ES2300231A1 - Sistema de control domotico multiprotocolo con interfaz de usuario. - Google Patents
Sistema de control domotico multiprotocolo con interfaz de usuario. Download PDFInfo
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Abstract
Sistema de control domótico multiprotocolo con interfaz de usuario. La presente invención consiste en un sistema domótico que comprende un módulo controlador (1) basado en microprocesador programable, y un interfaz de usuario (2) consistente en panel LCD y pantalla táctil. El sistema permite controlar y monitorizar los distintos elementos que forman parte de una instalación domótica, tales como luminarias, persianas y cerramientos, aparatos y electrodomésticos en general, sistemas de climatización, etcétera; utilizando para ello diferentes protocolos de comunicaciones. El sistema puede ser ampliado para soportar protocolos adicionales, incluso protocolos definidos posteriormente a la concepción de la presente invención, mediante un mecanismo basado en módulos de expansión (10). Adicionalmente, el sistema incorpora un interfaz de red Ethernet (6) para la conexión a una red de datos TCP/IP, así como múltiples puertos de comunicaciones, incluido un puerto RS232 (7), un puerto RS485 (8), y un puerto X-10 (9).
Description
Sistema de control domótico multiprotocolo con
interfaz de usuario.
La presente invención tiene aplicación en la
industria de la domótica, y más particularmente, en la fabricación
de sistemas de control e interfaces de usuario para el gobierno y
monitorización de otros elementos de la instalación domótica, tales
como luminarias, persianas y cerramientos, aparatos y
electrodomésticos en general, sistemas de climatización, sistemas de
seguridad, y sistemas de distribución de audio y vídeo, entre
otros.
Concretamente, la presente invención se refiere
a un sistema de control domótico que permite controlar y
monitorizar los distintos elementos que forman parte de una
instalación domótica, utilizando para ello diferentes protocolos de
comunicaciones, y proporcionando un interfaz de usuario homogéneo y
unificado.
Los sistemas tradicionales de automatización
residencial típicamente consisten en una serie de sistemas
independientes entre sí, cada uno de los cuales está destinado al
control de determinadas funciones.
Por ejemplo, un sistema de seguridad puede estar
constituido por una o varias consolas equipadas con un teclado
numérico o alfanumérico, a través de las cuales el usuario realiza
el armado o desarmado del sistema, así como por una serie de
sensores distribuidos por la vivienda, para monitorizar el estado
de la misma, y un interfaz telefónico para la conexión automática a
una central de seguridad en caso de emergencia. En un sistema de
climatización podrían existir una o varias máquinas de aire
acondicionado y calefacción, controladas por una serie de
termostatos, distribuidos por la vivienda, y equipados con
pulsadores para la selección del modo de operación y de la
temperatura de confort en cada una de las zonas. Un sistema de
control de iluminación podría estar constituido por elementos de
regulación de intensidad, sensores de luminosidad, pulsadores de
pared y programadores horarios.
Se trata en general de sistemas muy heterogéneos
y no integrados entre sí, lo cual dificulta el control de los
diferentes elementos de la vivienda por parte del usuario, e
imposibilita la implementación de funciones avanzadas en las que
participen varios de estos elementos, como por ejemplo la creación
de escenas, en las que se actúa sobre uno o varios dispositivos de
la instalación en función de determinados eventos externos; por
ejemplo, el apagado automático de la calefacción y luces, cierre de
persianas, y armado del sistema de seguridad al salir de la
vivienda.
Para solucionar esta problemática, los sistemas
domóticos modernos proporcionan una estructura unificada y
homogénea que permite integrar el control y monitorización de los
distintos subsistemas que componen una instalación residencial,
tales como luminarias, persianas y cerramientos, aparatos y
electrodomésticos en general, sistemas de climatización, sistemas de
seguridad, y sistemas de distribución de audio y vídeo, entre
otros.
