Equipo domótico residencial.Residential home automation equipment.
La presente invención se refiere a un equipoelectrónico utilizado para el control de una red domótica,concretamente a una red "lonworks" y/o "X10", cuya finalidad es controlar y recibir alarmas de dispositivoselectrónicos conectados en cualquiera de las dos redes.The present invention relates to equipmentelectronic used to control a home automation network,specifically to a "lonworks" and / or "X10" network, whosepurpose is to control and receive device alarmselectronics connected in any of the two networks.
El objeto de la invención es conseguir un equipode interfaz entre la red domótica y un televisor convencional, quecontrole los sensores o dispositivos conectados tanto a una redlonworks como a una red X10, que permite una gestión yconfiguración remota a través de una interfaz Ethernet® que hacetambién de interfaz de usuario hacia la red domótica y que permitela navegación por un conjunto de menús utilizando un mando adistancia, siguiendo el protocolo RC5.The object of the invention is to obtain equipmentof interface between the home automation network and a conventional television, whichcontrol the sensors or devices connected to a networklonworks as an X10 network, which allows management andremote configuration through an Ethernet® interface that makesalso of user interface towards the home automation network and that allowsnavigation through a set of menus using a remotedistance, following the RC5 protocol.
El equipo presenta en el Televisor una serie depantallas dependiendo del comando seleccionado a través del mando adistancia. Estos comandos actúan sobre los dispositivos conectadosa la red lonworks.The team presents a series ofscreens depending on the command selected through the command todistance. These commands act on the connected devicesto the lonworks network.
El equipo puede recibir alarmas de estosdispositivos, mostrándose en la pantalla del televisor con unapantalla hecha a medida para tal efecto dependiendo del tipo dealarma recibida. Esta pantalla aparece aunque el usuario esteviendo cualquier canal de Televisión.The equipment can receive alarms from thesedevices, showing on the TV screen with acustom made screen for this purpose depending on the type ofalarm received This screen appears even if the user isWatching any TV channel.
El equipo puede configurarse a través de unpuerto serie RS-232 de un ordenador personal (PC) obien a distancia a través de la interfaz Ethernet® con un centro degestión remoto. El Software principal se puede telecargar a travésde estas interfaces y lo mismo ocurre con el conjunto de laspantallas que se muestran en el Televisor. Esto se hace así, puestoque el equipo y las pantallas están pensados para poder serpersonalizados dependiendo de la configuración de la red domóticade cada usuario: las viviendas son diferentes en lo que respecta asu distribución física y además la configuración de la red domóticadepende de cada usuario (tipo de elementos domóticosutilizados).The device can be configured through aRS-232 serial port of a personal computer (PC) orwell remotely through the Ethernet® interface with a center ofremote management The main software can be downloaded throughof these interfaces and the same goes for all thescreens shown on the TV. This is done like this, putthat the equipment and screens are designed to becustomized depending on the configuration of the home automation networkof each user: the homes are different in regards toits physical distribution and also the configuration of the home automation networkIt depends on each user (type of home automation elementsused).
El conjunto de pantallas se crea a partir de unprograma específico. Este Software de PC crea el fichero objeto quese telecarga en el equipo domótico residencial.The set of screens is created from aspecific program This PC Software creates the object file thatIt is downloaded to the residential home automation equipment.
Toda la información de las redes domóticas setransfiere al centro de gestión que puede incorporar un portal deacceso a usuarios para que estos puedan controlar sus redes adistancia por Internet. El estado de los dispositivos conectados alas redes domóticas se transfiere al centro de gestión en todo momento.All the information of the home automation networks istransfers to the management center that you can incorporate a portal ofaccess to users so that they can control their networks toInternet distance. The status of the devices connected toHome automation networks are transferred to the management center throughoutmoment.
Esta invención tiene su aplicación en el campodel control y de la automática o domótica. Mas concretamente en laelectrónica de consumo y equipos, para el control de una reddomótica. El sistema utiliza las tecnologías LONWORKS y X10.This invention has its application in the fieldof control and automatic or home automation. More specifically in theconsumer electronics and equipment, for the control of a networkhome automation The system uses the LONWORKS and X10 technologies.
