Domotica pt.3

Barnabé Manuel
DOMOTICA
Tecnologie impiegate
e
prodotti presenti
sul mercato
Sistemi a microprocessore L-S
Anno Accademico 2006/2007
1
Sommario
Introduzione ......................................................................................................................... 3
Campi di applicazione .......................................................................................................... 3
Gestione dell‟ambiente ................................................................................................. 3
Gestione degli elettrodomestici ..................................................................................... 4
Comunicazione e informazione..................................................................................... 4
Sicurezza ...................................................................................................................... 4
Servizi a distanza.......................................................................................................... 5
Caratteristiche di un sistema domotico ................................................................................ 5
Il concetto di intelligenza nella domotica ....................................................................... 5
I scenari nella domotica ................................................................................................ 6
Standard nella domotica ...................................................................................................... 6
X10 ................................................................................................................................... 6
Protocollo di comunicazione dello strandard X10 ......................................................... 7
Dettagli fisici del protocollo per la trasmissione su rete elettrica ................................... 7
Dettagli del protocollo per la trasmissione via radio ...................................................... 7
Moduli X10 utilizzabili nell‟impianto domotico ............................................................... 7
Controllori X10 utilizzabili nel sistema domotico ........................................................... 8
Punti deboli e limiti del protocollo X10 .......................................................................... 8
Esempi di prodotti X10 presenti sul mercato ................................................................ 9
LonWorks ....................................................................................................................... 10
Il protocollo LonTalk.................................................................................................... 10
Il Neuron chip.............................................................................................................. 12
I transceiver LonWorks ............................................................................................... 13
KNX (Konnex) ................................................................................................................ 13
Mezzi trasmissivi......................................................................................................... 13
Organizzazione dello spazio di indirizzamento e della topologia KNX ........................ 14
Descrizione del frame KNX ......................................................................................... 14
Modelli delle applicazioni, datapoint e binding ............................................................ 14
Modalità di configurazione .......................................................................................... 15
Impianti domotici presenti sul mercato ............................................................................... 17
Tipi di comando disponibili con My Home ................................................................... 17
Funzioni disponibili con My Home .............................................................................. 17
Funzioni per il comfort: Impianto Automazione ........................................................... 17
Funzioni per la sicurezza: Impianto Antifurto .............................................................. 19
Funzioni per il risparmio energetico: Impianto Gestione Energia ................................ 20
Funzioni per il controllo ............................................................................................... 22
Funzioni per la comunicazione: Impianto Videocitofonia e Videocontrollo .................. 22
Conclusioni ........................................................................................................................ 24
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Introduzione
Col termine “domotica” si fa riferimento alla scienza che si occupa dello studio di
applicazioni informatiche ed elettroniche dedicate all‟ambiente domestico. Le origini di
questa disciplina risalgono agli anni Settanta, quando furono sviluppate le prime soluzioni
che mettevano in relazione tra loro impianti di illuminazione e sistemi di sicurezza.
Gli obiettivi principali della domotica sono:
Migliorare la qualità della vita, in particolare dei soggetti più deboli come minori, anziani o
disabili.
Aumentare la sicurezza delle abitazioni, proteggendo la casa da effrazioni, intrusioni ed
ogni forma di incidente domestico.
Risparmiare energia, tramite una gestione corretta degli impianti di termoregolazione, che
garantisce una riduzione degli sprechi e quindi dei consumi.
Spesso, al posto della parola “domotica”, si parla di “home automation” o di “building
automation”. Nel primo caso ricadono i sistemi di automazione che interessano la singola
unità abitativa, mentre nel secondo caso si fa riferimento alla gestione di interi edifici.
Le soluzioni adottate nella home automation devono rispettare alcune specifiche basilari:
Semplicità: l‟impianto domotico deve essere di facile utilizzo, in particolare deve disporre di
un interfaccia “user friendly”, in modo da poter risultare di facile comprensione a chiunque.
Affidabilità: il servizio deve essere garantito in maniera continua, quindi anche in caso di
guasto l‟impianto deve garantire almeno un‟operatività di base o comunque deve essere
progettato in modo tale che sia possibile rimetterlo in funzione in tempi brevi. Inoltre, ogni
malfunzionamento deve essere segnalato tramite un report all‟utente.
Basso costo: per aumentarne la diffusione, i sistemi domotici devono essere disponibili a
costi contenuti. In particolare la riduzione dei costi deve incidere sulle periferiche (sensori,
attuatori, etc.) e la rete di interconnessione utilizzata per collegare i vari moduli funzionali.
Risparmio energetico: l‟introduzione di un sistema automatizzato dovrà evitare i costi
generati da sprechi energetici, monitorando in maniera continua i consumi e gestendo la
priorità di accensione degli elettrodomestici. In particolare si dovrà sovrintendere al
funzionamento dei carichi più significativi (forno, lavatrice, condizionatore, etc.),
assicurando un distacco controllato per evitare sovraccarichi di corrente che portino al
black-out, causato dal superamento dei limiti di fornitura elettrica. E comunque, in
mancanza di energia elettrica, garantire, tramite gruppi di continuità (UPS), il
funzionamento dei dispositivi che non possono spegnersi.
Campi di applicazione
Le funzionalità domestiche che possono essere automatizzate sono molteplici, in
particolare si possono distinguere cinque macro-categorie di interesse:
Gestione dell‟ambiente.
Gestione degli elettrodomestici.
Comunicazione e informazione.
Sicurezza.
Servizi a distanza.
Gestione dell’ambiente
All‟interno del controllo ambientale sono presenti le problematiche riguardanti la
climatizzazione,la gestione dell‟acqua e dell‟illuminazione nei vari impianti della casa.
Nella climatizzazione, la domotica interviene coordinando il sistema di riscaldamento o di
condizionamento con il sistema di ventilazione o con l‟apertura e chiusura delle finestre
per ottenere all‟interno di ogni stanza la temperatura e l‟umidità richieste, qualunque siano
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le condizioni atmosferiche presenti all‟esterno. Questo è possibile grazie alla presenza di
sensori ed attuatori che permettono la regolazione dei parametri all‟interno dei singoli
locali abitativi.
Gli stessi standard di qualità e risparmio vengono utilizzati per generare acqua calda ad
uso sanitario. Altra problematica nella gestione dell‟acqua è il suo utilizzo per l‟irrigazione
del giardino, dove è necessario programmare i tempi e gli orari di funzionamento, tenendo
in considerazione i fattori metereologici.
Nell‟illuminazione, invece, l‟obiettivo a lungo termine è trovare un punto di equilibrio tra
luce naturale e punti luce artificiali, tramite un sistema di automazione integrato che sia
regolabile dall‟utente. Comunque, già oggi sul mercato è possibile trovare soluzioni che
rispondono in parte al problema. E‟ il caso dei dispositivi che regolano la luminosità dei
punti luce in relazione alla presenza o meno di certi eventi, come ad esempio l‟accensione
del televisore.
Gestione degli elettrodomestici
All‟interno di questo segmento ricadono i cosiddetti elettrodomestici “bianchi” (dall‟inglese
“white goods”), tra cui si possono citare ad esempio lavatrici, lavastoviglie, frigoriferi e
forni. Tutti casi in cui la massiccia introduzione di componenti elettronici ha consentito il
miglioramento di prestazioni, funzionalità e affidabilità degli elettrodomestici, rendendo
possibile la telegestione e la telediagnostica manutentiva di ogni singolo apparecchio
domestico.
Comunicazione e informazione
Sotto questa categoria ricadono il telefono, il citofono o videocitofono, internet a banda
larga (Xdsl, fibra ottica, etc.) e i sistemi audio-video per l‟intrattenimento (televisori, radio,
dvd player, cd player, mp3 player, ricevitori satellitari, paytv, etc.).
Nel caso degli apparati telefonici, l‟uso di un sistema integrato di home automation
consente di gestire le comunicazioni entranti ed uscenti dalla casa. In particolare si può
decidere, a seconda della chiamata, verso quale apparecchio indirizzarla.
Invece, nei dispositivi per l‟intrattenimento, è possibile captare i segnali provenienti
dall‟esterno o dall‟impianto centrale dell‟abitazione e ridistribuirli sui vari apparecchi,
controllando il livello di ricezione e di trasmissione, preoccupandosi della sintonia, della
luminosità degli schermi, della qualità e del volume dell‟audio. Per esempio è possibile
fruire di un unico videoregistratore da più terminali video della casa. Oppure predisporre
una serie di altoparlanti in modo da poter ascoltare la propria musica preferita in qualsiasi
punto della casa, con la possibilità in ogni momento di gestire l‟impianto hi-fi (accenderlo,
spegnerlo, regolarne il volume, risentire un passaggio, etc.).