Para ello, un sistema domótico genérico consta
de dispositivos sensores y actuadores, a los que se conectan las
cargas o elementos a monitorizar y gobernar (pulsadores, luminarias,
motores de persianas, sistemas de climatización, sistemas de
seguridad, etcétera), dispositivos controladores o de proceso, que
proporcionan la inteligencia a la instalación, e interfaces de
usuario. En algunos casos varias de estas funciones pueden aparecer
combinadas en un mismo dispositivo: por ejemplo, un pulsador de
pared con capacidad para memorizar escenas internamente combina las
funciones de sensor y control.
Todos estos dispositivos se comunican entre sí
utilizando un determinado protocolo de comunicaciones, entre los
cuales destacan EIB/KNX, X-10, LONworks o CEbus,
entre otros, así como protocolos cerrados cuya especificación es
mantenida en secreto por sus creadores.
Los diferentes protocolos de comunicaciones
existentes en el mercado son incompatibles entre sí, lo cual ha
dado lugar a una dura pugna entre los distintos fabricantes para
conseguir la adopción, por parte del mercado, del protocolo
utilizado en sus productos. La fragmentación resultante y la falta
de una solución normalizada en este sentido han supuesto un
importante freno para el desarrollo del sector.
La falta de interoperabilidad entre los
productos disponibles en el mercado perjudica a los prescriptores
de domótica (ingenierías e integradores de sistemas), instaladores y
usuarios, puesto que la selección de los distintos dispositivos que
componen una instalación domótica debe realizarse en función de la
oferta disponible para un protocolo en concreto. No es posible, por
ejemplo, utilizar un controlador o una pantalla táctil basados en
el protocolo EIB/KNX para gobernar sensores y actuadores con
tecnología X-10 o CEbus.
Es por tanto deseable desarrollar un sistema
multiprotocolo, que integre soporte para los protocolos de
comunicaciones más extendidos en el mercado y proporcione un
interfaz de usuario unificado y homogéneo para el control de la
instalación. Un dispositivo de estas características permitiría a
prescriptores, instaladores y usuarios finales emplear el mismo
sistema (o más concretamente, diversas variantes del mismo sistema)
independientemente del tipo de dispositivos instalados y del
protocolo de comunicaciones utilizado por dichos dispositivos.
El solicitante no conoce ningún documento de
patente previo que pueda considerarse relevante a efectos de la
presente invención.
La presente invención resuelve la problemática
anteriormente expuesta, al proporcionar un sistema de control
domótico multiprotocolo, que puede ser ampliado para soportar
protocolos adicionales a través de módulos de expansión, incluso
protocolos definidos posteriormente a la concepción de la presente
invención, y que presenta un interfaz de usuario unificado y
homogéneo para el control y monitorización de la instalación.
Concretamente, la invención es un sistema
electrónico basado en un microprocesador programable, equipado con
un panel LCD y pantalla táctil. En el panel LCD se representa
gráficamente el estado de los diferentes dispositivos domóticos
presentes en la instalación, en la medida en que esta información
esté disponible, y se proporcionan una serie de iconos gráficos que,
al ser activados mediante pulsación en la pantalla táctil, resultan
en la ejecución de diferentes acciones sobre los dispositivos
asociados.
Para la comunicación con estos dispositivos, el
sistema incorpora una serie de zócalos de expansión, en los que se
pueden instalar módulos de expansión que implementan diferentes
protocolos de comunicaciones. Estos módulos de expansión realizan
una función de conversión de protocolo, traduciendo los mensajes
que se reciben desde dispositivos externos a un protocolo interno
usado para la comunicación con el microprocesador principal, y
viceversa.
Asimismo, el sistema incorpora también puertos
de comunicaciones RS232 y RS485 integrados para la conexión,
respectivamente, de un módem GSM con interfaz de comandos AT, y de
dispositivos de entrada y salida compatibles con el protocolo
Modbus/RTU, sin necesidad de instalar módulos de expansión
adicionales.
El sistema integra también un interfaz de red
para la conexión a una red de datos TCP/IP, proporcionando así la
posibilidad de realizar de forma remota acciones equivalentes a las
que se pueden realizar a través del interfaz basado en panel LCD
con pantalla táctil, siendo suficiente para ello con disponer de un
ordenador personal, ordenador portátil, agenda electrónica (PDA),
teléfono móvil o dispositivo equivalente, equipado con un navegador
web y conectado a la misma red TCP/IP que el sistema.