El desarrollo de controladores y de sistemasdomóticos tiene ya muchos años. Por lo general son sistemas decomplejidad relativamente alta y al alcance de pocos usuarios.Necesitan el despliegue de una infraestructura de control dentro del recinto del usuario: Equipos de control, sensores, alarmas,etcétera.The development of controllers and systemsHome automation is already many years old. They are usually systems ofrelatively high complexity and available to few users.They need the deployment of a control infrastructure within the User enclosure: Control equipment, sensors, alarms,etc.
Debido a que el mercado potencial es inmenso,existe actualmente una actividad muy grande en el sector (alianzas,estándares, iniciativas institucionales a nivel de la comunidadEuropea,...). Dentro de las alianzas existen muchos intentos deestandarización en lo que respecta a las comunicaciones y protocolos para las redes domóticas. A modo de ejemplo se pueden citar lossiguientes:Because the potential market is immense,There is currently a very large activity in the sector (alliances,standards, institutional initiatives at community levelEuropean, ...). Within the alliances there are many attempts tostandardization in regards to communications and protocols for home automation networks. As an example you can cite thefollowing:
Posteriormente ha habido intentos de coordinacióny de unificación de estándares. Por otro lado, es importantemencionar aquellas iniciativas privadas dónde se puede encuadrar asistemas tales como: X-10, Lonworks, EHS (European Home sSystems, Simon VIS y EIB (European Installation Bus).Subsequently there have been attempts at coordinationand of unification of standards. On the other hand, it is importantmention those private initiatives where you can framesystems such as: X-10, Lonworks, EHS (EuropeanHome sSystems, Simon VIS and EIB (European Installation Bus).
Últimamente ha adquirido una relevancia digna demencionar lo que se denomina: "Residential Gateway" o pasarelaresidencial. Es el equipo que hará de interfaz entre una redpública (CATV, satélite, ADSL, etc.) y las redes de cliente (HomePNA, Ethernet®, 802.11 o Powerline). Muchas empresas estánpresentes en este mercado y no deja de haber anuncios en estesentido en la prensa especializada. El equipo domótico residencialno pretende ser una pasarela de este tipo, se encuadra dentro de loque podemos denominar como equipo de control e interfaz de usuarioy sólo cubre lo que se refiere a una red domótica de control. Nocubre lo que se refiere a datos y entretenimiento.Lately it has acquired a relevance worthy ofmention what is called: "Residential Gateway" or gatewayresidential. It is the equipment that will interface between a networkpublic (CATV, satellite, ADSL, etc.) and client networks(HomePNA, Ethernet®, 802.11 or Powerline). Many companies arepresent in this market and there are no ads in thissense in the specialized press. The residential home automation equipmentIt is not intended to be a gateway of this type, it is framed withinthat we can name as control equipment and user interfaceand it only covers what refers to a home automation control network. Do notIt covers data and entertainment.
Con respecto a los controladores e interfaces deusuario hay muchos ejemplos en el mercado en la actualidad. Lamayoría de ellos son interfaces o equipos propietarios con mayor omenor complejidad. En Estados Unidos existen controladores queutilizan la Televisión como interfaz de usuario de una forma similar a la utilizada en el equipo domótico residencial. Ladiferencia o valor añadido que aporta este equipo es la sencillezde su diseño y por lo tanto su bajo coste.With respect to controllers and interfaces ofUser there are many examples in the market today. Themost of them are proprietary interfaces or equipment with greater orless complexity In the United States there are drivers thatthey use Television as a user interface in a waysimilar to that used in residential home automation equipment. Thedifference or added value that this team brings is simplicityof its design and therefore its low cost.
El equipo domótico que la invención proponepermite al usuario del mismo actuar, a través de un conjunto demenús que incorpora, sobre los dispositivos montados en la reddomótica a la que se conecta dicho equipo. Así, por ejemplo, elequipo permite programar el riego del jardín, encender y apagar lasluces, recibir alarmas de gas, saber si alguien ha entrado en la casa, etc.The home automation equipment that the invention proposesallows the user to act, through a set ofmenus that it incorporates, on the devices mounted in the networkhome automation to which said equipment is connected. So, for example, theequipment allows to program the irrigation of the garden, turn on and off thelights, receive gas alarms, know if someone has entered thehouse, etc.