Sicurezza
All‟interno dell‟abitazione la sicurezza si compone di “security”, ovvero la protezione da
effrazioni ed intrusioni e di ”safety”, cioè la protezione da ogni forma di incidente
domestico quali fughe di gas, incendi, allagamenti, etc. Compito del sistema demotico è
quello di intervenire al fine di incrementare questi due livelli di sicurezza.
In particolare nella security è possibile dislocare una serie di sensori di presenza nei punti
deboli della casa, come finestre e porte che, in caso di effrazione, mettono in funzione il
sistema di allarme, il quale, oltre ad avvisare tramite le sirene l‟intrusione, richiederà via
telefono l‟intervento delle forze dell‟ordine.
Nel caso della safety, il sistema si comporta diversamente: in particolare a seconda del
problema compierà una certa azione. Ad esempio togliendo l‟acqua in caso di allagamento,
oppure spegnendo il gas al rilevamento di una fuga o di una perdita e in caso di presenza
umana segnalando tramite un segnale acustico la presenza di un guasto o di un
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disservizio. Anche l‟invio automatico di richieste di soccorso per via telefonica, in caso di
malori, ricade sotto la parola “safety”, servizio che risulta utile nel caso di persone anziane
o soggetti a rischio che vivono da soli.
Servizi a distanza
L‟introduzione della domotica all‟interno delle case ha consentito la nascita dei teleservizi.
Un esempio già diventato realtà è il contatore elettronico adottato dalle “utilities” erogatrici
di energia elettrica. Infatti, con questo dispositivo, è possibile leggere i consumi di un
impianto elettrico direttamente da remoto. Di maggiore interesse, è l‟impiego dei servizi a
distanza per effettuare la manutenzione del sistema domotico. In particolare devono
essere presenti più livelli di assistenza: è necessaria una diagnostica, con cui rilevare i
guasti e se possibile ripararli, in più, a seconda delle richieste dell‟utente, è possibile
integrare l‟offerta con altri servizi disponibili da remoto, come la telesorveglianza.
Caratteristiche di un sistema domotico
La peculiarità principale di un sistema domotico è quella di combinare una pluralità di
oggetti capaci di comunicare tra loro, in un sistema di gestione globale. Caratteristica che
manca ad una installazione domestica “classica”, dove ogni elemento risulta separato
dagli altri. Ne consegue che un sistema di home automation è basato prima di tutto su una
rete di comunicazione. Dove per rete si intende un sistema composto da due parti: una
prima parte fisica, costituita dal mezzo trasmissivo ed una seconda parte logica, dove
troviamo il protocollo di comunicazione ed i dispositivi necessari per applicare il protocollo,
come le interfacce di comunicazione e gli apparecchi di collegamento. Alla rete, quindi,
sono collegati i vari componenti che costituiscono l‟impianto domotico, tra questi i principali
sono:
_L‟interfaccia utente, ovvero lo strumento utilizzato dall‟utente per operare il controllo.
_I sensori: dispositivi che raccolgono i segnali provenienti dall‟ambiente inviandoli sulla
rete (es. sensori di temperatura, umidità, etc.).
_Gli attuatori: oggetti che, interfacciati alla rete, raccolgono i segnali provenienti dal
sistema e compiono un azione sull‟ambiente (es. sistemi per la movimentazione delle
porte, etc.).
_L‟unità di controllo, che può essere localizzata in un punto o distribuita su diversi nodi di
supervisione.
_L‟unità di interfacciamento esterna: strumento che consente di monitorare la rete
domestica anche da remoto. In particolare questi sistemi di comunicazione, chiamati
anche “gateway” o “residential gateway”, permettono di connettere l‟intero sistema
domotico con le reti di pubblico dominio (es. linea telefonica, ISDN, ADSL, etc.).
Il concetto di intelligenza nella domotica
Per “intelligenza”, in ambito domotico, si intende la capacità di un dispositivo di leggere un
qualunque evento esterno e di scomporlo in singole informazioni che, una volta
interpretate, faranno generare all‟apparecchiatura gli opportuni comandi; I dispositivi dotati
di intelligenza sono le unità di controllo che possono essere centralizzate o distribuite.
Nel primo caso, le singole periferiche del sistema domotico non hanno intelligenza a bordo,
bensì il “cervello” dell‟impianto è basato su un unico automa complesso, in grado di gestire
funzionamenti e funzionalità sia dei sottosistemi sia delle singole apparecchiature.
Nel secondo caso l‟intelligenza è trasferita in parte alle singole periferiche, ciò si traduce in
una maggiore autonomia delle singole apparecchiature, le quali possono colloquiare non
solo con un‟unità di controllo centrale, ma anche con altri dispositivi. In particolare
all‟interno di ogni sottosistema funzionale, ovvero di ogni gruppo di apparecchiature
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omogenee per attività, è possibile configurare un sistema di relazioni che si avvale di un
proprio controllore autonomo.
Tra i due tipi di approccio il più seguito risulta essere quello ad intelligenza distribuita, in
quanto nell‟intelligenza centralizzata ogni componente utilizzato deve risultare
perfettamente compatibile, cosa che diventa difficile da realizzare in un ambiente
eterogeneo come quello casalingo. In più un approccio centralizzato sarebbe un forte
limite alla flessibilità del sistema, dal punto di vista delle infrastrutture di cablaggio e dei
protocolli di comunicazione.
I scenari nella domotica
Uno scenario è un insieme di operazioni, svolte sequenzialmente, che vengono attuate
con un solo comando. Un esempio è lo scenario “mattina”, nel quale vogliamo
programmare le azioni che il sistema domotico dovrà effettuare al momento del risveglio:
ore 7.30 viene fatta suonare la sveglia, alle 07.35 parte l'impianto hi-fi con una musica
rilassante, alle 07.40 le tapparelle si alzano da sole e alle 07.50 viene scaldato
automaticamente il caffè. In sintesi, il vantaggio degli scenari è proprio quello di poter
decidere come si debba comportare la nostra casa, facendo svolgere operazioni di routine
automaticamente.
Standard nella domotica
Nell‟automazione domestica, la nascita di sistemi sempre più complessi ha portato in
tempi rapidi alla creazione di standard. Questo a consentito che dispositivi, prodotti da
società diverse, comunicassero tra loro, dando la possibilità sia a piccole che a grandi
società di entrare nel mercato. Inoltre l‟introduzione degli standard consente alle imprese
di dividersi i costi di ricerca e sviluppo, oltre a promuovere un‟espansione più veloce del
mercato.
Attualmente sono presenti numerosi protocolli di comunicazione in ambito domotico.
Esistono standard sia di uso generale, il cui utilizzo è stato mutuato da altri campi di
applicazione (ad esempio ethernet, bluetooth,etc.), sia standard esplicitamente orientati ad
applicazioni domotiche e per cui di maggior interesse, quali X10, LonWorks e KNX
(Konnex).
X10
L‟X10 è uno standard aperto introdotto nel 1975 dalla Pico Electronics, ed era stato
sviluppato per integrare a basso costo dispositivi di illuminazione e di controllo.
Nonostante la sua età tuttora è uno dei protocolli più utilizzati, soprattutto sul territorio
americano. Per la comunicazione utilizza il metodo delle onde convogliate, dove
l‟informazione è trasmessa sfruttando la rete elettrica domestica. Nonostante ciò, lo
standard supporta anche la trasmissione radio. Un sistema X10 di solito si compone di
una centralina di controllo (controllore), collegata ad una normale presa elettrica, e da un
certo numero di moduli riceventi, ognuno dei quali viene interposto tra la presa elettrica e il
dispositivo da controllare.
Le informazioni digitali, trasmesse sulla rete elettrica, vengono codificate in treni di impulsi
alla frequenza di 120kHz ed inviate nell‟istante in cui la tensione alternata passa per lo “0”,
in particolare ad ogni attraversamento dello “0” viene trasmesso un solo bit. I dati
trasmessi sono costituiti da un indirizzo e un comando, che il controllore invia al dispositivo
controllato. Questi controllori, di solito, sono collegati alla rete elettrica tramite spina,
esistono però anche soluzioni da incasso.
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Protocollo di comunicazione dello strandard X10
L‟informazione trasmessa si basa su un protocollo dove ogni indirizzo è suddiviso in un
cosiddetto “house code” da 4 bit seguito da uno o più “unit code” sempre da 4 bit. Mentre il
comando si basa su un‟unica parola da 4 bit. Per una facile configurazione del sistema gli
“house code” sono definiti da una lettera dell‟alfabeto compresa tra la “A” e la “P”, mentre
gli “unit code” sono etichettati con un numero da 1 a 16.