Un receptor de infrarrojos permite el control
del sistema mediante un dispositivo de control remoto, en vista a
hacer más cómodo su manejo.
Para informar al usuario acerca de situaciones
de alarma o condiciones anómalas de funcionamiento se pueden
disponer determinados medios de señalización, visuales o sonoros,
tales como un indicador luminoso basado en diodo LED, una
señalización acústica mediante un elemento zumbador, u otro
mecanismo similar.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de
realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante
de este documento un conjunto de dibujos con carácter ilustrativo y
no limitativo, donde se ha representado lo siguiente:
La figura 1 muestra de manera esquemática un
diagrama de bloques en el que se identifican los principales
bloques funcionales presentes en una realización preferente de la
invención.
La figura 2 muestra una vista en perspectiva de
la parte frontal del sistema de control multiprotocolo objeto de la
invención, según la realización preferente de la invención. En esta
vista se aprecia el interfaz de usuario (2), consistente en panel
LCD con pantalla táctil, el indicador luminoso basado en diodo LED
(4) y el marco frontal embellecedor (13).
La figura 3 muestra una vista en perspectiva de
la parte trasera del mismo sistema, según la realización preferente
de la invención, en la que se puede apreciar el área de conectores
(14), y una cubierta trasera de protección (15).
La figura 4 muestra un esquema del circuito de
control asociado a cada uno de los zócalos de expansión (10)
presentes en el sistema para la instalación de módulos de expansión,
según la realización preferente de la invención.
El diagrama de bloques funcionales de una
posible realización de la presente invención aparece representado
en la figura 1.
El núcleo del sistema está constituido por un
módulo controlador empotrado (1) que comprende, entre otros, los
siguientes elementos:
- -
- un microprocesador programable, en el que se ejecuta el código de aplicación (firmware) que gobierna el funcionamiento general del sistema,
- -
- memoria RAM, utilizada por el código de aplicación durante su ejecución para almacenar variables e información de estado,
- -
- memoria flash tipo NOR, para el almacenamiento persistente del código de aplicación,
- -
- memoria EEPROM, para el almacenamiento persistente de datos de configuración,
- -
- un reloj de tiempo real que, permite la implementación de programaciones horarias,
- -
- un controlador de red Ethernet,
- -
- un controlador de panel gráfico LCD,
- -
- varios puertos para comunicaciones serie asíncronas (UART).
Este módulo controlador se inserta en una placa
base (12), a la que se conectan también el resto de los elementos
del sistema.
El interfaz de usuario (2) está compuesto por un
panel LCD en color tipo STN, con pantalla táctil integrada. En este
panel LCD se representa gráficamente el estado de los diferentes
dispositivos, así como un conjunto de iconos gráficos para la
navegación y el control de dispositivos. Al pulsar sobre uno de
estos iconos, se detecta la pulsación a través de la pantalla táctil
y se activa la función correspondiente.
Un dispositivo zumbador (3) emite una señal
acústica cada vez que se pulsa sobre la pantalla, para proporcionar
al usuario una confirmación sonora de la acción.
Mediante un diodo LED multicolor (4) se
proporciona también una indicación luminosa del estado del
sistema.
Un receptor de infrarrojos (5) basado en el
dispositivo receptor miniaturizado TSOP 32238 de Vishay permite al
sistema decodificar comandos transmitidos con un mando a distancia
convencional usando el conocido protocolo RC5, adoptado por la
mayoría de fabricantes de electrodomésticos de línea marrón
(televisores, equipos de música, reproductores de DVD,
etcétera).
El interfaz Ethernet (6) permite la conexión del
sistema a una red de datos TCP/IP. De esta forma se puede acceder
de forma remota al sistema a través de cualquier otro equipo
conectado a la red, incluyendo ordenadores de sobremesa,
ordenadores portátiles, agendas electrónicas (PDA), teléfonos
móviles, o cualquier otro dispositivo equipado con un navegador
web.