El usuario accede a los menús utilizando el mandoa distancia de la TV de una manera similar al acceso y navegaciónpor las páginas de Teletexto convencional. La tecnología empleada(OSD: "On Screen Display") permite la utilización de cualquiertelevisión y la calidad de imagen es la obtenida en el Teletexto actual. Esta tecnología permite una calidad de imagen muy buena,pero en cambio no permite el uso de gráficos muy avanzados del tipoque se pueden obtener utilizando la tecnología para PC denavegadores Web.The user accesses the menus using the commandTV remote in a manner similar to access and navigationthrough the pages of conventional Teletext. The technology used(OSD: "On Screen Display") allows the use of anytelevision and image quality is the one obtained in Teletextcurrent. This technology allows a very good image quality,but instead it does not allow the use of very advanced graphics of the typethat can be obtained using PC technology fromWeb browsers
Para ello y de forma más concreta el equipodomótico de la invención está constituido a partir de dos bloquesde interfaz, uno con la red domótica lonworks y otro con la reddomótica X-10, así como por otros dos bloques de interfaz de usuario, uno de entrada y otro de salida, unmicrocontrolador principal y un bloque de comunicaciones e interfazEthernet®.To do this and more specifically the teamHome automation of the invention is constituted from two blocksinterface, one with the lonworks home automation network and one with the networkX-10 home automation, as well as two other blocks ofuser interface, one input and one output, amain microcontroller and a communication block and interfaceEthernet®
Para el bloque de interfaz de usuario de entradase utiliza un control remoto por infrarrojos similar (o incluso elmismo) al utilizado en un receptor de televisión convencional.For the input user interface blocka similar infrared remote control is used (or even thesame) to that used in a conventional television receiver.
Para el bloque de interfaz de usuario de salida,se utiliza un receptor de televisión convencional, en el que semuestran mensajes en forma de caracteres alfanuméricos ygráficos.For the output user interface block,a conventional television receiver is used, in whichdisplay messages in the form of alphanumeric characters andgraphics.
El microcontrolador principal controla elfuncionamiento de todo el equipo y es el responsable de sincronizartodos los eventos. Contiene una memoria flash telecargable, dondereside el programa funcional del equipo.The main microcontroller controls theoperation of the entire team and is responsible for synchronizingAll events It contains a downloadable flash memory, whereThe functional program of the team resides.
El bloque de comunicaciones se conectará a unrouter o módem ADSL, para poder comunicarse con el equipo teledomocentralizado. Este equipo es un PC convencional incluyendo losprotocolos de comunicación TCP/IP, una interfaz Internet® y unatarjeta para conexión de línea ADSL. El objetivo es poder conectarel equipo domótico residencial al teledomo mediante una línea ADSL, utilizando el cableado telefónico estándar dentro de unedificio.The communication block will connect to arouter or ADSL modem, to be able to communicate with the telephone systemcentralized This equipment is a conventional PC including theTCP / IP communication protocols, an Internet® interface and aADSL line connection card. The goal is to connectthe residential home automation equipment on the TV through an ADSL line,using standard telephone wiring within abuilding.
Se ha previsto también la posibilidad de que elusuario pueda ver las pantallas de información de su red domóticaen un televisor auxiliar, es decir en cualquier receptor detelevisión de los existentes en su casa.The possibility that theuser can see the information screens of your home automation networkon an auxiliary television, that is on any receiver ofTelevision of existing ones in your home.
Para complementar la descripción que se estárealizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de lascaracterísticas del invento, de acuerdo con un ejemplo preferentede realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde concarácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado losiguiente:To complement the description that is beingperforming and in order to help a better understanding of thecharacteristics of the invention, according to a preferred exampleof practical realization of it, is accompanied as partmember of that description, a set of drawings where withillustrative and non-limiting nature, what has been representednext:
La figura 1.- Muestra, según una representaciónesquemática, la arquitectura de gestión y servicio de un equipodomótico residencial realizado de acuerdo con el objeto de lapresente invención.Figure 1.- Shows, according to a representationschematic, management and service architecture of a teamresidential home automation carried out in accordance with the purpose of thepresent invention
La figura 2.- Muestra, también según unarepresentación esquemática, la arquitectura del equipo propiamentedicho.Figure 2.- Sample, also according to aschematic representation, the architecture of the team itselfsaying.
La figura 3.- Muestra un diagrama correspondientea un mensaje del mando a distancia RC5.Figure 3.- Shows a corresponding diagramto a message from the RC5 remote control.
La figura 4.- Muestra un esquema de lavisualización de información en un televisor auxiliar.Figure 4.- Shows a diagram of theinformation display on an auxiliary television.