Una volta che il sistema sarà installato, ogni dispositivo controllato sarà visibile al
controllore tramite un indirizzo univoco tra i 256 possibili (16 house code*16 unit code). Ad
esempio il protocollo può trasmettere un messaggio del tipo: “seleziona house code A”,
“seleziona unit code 3” e “accendi”, il risultato sarà che il dispositivo all‟indirizzo “A3” sarà
acceso. Se si vuole far eseguire la stessa azione a più dispositivi contemporaneamente
basterà che questi si trovino sotto lo stesso “house code”, trasmettendo tutti gli “unit code”
dei dispositivi interessati prima di inviare il comando.
Dettagli fisici del protocollo per la trasmissione su rete elettrica
In questo caso ogni bit è valutato nell‟intorno dello “0” della tensione di rete. Se il bit
trasmesso ha valore “1”, questo è rappresentato da un treno di impulsi a 120 kHz, mentre
se il bit ha valore “0” non sono presenti impulsi. Tutti i messaggi sono spediti due volte in
modo da aumentare l‟affidabilità della trasmissione. La velocità dei dati è di circa 20 bit/s e
ciò rende lo standard X10 adatto solo per applicazioni a bassissima frequenza, per
esempio l‟accensione e lo spegnimento di un dispositivo.
Affinché il messaggio sia intelligibile dal ricevente ogni informazione è anticipata dalla
trasmissione della parola binaria di 4 bit “1110”; questa parola prende il nome di “start
code”. Dopo di che avviene la trasmissione del messaggio, che è composto da un “house
code” seguito da uno o più “function code”. Per “function code” si intende un “unit code” o
un comando. Quando l‟informazione trasmessa si compone di un “start code”, un ”house
code” e un “function code” si parla di “frame” e rappresenta la dimensione minima di un
pacchetto dati valido con protocollo X10.
Dettagli del protocollo per la trasmissione via radio
Per poter operare sull‟impianto domotico tramite tastierini wireless è stato introdotto anche
un protocollo radio all‟interno di questo standard. Le frequenze di trasmissione scelte sono
di 310 MHz negli U.S.A. e di 433 MHz in Europa. I pacchetti dati trasmessi vengono
captati da un ricevitore radio che ritrasmette i dati all‟interno della rete elettrica. Nel caso si
voglia utilizzare il protocollo radio sono disponibili diversi dispositivi quali i tastierini di
controllo o i moduli per l‟allarme antifurto che possono trasmettere i dati provenienti dai
sensori.
Moduli X10 utilizzabili nell’impianto domotico
A seconda del carico da controllare sono disponibili diversi moduli. Per esempio nel caso
di lampade ad incandescenza può essere utilizzato un modulo per lampade (lamp module)
o un modulo per interruttori da muro (wall switch module). Lo scopo di questi dispositivi è
quello di regolare la potenza elettrica fornita al carico tramite dei triac, in modo da poter
agire sulla luminosità delle lampade. Di solito questo tipo di moduli sono dimensionati per
lavorare con carichi che vanno dai 40 ai 500W di potenza.
Nel caso che il carico da controllare sia diverso da una semplice lampada a
incandescenza, come può essere ad esempio un apparecchio elettrico, la logica contenuta
in un “lamp module” non è adatta allo scopo. E‟ necessario utilizzare un modulo per
apparecchi (appliance module), dove la potenza è controllata tramite relay. Questo tipo di
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moduli è dimensionato per controllare carichi le cui correnti possono andare da valori
relativamente piccoli fino a 15A.
Molti dei moduli X10 consentono di avere un controllo locale, ovvero anche se il modulo
risulta spento è sempre possibile alimentare il carico agendo direttamente sul suo
interruttore. Questa operazione, infatti, attiverà il modulo e nel caso questo sia, per
esempio, un “lamp module” avremo l‟accensione della lampada senza dover passare per il
sistema domotico. Un caso in cui questa caratteristica non è supportata è quello dei “wall
switch module”.
Invece, una caratteristica che si trova nei “wall switch module” è la regolazione locale
(local dimming). In questo caso, oltre ad accendere e spengnere la lampada agendo sul
pulsante del modulo, è possibile regolare la luminosità di una lampada, tenendo più o
meno premuto l‟interruttore.
I moduli X10 più sofisticati consentono una programmazione su più livelli, la capacità di
trasmettere comandi e il supporto dei scenari.
Controllori X10 utilizzabili nel sistema domotico
Sul mercato è possibile trovare sia sistemi di controllo X10 molto semplici, sia sistemi più
sofisticati. I controllori più semplici sono progettati per controllare 4 dispositivi X10,
tipicamente lampade, tramite 4 indirizzi sequenziali e contengono un pulsante di
accensione/spegnimento per ogni unità controllata, un pulsante che regola la luminosità
agendo sull‟ultima lampada selezionata e un pulsante che accende/spegne tutte le
lampade contemporaneamente. Sistemi più sofisticati consentono di controllare un
maggior numero di unità e contengono dei timer per la gestione di operazioni
preprogrammate che devono essere svolte quotidianamente. Sono disponibili anche
modelli che supportano l‟uso di rilevatori di movimento all‟infrarosso e di fotocellule.
Nel caso dei sistemi più complessi è possibile adottare soluzioni che consentono una
completa programmazione del sistema o che addirittura si appoggiano per l‟esecuzione
del software ad un computer esterno. Il risultato è la possibilità premendo solamente un
tasto di gestire un intero scenario, per esempio accendere le luci, regolarne l‟intensità,etc.
Un esempio classico di applicazione di questi controllori è in un sistema antifurto, dove
l‟unità di controllo X10 interroga i sensori che si trovano nei punti di accesso della casa e a
seconda dei dati ricevuti agisce di conseguenza sui dispositivi a lei collegati accendendo
luci, sirene, etc.
Punti deboli e limiti del protocollo X10
Uno dei problemi del protocollo X10 si ha nei sistemi a 3 fili 120/240V utilizzati
normalmente nelle residenze nordamericane. Infatti l‟alta impedenza introdotta dai
trasformatori spesso non permette la trasmissione dei segnali da una fase all‟altra. Una
possibile soluzione al problema è data dall‟utilizzo di un condensatore connesso tra le due
fasi. Questo problema, invece, non è presente in Europa, dove la tensione di rete è
unicamente di 240V.
Un‟altro limite di questo standard è l‟incompatibilità con gli alimentatori utilizzati nelle
strumentazioni elettroniche moderne, in quanto i condensatori presenti all‟ingresso di
questi alimentatori cortocircuitano a massa il protocollo X10.
Inoltre alcuni sistemi di controllo X10 non funzionano correttamente con carichi di bassa
potenza (sotto i 50W) o con dispositivi che non presentano carichi resistivi, come ad
esempio le lampade al neon. In questo caso, il problema spesso si risolve utilizzando un
“appliance module” piuttosto che un “lamp module”.
Le problematiche sono anche intrinseche al protocollo, infatti l‟X10 consente di trasmettere
solo un comando alla volta impiegando circa tre quarti di secondo.
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Esempi di prodotti X10 presenti sul mercato
Un esempio di applicazione dello standard X10 è il kit MyHappyHome della Marmitek
venduto sul negozio on-line www.nicoshop.com a 99€. Questo kit consente un controllo
integrato tra l‟impianto home theater e i punti luce della casa al fine di attivare con un solo
tasto il proprio scenario preferito.
Il kit è composto da:
EasyControl8: telecomando Universale IR/RF.
TM13: modulo ricetrasmettitore.
LM12: modulo per lampade.
CM11: interfaccia computer seriale.
Software ActiveHome per Windows 2000/XP.
Grazie al telecomando è possibile controllare l‟impianto da remoto, inoltre con l‟interfaccia
PC è possibile programmare il sistema, che non necessita del computer acceso durante il
normale funzionamento.
Interfaccia computer CM11
L'Interfaccia PC X-10 è utilizzata nelle applicazioni di sicurezza, risparmio
energetico e per automatizzare il funzionamento degli elettrodomestici.
Questo controllore funziona con il PC spento, infatti dopo che l'interfaccia è
stata programmata, il computer non è più necessario. Due pile standard tipo
AAA alimentano il dispositivo. L'Interfaccia Computer può essere
programmata per intercettare un comando, e rispondere ad esso in modo
automatico, generando un intero gruppo di comandi chiamati 'macro'. Per
evitare che un calo di corrente resetti il dispositivo, le macro vengono
memorizzate in una memoria EEPROM.
Gli eventi possono essere schedulati scegliendo ora e data. E' anche
possibile programmare l'interfaccia per accendere le luci al tramonto e spegnerle all'alba,
scegliendo la propria posizione geografica.
L'Interfaccia PC può essere interposta tra la presa AC ed il cavo di alimentazione del PC.
