT. Velocidad de Conmutación de TRT – Tiempos de respuesta de C.I. Pulso de 120 kHz

100 s 16

PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO CODIFICACIÓN Emisor

Receptor

Ausencia de pulso.

Pulso de 120 kHz

1 ms

1 ms

• 1 Lógico g • 0 Lógico

Tono 120 kHz Ausencia de tono

1 ms 0.6 ms

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PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO CODIFICACIÓN II Sincronizar instalaciones Trifásicas.

• El El receptor solo escucha  t l h en el paso por cero.

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PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO CONTROL DE ERRORES Inversión de SEÑAL Inversión de SEÑAL

• Envío de un 1

• Envío de un 0

Ausencia de pulso.

Pulso de 120 kHz

Pulso de 120 kHz

1 ms

Ausencia de pulso. 1 ms

1 ms

1 ms

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ESTRUCTURA DE UN MENSAJE X‐10 • 4 BITS sin invertir

CODIGO INICIO

• 4 BITS de letra

CÓDIGO DE LETRA

• 5 BITS de numero o  función

CODIGO NUMERO O FUNCION O FUNCION

• MAXIMO: 256 direcciones

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ESTRUCTURA DE UN MENSAJE X‐10 CODIGO INICIO CODIGO INICIO

1

1

1

0

40 ms 21

ESTRUCTURA DE UN MENSAJE X‐10 CODIGO INICIO CODIGO INICIO

CÓDIGO DE LETRA CÓDIGO DE LETRA

• Primer grupo de 4 Bits. A = 0110 E = 0001 I = 0111 M = 0000 B = 1110 F = 1001

J = 1111 N = 1000

C = 0010 G = 0101 K = 0011 O = 0100 D = 1010 H = 1101 L = 1011 P = 1100

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ESTRUCTURA DE UN MENSAJE X‐10 CODIGO INICIO CODIGO INICIO Código g 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 All Units Off All lights g On On Off Dim Bright

CÓDIGO DE LETRA CÓDIGO DE LETRA

0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0

1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1

BITS 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0

CODIGO NUMERO O  CODIGO NUMERO O FUNCION

• Segundo Grupo de 5 bits. 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1

Código All lights Off Extended Code Hail Request Hail acknowledge Pre-Set Dim Extended Data(Analog) Status-On Status-Off Status Request

0 0 1 1 1 1 1 1 1

1 1 0 0 0 1 1 1 1

BITS 1 1 0 0 1 0 0 1 1

0 1 0 1 X 0 1 0 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1

23

ESTRUCTURA DE UN MENSAJE X‐10 CODIGO INICIO CODIGO INICIO

CÓDIGO DE LETRA CÓDIGO DE LETRA

Código 1 2 3 4 5 6 7 8 9

CODIGO NUMERO O  CODIGO NUMERO O FUNCION

0 1 0 1 0 1 0 1 0

1 1 1 0 0 0 1 1 1

BITS 1 1 1 1 0 0 0 0 1

0 0 0 0 1 1 1 1 1

0 0 0 0 0 0 0 0 0

24

ESTRUCTURA DE UN MENSAJE X‐10 CODIGO INICIO

40 ms

CÓDIGO DE LETRA

80  ms

CODIGO NUMERO O  FUNCION

100 ms

TOTAL: 220 ms

25

ESTRUCTURA DE UN MENSAJE X‐10 CODIGO INICIO CÓDIGO DE LETRA CODIGO NUMERO O  CODIGO INICIO CÓDIGO DE LETRA FUNCION CODIGO NUMERO O  FUNCION

•Motivos de Redundancia, exactitud •Acomodar Repetidores

220 ms

220 ms TOTAL: 440 ms

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ESTRUCTURA DE UN MENSAJE X‐10 CODIGO INICIO CÓDIGO DE LETRA CODIGO NUMERO O  CODIGO INICIO CÓDIGO DE LETRA FUNCION CODIGO NUMERO O  FUNCION

•Si cambiamos la dirección de destino •Si cambiamos la función

3 ciclos vacíos 3 ciclos vacíos

MOTIVO: Resetear los datos en buffer 27

ESTRUCTURA DE UN MENSAJE X‐10 CODIGO INICIO CÓDIGO DE LETRA CODIGO NUMERO O  CODIGO INICIO CÓDIGO DE LETRA FUNCION CODIGO NUMERO O  FUNCION

3 ciclos acíos 3 ciclos vacíos

CODIGO INICIO CÓDIGO DE LETRA CODIGO FUNCION CODIGO INICIO CÓDIGO DE LETRA CODIGO FUNCION

1110

10100101

0101100110

1110

10100101

0101100110

Función On 28

MENSAJE COMPLETO CODIGO INICIO CÓDIGO DE LETRA CODIGO NUMERO O  CODIGO INICIO CÓDIGO DE LETRA FUNCION CODIGO NUMERO O  FUNCION

3 ciclos acíos 3 ciclos vacíos CODIGO INICIO CÓDIGO DE LETRA CODIGO FUNCION CODIGO INICIO CÓDIGO DE LETRA CODIGO FUNCION