La figura 5.- Muestra un diagrama correspondienteal interfaz con la red lonworks.Figure 5.- Shows a corresponding diagramto the interface with the lonworks network.
La figura 6.- Muestra una gráfica correspondientea los pulsos de 120 KHz en el protocolo X-10.Figure 6.- Shows a corresponding graphat 120 KHz pulses in the X-10 protocol.
La figura 7.- Muestra el diagrama de bloquescorrespondiente a un módulo TW523.Figure 7.- Shows the block diagramcorresponding to a module TW523.
La figura 8.- Muestra el diagrama de tiempos entransmisión X-10.Figure 8.- Shows the time diagram inX-10 transmission.
La figura 9.- Muestra el diagrama de tiempos enrecepción X-10.Figure 9.- Shows the time diagram inX-10 reception.
La figura 10.- Muestra un detalle de la recepciónen X-10.Figure 10.- Shows a detail of the receptionin X-10.
La figura 11.- Muestra la disposición de lospires del conector serie del CoBox.Figure 11.- Shows the arrangement of thefeet of the CoBox serial connector.
La figura 12.- Muestra los pines del conector deEthernet® RJ45 del CoBox.Figure 12.- Shows the connector pins ofEthernet® RJ45 from CoBox.
La figura 13.- Muestra los leds de diagnosticodel CoBox.Figure 13.- Shows the diagnostic LEDsof the CoBox.
La figura 14.- Muestra, finalmente, laarquitectura del bloque microcontrolador del equipo domóticoresidencial.Figure 14.- Shows, finally, thearchitecture of the home automation microcontroller blockresidential.
En el esquema de la figura 1 se ha representadoesquemáticamente un edificio (1) con varias viviendas (2), en cadauna de las cuales se establece su correspondiente equipo domótico(3) que a través de una línea de Ethernet® (4), un router ADSL (5)y un esplitter (6), al que accede también un canal de voz (7),comunicando con un teledomo centralizado (8), asistido por una basede datos (9) de las diferentes viviendas (2), concretamente através de la cometida telefónica (10) y de la red ADSL (11),pudiendo además cada usuario establecer comunicación con suvivienda (2), vía Internet®, desde un PC de usuario (12) y a travésde una red IP13.In the scheme of figure 1 it has been representedschematically a building (1) with several houses (2), in eachone of which establishes its corresponding home automation equipment(3) that through an Ethernet® line (4), an ADSL router (5)and a splitter (6), which is also accessed by a voice channel (7),communicating with a centralized television (8), assisted by a baseof data (9) of the different dwellings (2), specifically tothrough the telephone assignment (10) and the ADSL network (11),each user can also establish communication with theirhousing (2), via Internet®, from a user PC (12) and throughof an IP13 network.
Cada equipo domótico (3) está estructurado a basede un microcontrolador principal (14) asociado a través de uninterfaz (15) con una red domótica lonwork (16), de otro interfaz(17) con la red domótica X-10 (18), de un interfazde usuario (19) con una entrada de infrarrojos (20), por ejemplo consistente en el mando a distancia (21) de un televisor, y con uninterfaz de usuario (22) de salida hacia un receptor de televisiónconvencional (24).Each home automation equipment (3) is structured basedof a main microcontroller (14) associated through ainterface (15) with a homework network lonwork (16), from another interface(17) with the X-10 home automation network (18), of an interfaceof user (19) with an infrared input (20), for exampleconsisting of the remote control (21) of a television, and with auser interface (22) output to a television receiverconventional (24).
Complementariamente el microcontrolador principal(14) está relacionado, como anteriormente se ha dicho, a través deun bloque (24) TCP/IP y de un interfaz de Ethernet® (25), con elteledomo centralizado (8), tal como se observa en la figura 2.Complementarily the main microcontroller(14) is related, as previously stated, througha block (24) TCP / IP and an Ethernet® interface (25), with thecentralized telescope (8), as seen in Figure 2.
La visualización y control de los distintosparámetros domóticos, se realiza a través de una interfaz tansencilla y conocida como es la navegación mediante un mando adistancia (21), por los menús que se presentan en un receptor de televisión convencional. Para llevar a cabo dicha navegación esnecesario implementar la interfaz (19) de recepción de mensajes delmando a distancia y la interfaz (22) de inserción de caracteres enel receptor de televisión (23). Hay que destacar la posibilidad depresentar los distintos menús en cualquiera de los receptores detelevisión, conectados a la red de distribución de antena de lacasa.The visualization and control of the differenthome automation parameters, it is done through such an interfacesimple and known as navigation by means of a command todistance (21), by the menus presented in a receiver ofconventional television To carry out such navigation isit is necessary to implement the message reception interface (19) of theremote control and character insertion interface (22) inthe television receiver (23). The possibility ofpresent the different menus in any of the receivers oftelevision, connected to the antenna distribution network of theHouse.