El sistema incorpora un puerto RS232 (7), con
conector modular RJ11, para la conexión de un módem GSM externo con
interfaz de comandos AT. Este puerto RS232 está conectado
internamente a una de los puertos de comunicaciones serie asíncronas
del módulo controlador. De esta forma es posible enviar mensajes
SMS de alerta cuando se produce una situación de alarma, por
ejemplo al detectarse, a través de los sensores monitorizados por el
sistema, una fuga de agua o una fuga de gas. También es posible
enviar mensajes SMS a este módem para comandar el sistema de forma
remota. Los mensajes recibidos son interpretados por el firmware,
ejecutándose las acciones correspondientes según el contenido de
los mismos.
El sistema incorpora también un puerto RS485
(8), con conector modular RJ11, internamente conectado a otro de
los puertos de comunicaciones serie asíncronas del módulo
controlador. Sobre este puerto se implementa el protocolo
Modbus/RTU, lo que permite al sistema la comunicación con
dispositivos externos compatibles con este protocolo.
Un puerto X-10 (9), con conector
modular RJ11, permite conectar un módem compatible con el protocolo
X-10 como por ejemplo el módulo bidireccional XM10E
(TW723), para poder controlar dispositivos basados en esta
tecnología. El módulo controlador se comunica con el módem a través
de unas líneas digitales de entrada/salida.
El sistema dispone de dos zócalos de expansión
(10) preparados para instalar módulos de expansión que implementen
protocolos de comunicaciones adicionales. En la figura 4 se muestra
una representación esquemática de la circuitería asociada a cada
zócalo. El microprocesador se comunica con el módulo de expansión a
través de un puerto de comunicaciones asíncronas. Las señales de
transmisión (TX) y recepción (RX) de dicho puerto, se conectan a las
señales de transmisión (EXP_TX) y recepción (EXP_RX) del módulo de
expansión, a través sendos circuitos regeneradores de señal (17).
El microprocesador puede detectar la presencia de un módulo de
expansión en el zócalo a través de una señal digital (EXP_RDY)
conectada a una de las entradas digitales del microprocesador
(IO2). Adicionalmente, el microprocesador puede habilitar y
deshabilitar la tensión de alimentación del módulo de expansión
(EXP_VCC) mediante un transistor tipo FET (18) controlado por una
de las salidas digitales del microprocesador (IO1).
En los módulos de expansión se realiza una
función de conversión de protocolo, generando las señales
eléctricas necesarias para la comunicación con dispositivos
externos. Estas señales se llevan hasta los terminales de sendos
conectores atornillables (16), a los que se conectan los
dispositivos mencionados.
Todo el sistema se alimenta con una tensión
continua de 5 ó 12 VDC (11), generada por un adaptador externo
conectado directamente a la red eléctrica.
Finalmente, en las figuras 2 y 3 se muestran
sendas vistas en perspectiva de una realización preferente de la
invención, en la que se pueden apreciar el interfaz de usuario (2)
consistente en panel LCD con pantalla táctil, el indicador luminoso
basado en diodo LED (4), el marco frontal embellecedor (13), el
área de la placa base en la que se disponen los diferentes
conectores del sistema (14) y la cubierta trasera de protección
(15).
Claims (13)
1. Sistema de control domótico multiprotocolo
con interfaz de usuario que permite el control y monitorización de
los elementos que forman parte de una instalación domótica, donde el
citado sistema comprende:
- -
- un módulo controlador (1), que gobierna la operación del sistema,
- -
- un interfaz de usuario (2) en el que se representa gráficamente el estado de los elementos de la instalación domótica y que permite actuar sobre los mismos,
- -
- uno o varios zócalos (10) en los que se pueden instalar sendos módulos de expansión para implementar diferentes protocolos de comunicaciones,
- -
- medios de señalización, de naturaleza visual o sonora, que informan sobre la actividad y estado del sistema.
2. Sistema de control domótico multiprotocolo
con interfaz de usuario, según la reivindicación anterior,
caracterizado porque adicionalmente incluye uno o más puertos
de comunicaciones integrados, implementando un determinado conjunto
protocolos de comunicaciones sin necesidad de instalar módulos de
expansión en los zócalos provistos a tal efecto.