440 ms

440 ms

220 ms 40 ms

80 ms

1110 10100101

60 ms

220 ms

220 ms

220 ms

100 ms

1010100101

1100

P

1110 10100101

11100

2

1010100101

1110 10100101

0101100110

1100

1110 10100101

0101100110

00101

P On 29

ARQUITECTURA DE UNA INSTALACIÓN Pulsador o Detector Mód lo de Lámpara Módulo de Lámpara Interface Bidireccional Interface Bidireccional

Carril DIN Módulos Empotrables Módulos Enchufables Otros Módulos 30

ARQUITECTURA DE UNA INSTALACIÓN Módulos Básicos

Módulo de Lámpara

Módulo de Aparato 16 A Módulo de Aparato 16 A

Programador PC d

•Generación Generación de Macros de Macros •Eventos •Temporizaciones •Condiciones estacionales C di i t i l

Módulo de Persiana

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ARQUITECTURA DE UNA INSTALACIÓN FILTRO ACOPLADOR DE FASES

•Evitar interferencias •Acoplar Acoplar las fases las fases CONTROLADOR

•Enviar y Recibir ordenes X‐10 •Actuar en función de un programa

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ARQUITECTURA DE UNA INSTALACIÓN FILTRO ACOPLADOR DE FASES

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ARQUITECTURA DE UNA INSTALACIÓN CONTROLADOR

•Uso Prescindible. •Controladores Programables •Interfase Interfase Programador •Modulo bidireccional PC. •Centrales Domóticas C t l D óti •Radiofrecuencia •Cableadas

VISONIC DOMAIKE , HAI

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ARQUITECTURA DE UNA INSTALACIÓN CENTRALES DOMÓTICAS CON COMUNICACIÓN X‐10

Interface Bidireccional.

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RESUMEN DEL TEMA TECNOLOGÍA P.L.C. SISTEMAS EXISTENTES ORÍGENES DEL X-10 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO

• Problemas de inestabilidad – Ruido – Variabilidad de Impedancia

• Limitación del Cableado – Frecuencias – UNE EN 50065‐1

ESTRUCTURA DEL MENSAJE ARQUITECTURA DE UNA INSTALACIÓN X-10 COMPONENTES BÁSICOS 36

RESUMEN DEL TEMA TECNOLOGÍA P.L.C. SISTEMAS EXISTENTES ORÍGENES DEL X-10 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO

• Europeos – EHS – FAGOR, SABIA

• Americanos – CeBUS – Lonworks

ESTRUCTURA DEL MENSAJE ARQUITECTURA DE UNA INSTALACIÓN X-10 COMPONENTES BÁSICOS 37

RESUMEN DEL TEMA TECNOLOGÍA P.L.C. SISTEMAS EXISTENTES ORÍGENES DEL X-10 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO

• Pico Electronics. – Proyectos X1 a X8

• Primer tocadiscos RF – Accutrac Ltd.

• 1978 Sistema X‐10 PowerLine • X‐10 en la Actualidad

ESTRUCTURA DEL MENSAJE ARQUITECTURA DE UNA INSTALACIÓN X-10 COMPONENTES BÁSICOS 38

RESUMEN DEL TEMA TECNOLOGÍA P.L.C. SISTEMAS EXISTENTES ORÍGENES DEL X-10 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO

• Sincronización – Paso por cero

• Codificación – 1 Lógico – O Lógico

• Control de errores – Inversión de datos

ESTRUCTURA DEL MENSAJE ARQUITECTURA DE UNA INSTALACIÓN X-10 COMPONENTES BÁSICOS 39

RESUMEN DEL TEMA TECNOLOGÍA P.L.C. SISTEMAS EXISTENTES ORÍGENES DEL X-10

• Estructura del Mensaje – Codigo de Inicio – Código de Letra – Código de Numero

• Mensajes completos PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO

– Códigos de Función

ESTRUCTURA DEL MENSAJE ARQUITECTURA DE UNA INSTALACIÓN X-10 COMPONENTES BÁSICOS 40

RESUMEN DEL TEMA TECNOLOGÍA P.L.C. SISTEMAS EXISTENTES ORÍGENES DEL X-10 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO ESTRUCTURA DEL MENSAJE ARQUITECTURA DE UNA INSTALACIÓN X-10

• Tipos de Módulos – Transmisores – Receptores R t – Bidireccionales

• Montaje – DIN – Superficie – Enchufables

• Filtro • Controladores

COMPONENTES BÁSICOS 41

RESUMEN DEL TEMA TECNOLOGÍA P.L.C. SISTEMAS EXISTENTES ORÍGENES DEL X-10 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO

• • • • •

Filtro Modulos de Lampara Modulos Aparato/ Persiana  Módulos Bidireccionales Interface PC.

ESTRUCTURA DEL MENSAJE ARQUITECTURA DE UNA INSTALACIÓN X-10 COMPONENTES BÁSICOS 42