Un cavo con connettori RJ11 e 9-pin viene fornito per collegare l'Interfaccia alla porta
seriale del PC. L'Interfaccia PC è completamente bidirezionale, quindi invia e riceve i
comandi della portante X-10.
Il Software ActiveHome è fornito con l'Interfaccia. Rappresentazioni
grafiche di interruttori, moduli, etc. forniscono un controllo evoluto del
protocollo X-10 e facili impostazioni degli eventi schedulati e delle
macro.
Modulo ricetrasmettitore TM13
Il TM13 risponde ai segnali a Radiofrequenza (RF) trasmessi da qualsiasi
telecomando X-10 senza fili o da interruttori a parete senza fili. Esso invia, sulla
linea elettrica, ogni segnale ricevuto via RF.
Una presa interna per elettrodomestici risponde ai segnali X-10 ricevuti sulla
linea elettrica oppure ai segnali RF ricevuti da qualsiasi telecomando X-10
senza fili. Il TM13 risponde ai seguenti comandi X-10:
_"All units off" dai controller X-10 settati sullo stesso House Code.
_"On" e "Off" dai singoli controller.
Il TM13 può essere interrogato sul suo stato dal CM11 o da qualsiasi altro
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controller. Se utilizzato con il controller CM11, il TM13 agisce come un "gateway RF"
ricevendo i segnali da trasmettitori X-10 senza fili e inviandoli sulla linea elettrica per
essere ricevuti dal CM11, che attivare le relative macro.
Modulo per lampade LM12
Il modulo dimmer per lampade è un ricevitore da 300 W che funziona come
un dimmer remoto. La lampada collegata può essere accesa e spenta
localmente. La funzione dimmer, tuttavia, viene comandata da un
telecomando X-10. Il modulo dimmer può essere inserito in qualsiasi presa
della casa con lampade a incandescenza da 60 W a 300 W. Essendo il
modulo dimmer inserito nelle prese di corrente come un normale
apparecchio, nessuna installazione deve essere effettuata. Occorre solo
impostare i selettori House Code e Unit Code sull'indirizzo desiderato (es.
F9). La lampada collegata al modulo dimmer può essere accesa e spenta
localmente col suo interruttore, ma non bisogna dimenticarsi di lasciarlo in
posizione "ON", altrimenti si perde il controllo della lampada da remoto. Questo modulo
risponde ai seguenti comandi X-10:
_ "All lights on" o "All units off" dai controller X-10 settati sullo stesso House Code.
_"On", "Off", "Bright" e "Dim" dai singoli controller.
LonWorks
La tecnologia LonWorks è stata introdotta sul mercato dall‟americana Echelon Corporation,
la quale ha poi costituito un consorzio per lo sviluppo dello standard chiamato LonMark
International, organizzazione indipendente i cui membri sono sviluppatori, produttori,
system integrator e utilizzatori finali di questa tecnologia. Si tratta di uno standard aperto
con architettura distribuita che non prevede il pagamento di alcuna royalty.
Questa tecnologia si basa sul concetto di “local operating network”, ovvero su un insieme
di dispositivi, detti anche nodi, che comunicano tra di loro tramite un protocollo comune.
Ogni nodo è costituito da un Neuron Chip, un transceiver ed un circuito elettronico
specifico per l'applicazione, può gestire i dispositivi I/O ed eseguire un codice scritto
dall'utilizzatore.
Per connettere e configurare i vari dispositivi che supportano la tecnologia LonWorks
basta utilizzare un software di gestione di rete come l‟ICELAN prodotto dalla IEC. Il
protocollo di comunicazione usato nelle reti LonWorks si chiama LonTalk ed è lo standard
con cui i dispositivi si scambiano i dati all‟interno della rete. Il sistema LonWorks si
compone di quattro elementi fondamentali:
_Il protocollo LonTalk.
_Il Neuron chip.
_I transceiver LonWorks.
_La gestione della rete e i software applicativi.
La tecnologia Lonworks è stata fatta propria dall'EIA (Electronic Industries Alliances) ed
integrata nello standard americano EIA-709. In Italia i nuovi contatori elettronici di energia
installati dall‟ENEL adottano questa tecnologia.
Il protocollo LonTalk
Le caratteristiche chiave di questo protocollo sono:
_L‟affidabilità: oqni volta che si trasmette un messaggio da un nodo, si aspetterà un
riscontro (acknowledgement) da parte di tutti i nodi interessati alla ricezione. Se questo
riscontro non si verifica su tutti i nodi coinvolti il messaggio sarà ritrasmesso. Inoltre
l‟assenza di un riscontro può essere utilizzato come condizione di allarme.
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_Supporto di molteplici mezzi trasmissivi: il LonTalk supporta diversi mezzi come il cavo
intrecciato, la rete elettrica, la trasmissione via radio, il cavo coassiale e la fibra ottica.
_Basso costo dei prodotti: di solito i nodi sono dispositivi piccoli e semplici, infatti si tratta
di interruttori della luce,sensori di temperatura, controlli di accensione-spegnimento, etc. Di
conseguenza questi oggetti non possono tollerare un aumento notevole in termini di costo
e dimensioni. Ecco perchè il protocollo LonTalk è stato progettato per essere
implementato su un chip VLSI chiamato “Neuron chip”, che può essere integrato a basso
costo su questi dispositivi.
_Interoperabilità: un obiettivo fondamentale del LonTalk è dare ai progettisti di aziende
diverse la capacita di sviluppare prodotti che siano in grado di interagire tra loro. Questo
protocollo fornisce una struttura comune che assicura l‟interoperabilità tramite il concetto
di variabile di rete, definita nel LonTalk con l‟acronimo SNVT (Standard Network Variable
Types). Queste variabili di rete sono definite su ogni nodo e vengono impostate nel
protocollo a livello del programma applicativo. Ogni volta che il programma di un nodo
scrive un valore in una sua variabile di uscita, il dato viene trasmesso a tutti i nodi che
hanno un variabile di ingresso connessa a quella variabile. Questa fase è gestita dal
protocollo tramite il Neuron chip. L‟utente può definire i collegamenti delle variabili di rete
nel momento in cui si installa il nodo sulla rete. Uno strumento adatto a questa operazione
può essere l‟ICELAN. La connessione tra le variabili di nodi diversi avviene se queste
sono definite dallo stesso SNVT. Il processo di connessione si chiama “binding”. Tramite
un software di gestione di rete come l‟ICELAN è possibile effettuare il collegamento
semplicemente evidenziando la variabile di uscita di un nodo e la variabile di ingresso dei
nodi che devono essere connessi. La seguente tabella contiene, come esempio, alcune
delle variabili che possono essere definite nei nodi.
Tipo di variabile
Temperatura
Umidità relativa
Stato dell‟interruttore
Stato del dispositivo
Energia
Potenza
Tensione
Corrente
Resistenza
Volume
Peso
Velocità
Pressione
Unità di misura
gradi Celsius
percentuale
booleana
booleana
kW-ora
W
V
A
Ohm
Galloni, litri
Kg, lbs
mph, kmh
Lbs/sq.in, Pascal
I mezzi trasmissivi che possono essere impiegati con questo protocollo sono il cavo
intrecciato, la rete elettrica, le onde radio, il cavo coassiale e la fibra ottica.
Per quanto riguarda l‟indirizzamento il LonTalk definisce una struttura gerarchica di
indirizzi basata su domini, subnet e nodi.
Un dominio è dato da un insieme di nodi che si possono trovare su uno o più canali. La
comunicazione può avvenire solo tra nodi che si trovano sotto lo stesso dominio, di
conseguenza un dominio crea una rete virtuale. Più domini possono essere utilizzati sullo
stesso canale, ciò risulta utile per evitare interferenze tra nodi che appartengono a reti
diverse. L‟utente può scegliere a che dominio associare un nodo al momento della sua
installazione.
11
Una subnet può essere costituita fino da 127 nodi che si trovano all‟interno di un dominio.
Le subnet, invece, possono essere fino a 255 all‟interno di un dominio. Tutti i nodi
appartenenti ad una subnet devono trovarsi sullo stesso canale o su canali collegati tra
loro. Ad ogni nodo all‟interno di una subnet è associato un numero univoco. Un altro modo
possibile per riunire i nodi di una rete è l‟utilizzo dei gruppi. Un gruppo è costituito da un
insieme di nodi appartenenti ad un certo dominio, ma in questo caso i nodi non devono
appartenere allo stesso canale, come succede invece nelle subnet. Un nodo può
appartenere a un massimo di 15 gruppi e all‟interno di ogni dominio si possono contenere
256 gruppi.