3. Sistema de control domótico multiprotocolo
con interfaz de usuario, según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque adicionalmente incluye un
interfaz de red (6) para la conexión a una red de datos TCP/IP,
permitiendo el telecontrol del sistema desde un ordenador personal,
ordenador portátil, agenda electrónica (PDA), teléfono móvil o
dispositivo equivalente, equipado con un navegador web y conectado
a la misma red TCP/IP que el sistema.
4. Sistema de control domótico multiprotocolo
con interfaz de usuario, según la reivindicación 3,
caracterizado porque el interfaz de red (6) consiste en un
interfaz tipo Ethernet.
5. Sistema de control domótico multiprotocolo
con interfaz de usuario, según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por integrar adicionalmente un
receptor de infrarrojos (5) para permitir el manejo del sistema
mediante un mando a distancia convencional.
6. Sistema de control domótico multiprotocolo
con interfaz de usuario, según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el interfaz de usuario (2)
consiste en un panel LCD equipado con pantalla táctil.
7. Sistema de control domótico multiprotocolo
con interfaz de usuario, según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque los medios de señalización
comprenden un dispositivo zumbador (3) que emite señales acústicas
cuando se actúa sobre el interfaz de usuario.
8. Sistema de control domótico multiprotocolo
con interfaz de usuario, según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque los medios de señalización
comprenden un dispositivo indicador basado en diodo LED multicolor
(4) que emite una señal luminosa en función del estado actual del
sistema.
9. Sistema de control domótico multiprotocolo
con interfaz de usuario, según cualquiera de las reivindicaciones 2
a 8, caracterizado porque comprende un puerto de
comunicaciones RS232 (7) para la conexión de un módem GSM externo
con interfaz de comandos AT.
10. Sistema de control domótico multiprotocolo
con interfaz de usuario, según cualquiera de las reivindicaciones 2
a 9, caracterizado porque comprende un puerto de
comunicaciones RS485 (8) sobre el que se implementa el protocolo de
comunicaciones Modbus/RTU.
11. Sistema de control domótico multiprotocolo
con interfaz de usuario, según cualquiera de las reivindicaciones 2
a 10, caracterizado porque comprende un puerto
X-10 (9), que permite conectar un módem compatible
con el protocolo X-10, como por ejemplo el módulo
bidireccional XM10E (TW723) o equivalente.
12. Sistema de control domótico multiprotocolo
con interfaz de usuario, según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el módulo controlador (1)
comprende:
- -
- un microprocesador programable, en el que se ejecuta el código de aplicación (firmware) que gobierna el funcionamiento general del sistema,
- -
- memoria RAM, utilizada por el código de aplicación durante su ejecución para almacenar variables e información de estado,
- -
- memoria flash tipo NOR, para el almacenamiento persistente del código de aplicación,
- -
- memoria EEPROM, para el almacenamiento persistente de datos de configuración,
- -
- un reloj de tiempo real, que permite la implementación de programaciones horarias,
- -
- un controlador de red Ethernet,
- -
- un controlador de panel gráfico LCD,
- -
- varios puertos para comunicaciones serie asíncronas (UART).
13. Sistema de control domótico multiprotocolo
con interfaz de usuario, según cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por implementar al menos dos
protocolos de comunicaciones, ya sea a través de puertos de
comunicaciones integrados, mediante módulos de expansión, o
mediante una combinación de ambos, de entre los incluidos en la
siguiente lista: X-10, KNX/EIB, protocolo de
integración AT-Home, Modbus/RTU.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200800625A ES2300231B1 (es) | 2008-02-29 | 2008-02-29 | Sistema de control domotico multiprotocolo con interfaz de usuario. |
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|---|---|---|---|
| ES200800625A ES2300231B1 (es) | 2008-02-29 | 2008-02-29 | Sistema de control domotico multiprotocolo con interfaz de usuario. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2300231A1 true ES2300231A1 (es) | 2008-06-01 |
| ES2300231B1 ES2300231B1 (es) | 2009-08-27 |
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ID=39400697
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|---|---|---|---|
| ES200800625A Expired - Fee Related ES2300231B1 (es) | 2008-02-29 | 2008-02-29 | Sistema de control domotico multiprotocolo con interfaz de usuario. |
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