Tipi di indirizzo
Si identificano 4 tipi di indirizzo:
fisico: chiamato Neuron ID non cambia mai ed è assegnato in fabbrica ad ogni
Neuron chip. Il Neuron ID e di 48 bit, cio vuol dire che si possono indirizzare,
all‟interno di una rete, fino a 248 dispositivi e questo garantisce che ogni oggetto
abbia un identificativo univoco;
di dispositivo: assegnato quando il prodotto è installato in una certa rete e utilizzato
al posto dell'indirizzo fisico, perché consente un instradamento più efficace dei
messaggi e semplifica la sostituzione dei dispositivi guasti. E' composto da tre
campi: dominio, sottorete e dispositivo;
di gruppo: serve ad ottimizzare il traffico di rete quando lo stesso messaggio è
indirizzato a diversi dispositivi;
broadcast: identifica tutti i dispositivi di una sottorete (subnet) o dell'intero dominio.
Il Neuron chip
Il Neuron chip è il cuore della tecnologia LonWorks, infatti ogni nodo contiene un Neuron
chip per elaborare i messaggi basati su protocollo LonTalk, implementare funzioni
specifiche e immagazzinare parametri del dispositivo. Ogni Neuron chip è costituito da tre
microprocessori, due dei quali vengono impiegati per l‟elaborazione del protocollo LonTalk,
mentre un terzo è dedicato al programma applicativo del nodo. Questi chip sono
programmmati in Neuron C, un linguaggio ANSI C esteso che supporta l‟approccio objectoriented. In particolare il Neuron C supporta gli oggetti LonWorks, di cui fanno parte le
variabili di rete SNVT. Inoltre, all‟interno del linguaggio, è presente un nuovo
“statement“ chiamato “when”, che viene usato per fare lo “scheduling” dei processi basati
su eventi. In aggiunta, il Neuron C fornisce la possibilità di dichiarare un vasto numero di
oggetti di I/O, che sono supportati a livello hardware dal Neuron chip.
Un esempio di Neuron chip è quello prodotto dalla Cypress, il CY7C53120L8. Questo chip
ha le seguenti caratteristiche:
Flash (KB)
8
ROM (KB)
12
SRAM (KB)
4
Clock Max (MHz)
20
Costo unitario
6.65$
Nella ROM è contenuto il firmware del chip, in cui è implementata la gestione del
protocollo LonTalk, mentre nella Flash viene inserito il programma applicativo. Il
CY7C53120L8 è dotato di cinque porte di comunicazione che vengono collegate ai
transceiver del nodo.
12
I transceiver LonWorks
I transceiver sono i dispositivi che effettuano fisicamente la trasmissione e la ricezione dei
segnali lungo la rete. Nella tecnologia LonWorks sono disponibili transceiver per cavo
intrecciato (twisted pair), rete elettrica e per trasmissioni via radio. In particolare i
transceiver a disposizione sono i seguenti:
Transceiver per cavo intrecciato da 78kbps: permette di realizzare reti della lunghezza
massima di 1400m. Contiene un trasformatore di isolamento tra nodo e rete per avere un
alto CMRR.
Transceiver per cavo intrecciato da 1.25Mbps: consente di ottenere le più alte velocità a
scapito della lunghezza massima che si riduce a 130m. Contiene un trasformatore di
isolamento tra nodo e rete per avere un alto CMRR.
Transceiver per rete elettrica: la rete elettrica risulta essere nella maggior parte dei casi
un„ottima soluzione in quanto non necessita di un cablaggio aggiuntivo, che sarebbe
economicamente costoso. Questi transceiver lavorano su collegamenti della lunghezza
massima di 2000m e nel caso siano presenti trasformatori che possono inibire la
trasmissione, questi possono essere bypassati con un semplice circuito passivo.
Transceiver per cavo intrecciato da 78kbps a topologia libera: permettono di realizzare reti
dalla topologia personalizzata, incluso reti a bus, a stella, ad anello e miste. Questi
transceiver sono caratterizzati da un consumo ridotto in standby e contengono un
trasformatore di isolamento tra nodo e rete. La distanza massima tra i nodi può essere di
500m senza ripetitore e di 1000m con ripetitore.
Transceiver per frequenze radio: una grande varietà di transceiver RF sono disponibili per
trasmissioni wireless. Le frequenze di lavoro utilizzate sono di 400-470Mhz e di 900Mhz.
KNX (Konnex)
KNX nasce dalla fusione di BatiBUS, EIB e EHS, standard molto diffusi nel campo della
Home Automation. Questa tecnologia è sviluppata dalla Konnex Associaton e ha la
caratteristica di essere uno standard aperto, privo di royalty ed indipendente dalla
piattaforma. Inoltre è stato approvato come standard europeo (EN 50090 – EN 13321-1) e
mondiale (ISO/IEC 14543). La caratteristica principale di un sistema KNX è
l‟interoperabilità tra dispositivi anche di aziende diverse, che consente la creazione di
applicazioni distribuite. Inoltre l‟indipendenza dalla struttura hardware dà la possibilità ad
ogni produttore di scegliere i chip più idonei a seconda dell‟applicazione. KNX comprende
anche una metodologia e strumenti software per la progettazione di installazioni basate
sulla sua tecnologia. Un esempio di ciò sono le suite per Windows chiamate ETS
(Engineering Tool Software). Inoltre per gestire le risorse presenti nella rete e le operazioni
di binding, KNX mette a disposizione tre modalità di configurazione per i dispositivi: Smode (System mode), E-mode (Easy mode) e A-mode (Automatic mode).
Mezzi trasmissivi
Lo standard KNX prevede diversi mezzi trasmissivi che possono essere utilizzati in
combinazione con una o più modalità di configurazione in funzione della particolare
applicazione.
TP-0 (Twisted Pair, tipo 0): mezzo trasmissivo basato su cavo a conduttori intrecciati con
bitrate di 4800bps, proveniente da BatiBUS.
TP-1 (Twisted Pair, tipo 1): mezzo trasmissivo basato su cavo a conduttori intrecciati con
bitrate di 9600bps, proveniente da EIB.
PL-110 (Power Line, 110 kHz): mezzo trasmissivo ad onda convogliata (power-line) con
bitrate di 1200bps, proveniente da EIB.
PL-132 (Power Line, 132 kHz): mezzo trasmissivo ad onda convogliata (power-line) con
bitrate di 2400bps, proveniente da EHS.
13
RF (Radio Frequency, 868 MHz): mezzo trasmissivo in radiofrequenza con bitrate di 38.4
kbps, sviluppato direttamente all‟interno della piattaforma KNX.
Organizzazione dello spazio di indirizzamento e della topologia KNX
Lo spazio di indirizzamento in una rete KNX è di 16 bit, il che vuol dire che possono
essere indirizzati fino a 65536 nodi. Per quanto riguarda la topologia della rete il KNX
definisce una struttura gerarchica di indirizzi basata su tre livelli. Il livello più basso nella
gerarchia è rappresentato dalla “line”, una linea dove possono essere collegati fino a 256
dispositivi. Queste “line” sono poi raggruppate tra loro a gruppi di 15 sotto una stessa
“main line”. Ogni “main line” individua una delle 15 aree, che a loro volta sono connesse
ad unica “backbone line”. Tenendo conto degli indirizzi riservati agli accoppiatori di rete, su
una rete KNX possono essere installati fino a 61455 dispositivi.
Organizzazione dello spazio di indirizzamento e della topologia KNX
Descrizione del frame KNX
I dati che sono trasmessi sulla rete KNX vengono codificati in strutture standard chiamate
“frame”. Il frame, nella sua versione base, può contenere fino a 23 byte. Di questi, 14 byte
sono riservati ai dati da trasmettere, mentre i restanti 9 byte sono utilizzati per la gestione
del frame stesso. Il primo elemento del frame trasmesso è il “Control Field”, questo campo
di un byte determina la priorità del frame e distingue tra frame in versione base e in
versione estesa. A seguire vengono trasmessi l‟indirizzo sorgente e l‟indirizzo destinazione,
entrambi a 16 bit. Inoltre per individuare se l‟indirizzo di destinazione è di gruppo o singolo,
viene trasmesso un byte che ne indica il tipo. Ci sono poi due byte dedicati ai campi TPCI
(Tansport Layer Protocol Information) e APCI (Application Layer Protocol Information). Il
primo gestisce la comunicazione a livello del trasporto, mentre il secondo agisce a livello
delle applicazioni. Dopo di che avviene la trasmissione dei dati che viene chiusa da un
byte di “Frame Check”, necessario per assicurare una trasmissione affidabile dei dati.
Modelli delle applicazioni, datapoint e binding
In un sistema KNX, per applicazione distribuita si intende una collezione di datapoint
posizionati su un certo numero di dispositivi. I data-point rappresentano le variabili di
14
controllo e di processo del sistema, ne fanno parte ingressi, uscite, parametri, dati per la
diagnostica, etc. Questi oggetti possono essere raggruppati all‟interno di contenitori
standard: i “group object” e gli “interface object”. In particolare un group object è un
insieme di datapoint a cui si può accedere tramite un indirizzo di gruppo. Anche
nell‟interface object abbiamo una collezione di datapoint, ma in questo caso ogni datapoint
indica una propriètà dell‟oggetto e non può essere visto separatamente. Inoltre, affinchè ci
sia interoperabilità tra i dispositivi, i data-point devono seguire formati standard ben precisi,
i cosiddetti tipi. Per distinguere tra datapoint utilizzati in trasmissione e datapoint utilizzati
in ricezione, si parla rispettivamente di “sending datapoint” e “receiving datapoint”.
Ad ogni dispositivo è associata un‟applicazione locale, che gestisce i datapoint del nodo
attraverso i cosiddetti “blocchi funzionali” (functional block). I blocchi funzionali descrivono
l‟applicazione locale ai morsetti e contengono i datapoint del dispositivo. All‟interno di un
blocco funzionale ogni datapoint è descritto da un nome e dal tipo a cui appartiene. Tra i
tipi di datapoint disponibili abbiamo:
_il tipo booleano;
_il tipo percentuale (“%”);
_il tipo analogico (sia di tipo long float che di tipo short float);
_il tipo contatore (tipo intero con segno e senza segno);
_il tipo tempo e data;
_il tipo stato (bit di flag);
Quando un‟applicazione locale scrive un valore su un “sending datapoint”, il dispositivo
invia un messaggio contenente l‟indirizzo di destinazione e il nuovo valore. Un “receiving
datapoint”, identificato dall‟indirizzo contenuto nel messaggio, riceverà questo valore e
informerà la sua applicazione locale, che in base al dato ricevuto potrà eseguire una serie
operazioni, per esempio aggiornare uno dei suoi “sending datapoint”.
All‟interno della rete, per collegare i data-point di un‟applicazione distribuita, lo standard
KNX consente tre forme di binding: libero, strutturato ed etichettato (tagged binding). Nel
caso in cui il binding è libero o strutturato l‟indirizzamento è libero, ovvero il valore
numerico dell‟indirizzo non indica un datapoint univoco con cui si comunica, ma garantisce
solo di poter comunicare con tutti gli altri datapoint che hanno lo stesso indirizzo. La
differenza tra queste due tipologie di binding sta nel come legare i datapoint. Infatti nel
binding libero non ci sono schemi da seguire per il collegamento dei datapoint. Questo tipo
di binding si usa spesso nella modalità di configurazione S-mode. Mentre nel binding
strutturato le specifiche KNX indicano modelli da rispettare per il binding di un gruppo di
datapoint. . Questo tipo di binding si usa spesso nella modalità di configurazione A-mode.
Se invece si usa il tagged binding ciò che importa non è il valore numerico dell‟indirizzo,
ma il suo contenuto semantico, che è costituito da due elementi: “zoning” e “semantic
identifier”. Lo zoning è la parte di indirizzo che indica con che dispositivo si vuole
comunicare, mentre il semantic ID individua univocamente il datapoint. Se due datapoint
sono assegnati alla stessa zona appartengono allo stesso gruppo. Questo tipo di binding
si usa spesso nella modalità di configurazione E-mode.
Modalità di configurazione
System Mode
I dispositivi che implementano la modalità S-mode possono essere configurati in maniera
personalizzata e cio consente di ottimizzare il loro utilizzo. Le operazioni complesse di
configurazione e di binding vengono gestite da un insieme di tool per PC della famiglia
ETS. Per conoscere le caratteristiche di ogni dispositivo i tool fanno uso di un database,
dove sono presenti i modelli funzionali dei prodotti. Questi modelli vengono creati e
aggiornati dai produttori usando tool ETS dedicati. Tramite questo database un installatore
15
può costruire reti KNX utilizzando componenti di diverse aziende e può scegliere i
dispositivi che si adattano meglio al proprio sistema domotico.
I tool ETS per la progettazione di reti KNX consentono la configurazione delle seguenti
caratteristiche:
Binding: impostazione degli indirizzi di gruppo per consentire la comunicazione dei
group object tra i blocchi funzionali. I group object possono essere messi in
relazione solo se condividono lo stesso tipo di data-point. Gli indirizzi sono elaborati
dai tool ETS e vengono scaricati sui dispositivi.
Parametrizzazione: impostazione dei parametri dei dispositivi in accordo con la
documentazione del costruttore.
Easy mode
I dispositivi che implementano la modalità E-mode possono essere configurati senza
l‟utilizzo di tool. Infatti in questi prodotti sono presenti dei componenti (selettori, dip switch)
che sono utilizzati per assegnare un indirizzo al dispositivo. Funzioni analoghe che hanno
lo stesso indirizzo ed appartengono a dispositivi diversi vengono collegate e possono
interagire tra loro. La modalità E-mode supporta i dispositivi multi-canale, dove per canale
si intende un insieme di group object che appartengono alla stessa funzionalità.
Automatic mode
Mentre la S-mode e la E-mode sono utilizzate nell‟ambito delle installazioni fisse, l‟A-mode
è stata sviluppata per prodotti in cui l‟impostazione non necessita di personale esperto.
Questa modalità consente al dispositivo di effettuare il binding in maniera autonoma,
caratteristica necessaria nel caso di apparecchiature mobili.
16
Impianti domotici presenti sul mercato
Nel mercato della domotica, la Bticino è fra le aziende che fanno parte della Konnex
Association ed è una delle poche che propone una gamma di dispositivi completa per
l‟Home Automation. Il nome di questa linea di prodotti è My Home. My Home è un sistema
di automazione domestica in grado di coprire tutte le applicazioni domotiche relative a
comfort, sicurezza, risparmio energetico, comunicazione e controllo. Caratteristica comune
di tutti i dispositivi di MyHome è l‟utilizzo della medesima tecnologia, basata sul bus
digitale, che permette di creare sinergia tra i vari componenti del sistema. My Home è in
grado inoltre di comunicare con il mondo esterno sfruttando i telefoni di rete fissa o mobile
o utilizzando un PC connesso alla rete Internet.
Tipi di comando disponibili con My Home
Per gestire il proprio impianto domotico My Home mette a disposizione i seguenti tipi di
comando:
Comandi base: sono utilizzati per l‟attuazione e regolazione della singola
funzione, ne fanno parte i comandi standard, a infrarossi e a sfioramento.
Comandi d‟ambiente: ne fa parte il touch screen a colori, che contiene icone
personalizzabili ed è utilizzato per il controllo di tutte le funzioni di un singolo
ambiente.
Comandi di supervisione: sono utilizzati per il controllo di tutte le funzioni di un
impianto; consentono ampie possibilità di personalizzazione e contengono
un‟interfaccia semplice ed intuitiva grazie all‟utilizzo di suoni e immagini per
mezzo di Video Station e Video Display.
Comandi di scenari: gli scenari, completi di tutte le funzioni My Home, sono
memorizzati nel modulo scenari e sono richiamabili da diversi dispositivi a
seconda delle esigenze dell‟utente.
Funzioni disponibili con My Home
Tra le funzioni realizzabili con il sistema di Bticino abbiamo quelle relative al comfort come
l‟automazione delle tapparelle e la diffusione sonora, abbiamo poi quelle che riguardano il
risparmio energetico come la termoregolazione e la gestione dell‟energia elettrica. Sono
presenti anche le funzioni di sicurezza come la centrale antifurto e i rivelatori di gas, le
funzioni di comunicazione di cui fa parte il videocitofono e funzioni di controllo che
consentono, tramite il computer, di vigilare e attivare la casa anche a distanza.
Funzioni per il comfort: Impianto Automazione
L‟impianto Automazione realizzato da BTicino può gestire impianti di:
_Illuminazione.
_Azionamento serrande, ventilatori e aspiratori.
_Condizionamento e riscaldamento.
_Comandi ad infrarossi.
A questi si aggiungono funzioni particolari come la possibilità di richiamare con un solo
comando uno scenario personalizzato (accensione simultanea di più lampade, serrande,
etc.). Il sistema si articola in due elementi principali:
_Dispositivi di comando, assimilabili ai tradizionali interruttori, pulsanti, deviatori etc.
_Dispositivi attuatori, assimilabili ai relè tradizionali, per il comando dei carichi connessi.
Alla prima categoria si aggiungono dei dispositivi di interfaccia che permettono
l‟integrazione, nel sistema a BUS, di dispositivi tradizionali quali interruttori, pulsanti ecc. o
di piattaforme PC per la supervisione locale o remota dell‟impianto. L‟impianto
17
Automazione è molto semplice da installare e flessibile nel suo utilizzo. Due soli fili che
costituiscono il BUS del sistema, collegano tutti i dispositivi in parallelo fornendo loro
l‟alimentazione elettrica e provvedendo al reciproco scambio di informazioni.
Esempio: Automazione Tapparelle
La Bticino propone una gamma di soluzioni MY HOME in kit per facilitare l‟installazione
degli impianti domotici negli ambienti residenziali. Uno di questi kit è dedicato
all‟automazione delle tapparelle ed è predisposto per la gestione di:
_5 tapparelle o tende motorizzate con rispettivo comando singolo e un comando generale;
oppure di:
_3 tapparelle e 2 tende con rispettivo comando singolo e 2 comandi generali separati.
Questo kit può essere espanso, aggiungendo nuovi comandi o attuatori in funzione delle
specifiche esigenze.
Esempio di impianto per la gestione di 3 tapparelle e 2 tende motorizzate:
Come funziona l‟impianto:
Per comandare localmente ogni singola tapparella tenere premuto la parte superiore
(tapparella SU) o la parte inferiore (tapparella GIU‟) del dispositivo attuatore fino alla
posizione desiderata della tapparella.
Per comandare contemporaneamente tutte le tapparelle agire invece sul dispositivo di
comando generale mantenendolo premuto fino all‟accensione del LED verde. Per fermare
le tapparelle, premere brevemente. Tutte le tapparelle, a prescindere dalla loro posizione,
si chiuderanno o si apriranno contemporaneamente.
Composizione del kit (Art. MHKIT10):
Articolo
E46ADCN
L4652/2
L4671/2
L4911/2AH
L4911AH
Descrizione
alimentatore
comando carichi singoli/doppi - 2 moduli
attuatore a 2 rele‟ - 2 moduli
copritasto LIVING simbolo SU-GIU‟ 2 moduli
copritasto LIVING simbolo SU-GIU‟
18
Quantità
1
1
5
6
2
N4911/2AH
N4911AH
NT4911/2AH
NT4911AH
copritasto LIGHT simbolo SU-GIU‟ 2 moduli
copritasto LIGHT simbolo SU-GIU‟
copritasto LIGHT TECH simbolo SU-GIU‟ 2
moduli
copritasto LIGHT TECH simbolo SU-GIU‟
6
2
6
2
Il Kit non comprende il cavo (doppino con guaina) art. L4669 che viene venduto in
matasse da 100 metri. Il costo del kit è di 433,96€ (IVA esclusa).
Funzioni per la sicurezza: Impianto Antifurto
Dotato di sensibili rilevatori ad IR e contatti magnetici l‟impianto Antifurto rappresenta un
efficace e sicuro sistema di protezione dei beni e delle persone perché è in grado di
segnalare la presenza di intrusi attraverso allarmi acustici, luminosi e telefonici. Tutti i
dispositivi che compongono il sistema sono connessi in parallelo con due soli fili,
rappresentati da un doppino telefonico per mezzo del quale si distribuisce l‟alimentazione
elettrica e si veicolano le informazioni tra i dispositivi. L‟utilizzo di un solo telecomando e di
chiavi transponder codificato in modo automatico tra milioni di combinazioni e la possibilità
di suddividere la casa fino a 8 zone indipendenti rendono il sistema molto semplice e
flessibile. E‟ quindi possibile, ad esempio, proteggere i locali attivando la zona perimetrale
(porte e finestre) e nel contempo muoversi per casa in tutta libertà. L‟impiego della
centrale con comunicatore telefonico permette di trasferire le segnalazioni di allarme sulla
linea telefonica avvertendo tramite messaggi vocali i numeri telefonici memorizzati e, con
codici di accesso, di conoscere lo stato dell‟impianto. All‟impianto filare è possibile
collegare un ricevitore radio per integrare dispositivi antifurto radio utili per la protezione di
zone non predisposte per il cablaggio filare.
Esempio: Antifurto filare
Un‟altro kit My Home disponibile è l‟antifurto filare. Questo kit è predisposto per la
protezione di tre distinte aree interne dell‟abitazione. La centrale di controllo e
supervisione consente di attivare tutti o solo alcuni sensori ed è in grado di inviare
messaggi d‟allarme preregistrati a telefoni fissi o mobili. Questo kit può essere espanso,
con ulteriori sensori o punti di inserimento/disinserimento dell‟impianto.
Schema funzionale dell‟impianto:
19
Come funziona l‟impianto:
Agendo sulla centrale è possibile selezionare tutti o solo alcuni sensori che devono
proteggere l‟abitazione quando l‟antifurto è attivo.
L‟attivazione dell‟antifurto si effettua mediante il portachiavi con transponder agendo
direttamente sulla centrale di controllo o sull‟inseritore a transponder.
In caso d‟intrusione (apertura di una finestra o presenza in una delle tre aree protette) la
centrale attiva la sirena esterna e contemporaneamente invia una richiesta di soccorso ad
uno o più numeri telefonici memorizzati.
Composizione del kit (Art. MHKIT70):
Articolo
E46ADCN
4072L
3500
PLT1
3507/6
L4611
L4607
3540
Descrizione
alimentatore
sirena esterna
centrale/comunicatore antifurto
protezione linea telefonica
accumulatore 6V
rivelatore antifurto IR orientabile
lettore transponder
portachiavi con transponder
Quantità
1
1
1
1
1
3
1
3
Il Kit non comprende il cavo (doppino con guaina) art. L4669S che viene venduto in
matasse da 100 metri e la batteria art. 3505/12 per la sirena esterna. Il costo del kit è di
1.208,81€ (IVA esclusa).
Funzioni per il risparmio energetico: Impianto Gestione Energia
L‟applicazione Gestione Energia permette di effettuare il controllo della massima potenza
impegnata (per esempio 3 kW), prevenendo l‟intervento della protezione termica del
contatore come conseguenza di un sovraccarico causato dall‟accensione contemporanea
di più elettrodomestici. L‟ammontare della potenza assorbita viene costantemente
monitorato tramite una centrale di controllo che attiva in caso di sovraccarico, dei
dispositivi attuatori per la sconnessione dei carichi collegati. Al controllo per sovraccarico
si affianca la possibilità di gestire i carichi secondo un piano di temporizzazione
predisposto dall‟utente; infatti collegando a due appositi morsetti della centrale i contatti di
un programmatore orario è possibile abilitare il funzionamento dei carichi solo in
determinate fasce orarie con il vantaggio di un risparmio energetico e di una migliore
fruizione della potenza di contratto, questo solo nel caso in cui il fornitore di energia
elettrica ha tariffe orarie differenziate. L‟impianto Gestione Energia può essere realizzato
in due modi diversi a seconda delle esigenze installative, infatti a catalogo sono disponibili
due soluzioni: filare ed EHS. Tutti i dispositivi del catalogo filare sono caratterizzati dalla
flessibilità installativa offerta dalla connessione a Bus. I dispositivi infatti sono connessi in
parallelo tra loro per mezzo di un cavo, a coppia intrecciata non schermato, che realizza il
mezzo di trasmissione dell‟alimentazione e delle informazioni. La soluzione EHS, ad onde
convogliate, rappresenta l‟alternativa all‟analogo impianto filare per implementare il
controllo dei carichi in impianti esistenti, non predisposti per la connessione dei dispositivi
mediante Bus. I segnali di gestione tra la centrale e gli attuatori sono infatti trasferiti tramite
onde convogliate sulla stessa rete di alimentazione 230V (AC) dei carichi da controllare.
Dal punto di vista funzionale anche la soluzione ad onde convogliate è parte integrante di
My Home in quanto svolge le stesse funzioni della versione filare; infatti è possibile
impostare una priorità di funzionamento tra più utilizzatori per impedire che la loro
contemporaneità possa far intervenire il limitatore. Il cuore dell‟impianto Gestione Energia
20
è una centralina che controlla fino ad 8 priorità mediante attuatori da incasso e DIN
(versione filare) o a spina/ presa (versione EHS) ai quali vanno associati i carichi. Al
verificarsi di un prelievo di energia superiore al limite contrattuale, selezionato sulla
centrale, gli apparecchi verranno sconnessi secondo un ordine di importanza stabilito
tramite semplice configurazione dall‟utente.
Esempio: Gestione energia filare
Per la gestione dell‟energia elettrica è disponibile un kit composto da una centrale di
controllo e due attuatori, che regolano la potenza assorbita da due carichi connessi alle
rispettive prese di corrente. Al raggiungimento di una soglia programmata, la centrale
attiva gli attuatori che scollegano i carichi connessi secondo una sequenza prestabilita.
Questo kit può essere espanso con ulteriori attuatori per la gestione di massimo 8 carichi.
Schema funzionale dell‟impianto:
Come funziona l‟impianto:
Se l‟attivazione di un elettrodomestico connesso ad una delle due prese provoca un
assorbimento di corrente dell‟impianto prossima al valore contrattuale, la centrale
provvede a scollegare automaticamente il carico che è connesso all‟attuatore con priorità
N°1. Il carico sconnesso può essere ripristinato premendo il pulsante del rispettivo
attuatore; in questo caso la centrale, per evitare l‟intervento del contatore ENEL,
scollegherà il carico connesso all‟attuatore con priorità N°2. Questa condizione permane
finche la corrente assorbita dai carichi può provocare lo sgancio dell‟interruttore nel
contatore ENEL. Se la corrente assorbita scende invece sotto i valori critici la centrale
provvederà a ripristinare entrambe le prese di corrente controllate.
Composizione del kit (Art. MHKIT40):
Articolo
F421
L4672
Descrizione
centrale controllo carichi DIN
attuatore carichi 16A
Quantità
1
2
Il Kit non comprende il cavo (doppino con guaina) art. L4669 che viene venduto in
matasse da 100 metri. Il costo del kit è di 231,27€ (IVA esclusa).
21
Funzioni per il controllo
Il sistema MY-HOME CONTROLLO BTicino permette di supervisionare e controllare la
propria abitazione o il proprio ufficio in totale sicurezza e riservatezza grazie all‟ausilio di
un Personal computer e di un telefono fisso o cellulare. Il controllo può avvenire da locale
o da remoto tramite il portale web MY-HOME o tramite un collegamento punto-punto.
Tramite il web è possibile comandare le luci, accendere o spegnere la caldaia, verificare
chi ha suonato al citofono e videocontrollare cosa succede all‟interno o all‟esterno della
nostra abitazione.
CONTROLLO LOCALE: Il sistema permette di controllare e supervisionare l‟impianto da
locale, ovvero di lanciare i comandi direttamente dal componente o tramite PC connesso
al componente stesso. In senso più generale il controllo locale è quello effettuato non
passando attraverso reti telefoniche, LAN o internet.
CONTROLLO REMOTO: Il sistema permette di controllare e supervisionare l‟impianto da
remoto: con collegamento punto-punto o tramite portale MY HOME WEB. Se il
collegamento è di tipo punto-punto l‟accesso all‟impianto MY HOME avviene
connettendosi direttamente all‟indirizzo IP fisso del sistema di controllo. Se invece si
utilizza il portale MY HOME WEB l‟indirizzo IP del sistema di controllo può essere sia fisso
che dinamico.
Funzioni per la comunicazione: Impianto Videocitofonia e Videocontrollo
Gli impianti videocitofonici My Home sfruttano la medesima tecnologia digitale a BUS degli
impianti Automazione e Antifurto. Indipendentemente dal numero di chiamate, dalla
complessità dell‟impianto e dalle prestazioni fornite, tutti i dispositivi sono, infatti, collegati
in parallelo su un BUS a 8 fili e configurati per far sì che ogni chiamata citofonica sia
codificata e indirizzata solo al rispettivo posto interno videocitofonico. L‟assenza del cavo
coassiale per il segnale video semplifica il lavoro di installazione evitando l‟impiego di altri
dispositivi e circuiti di conversione. Senza alcuna modifica al cablaggio e grazie alla
multifunzionalità dei posti interni videocitofonici è possibile integrare nell‟impianto anche la
funzione di Videocontrollo domestico. Oltre al controllo dell‟accesso esterno effettuato con
la telecamera della pulsantiera, si possono controllare tramite appositi tasti del
videocitofono, altre aree dell‟abitazione ove sia installata una telecamera, aumentando
così il grado di sicurezza fornito dall‟impianto. In caso di maggior richiesta di sicurezza è
possibile attivare le telecamere associandovi sensori di presenza a raggi infrarossi o
realizzando l‟integrazione dell‟impianto videocitofonico con l‟impianto Antifurto.
Esempio: Segreteria citofonica
Se nessuno è presente in casa o non è possibile rispondere ad una chiamata
videocitofonica, My Home si prende cura di inviare al posto esterno un messaggio
preregistrato che invita il chiamante a lasciare il proprio messaggio. Questa funzione,
gestita dal Web Server e trasferita al Portale, consente di memorizzare il messaggio audio
e le immagini trasmesse dalla telecamera del posto esterno e le rende disponibili per la
visualizzazione a distanza. Il messaggio registrato può essere inviato alla casella di posta
desiderata come allegato di una e-mail oppure mediante pagine web consultabili con un
programma browser commerciale. Per garantire la riservatezza, il collegamento tra PC e
la casa è protetto da password di accesso e da trasmissione criptata. La funzione di
segreteria videocitofonica può essere attivata tramite Personal Computer o localmente con
apposito dispositivo di comando dell‟impianto automazione.
Schema funzionale dell‟impianto:
22
Componenti dell‟impianto:
Articolo
MH300
F452
346100
F422
F496/PF
F496/FF
F496/MF
F496/PR
S3652G
L4651/2
L4675
L4911/2AG
3501/AUX
3501/OI
3501/PUL
3501/6
3501/9
Articolo
331120
331221
332511
332111
332510
342160
336010
F881NA/4
346190
334102
Dispositivi per la funzione di controllo remoto
Descrizione
Quantità
modem router
1
web server audio video
1
derivatore di montante
1
interfaccia SCS / SCS
1
piastra di ssaggio su guida DIN 35
3
10 fascette di ssaggio
1
10 mollette ssaggio su guida DIN 35
1
prolato ribassato per guids DIN 35
2
multipresa con 3 prese 2P+T 10A
1
dispositivo di comando
1
dispositivo attuatore
1
copritasto illuminabile con serigraa
1
conguratore canale ausiliario (10 pezzi)
1
conguratore ON superiore - OFF
1
inferiore (10 pezzi)
conguratore PUL (10 pezzi)
1
conguratore n° 6 (10 pezzi)
1
conguratore n° 9 (10 pezzi)
1
Impianto videocitofonico (dispositivi base)
Descrizione
Quantità
scatola + telaio portamoduli
1
Cornice allmetal
1
frontale telecamera allmetal
1
frontale pulsantiera allmetal
1
modulo telecamera
1
modulo fonico
1
alimentatore
1
interruttore magnetotermico 1P+N – 4A
1
derivatore di piano video
1
videocitofono PIVOT
1
23
Costo unitario
484,62€
466,36€
80,79€
98,15€
9,31 €
10,47 €
8,16 €
2,33 €
3,87 €
41,19€
47,84€
1,84€
3,70 €
3,70 €
3,70 €
3,70€
3,70€
Costo unitario
19,77€
26,15€
19,83€
20,19€
514,89€
130,79€
194,17€
13,12€
99,61€
330,12 €
336900
3501/1
Articolo
E46ADCN
L4652/2
L4669
F411/2
3501/1
3501/2
cavo 8 conduttori (matassa da 100m)
1
conguratore n° 1 (10 pezzi)
1
Impianto automazione (dispositivi base)
Descrizione
Quantità
alimentatore
1
comando per carichi singoli/doppi
1
doppino inguainato SCS – isolamento
1
300/500V – matassa da 100m
attuatore a relè
1
conguratore n° 1 (10 pezzi)
1
conguratore n° 2 (10 pezzi)
1
Totale:
214,70€
3,70€
Costo unitario
94,59 €
37,99€
42,86€
50,03€
3,70€
3,70€
3.093,34€
Conclusioni
Ad oggi sono presenti sul mercato diverse soluzioni per la realizzazione di un impianto
domotico, ognuna delle quali presenta un certo rapporto costi/benefici. Per esempio è
possibile implementare, a basso costo, un impianto per l‟home automation servendosi dei
moduli della tecnologia X10, scelta ideale nel caso in cui l‟abitazione non sia predisposta
per un sistema domotico di tipo filare. Una scelta più onerosa è invece l‟utilizzo di una
soluzione integrata con l‟impianto elettrico, come nel caso dei sistemi domotici filari My
Home di Bticino. In questi prodotti infatti il bus a due conduttori SCS è fondamentale per lo
scambio delle informazioni tra i dispositivi di comando e gli attuatori e per l‟alimentazione
degli stessi. Di conseguenza un impianto My Home di tipo filare può essere implementato
solo se nella casa sono presenti le infrastrutture adeguate. Un altro aspetto da tenere
conto nella scelta di un impianto domotico è la sua compatibilità verso terzi. In particolare,
mentre un sistema X10 non può interagire con dispositivi per l‟home automation prodotti
con altri standard, al contrario un sistema My Home, nonostante lavori con un bus
proprietario, è munito di interfacce che lo possono far colloquiare con standard come l‟EIB
o l‟EHS. In definitiva la scelta si deve basare su un compromesso tra complessità e costo
dell‟impianto di home automation.
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