En la Figura 3 se muestra un diagrama con lageneración del mensaje RC5.Figure 3 shows a diagram with theRC5 message generation.
En el equipo domótico residencial la recepcióndel mensaje RC5 se realiza mediante dos circuitos, un sensor deinfrarrojos (SFH 5110-36) y un circuito decodificador de mensaje bifase. El sensor incluye en el mismo chipun fotodiodo, un preamplificador, un filtro paso banda, un controlautomático de ganancia y un demodulador de 36 KHz que entrega elmensaje invertido. El circuito decodificador se implementa con unmicroprocesador de la familia 51 de ATMEL de reducido número depilles y flashEPROM interna, donde se almacena el programa dedecodificación, antes de su montaje en la placa del equipo. La comunicación de este circuito con el microprocesador principal esserie y se realiza conectando las UARTs (Universal AsynchronourReceiver Transmitter) de cada uno de los micros.In residential home automation equipment, the RC5 message is received by means of two circuits, an infrared sensor (SFH 5110-36) and a two-phase message decoder circuit. The sensor includes on the same chip a photodiode, a preamp, a bandpass filter, an automatic gain control and a 36 KHz demodulator that delivers the inverted message. The decoder circuit is implemented with an ATMEL family 51 microprocessor with a small number of internal pilots and flashEPROM, where the decoding program is stored, before being mounted on the equipment board. The communication of this circuit with the main microprocessor is serial and is done by connecting the UARTs (Universal Asynchronour Receiver Transmitter ) of each of the microphones.
La salida del sensor de infrarrojos se conectadirectamente a uno de los pilles de interrupción externa del microdecodificador. Entonces el manejador de esta interrupción compruebaque el mensaje RC5 recibido es correcto y guarda en dos bytes lainformación correspondiente alsystem y alcommand delmensaje. A continuación el micro decodificador envía unainterrupción al micro principal para que este conecte su puertoserie al del micro decodificador y poder enviarle la información dela tecla pulsada por el usuario.The output of the infrared sensor is connected directly to one of the external interrupt pedals of the micro decoder. Then the handler of this interruption verifies that the received RC5 message is correct and saves the information corresponding to thesystem and the messagecommand in two bytes. Then the micro decoder sends an interruption to the main micro so that it connects its serial port to the micro decoder and can send the information of the key pressed by the user.
La presentación de información en el receptor deTV (23) principal del usuario, se realiza mediante el circuito OSD(On Screen Display) STV90410, cuyas señales de salida seconectan al euroconector del receptor. Este dispositivo genera unaseñal RGB que muestra en el TV, a través de su euroconector, laspantallas almacenadas en una memoriaflash de 1 Mbit. Parala visualización de las pantallas en el receptor de TV, se activapreviamente el pin 8 del euroconector (RGBswitch), para queel receptor presente la información procedente del circuito OSD, enlugar del canal sintonizado por el usuario.The presentation of information on the user's main TV receiver (23) is done through the OSD (On Screen Display ) STV90410 circuit, whose output signals are connected to the receiver's scart connector. This device generates an RGB signal that shows on the TV, through its scart, the screens stored in a 1 Mbitflash memory. For the display of the screens on the TV receiver, pin 8 of the scart connector (RGBswitch ) is previously activated, so that the receiver presents the information from the OSD circuit, instead of the channel tuned by the user.
El control del OSD se lleva a cabo mediante unainterfaz tipo SPI (Serial Peripheral Interfaz), que conectadicho circuito al microprocesador principal. La interfaz SPIestablece una comunicación serie entre un dispositivo maestro, ennuestro caso el micro principal, y otro esclavo, el procesadorsemigráfico OSD. Las señales que integran esta interfaz son:The control of the OSD is carried out through an SPI (Serial Peripheral Interface ) typeinterface , which connects said circuit to the main microprocessor. The SPI interface establishes a serial communication between a master device, in our case the main micro, and another slave, the semi-graphic OSD processor. The signals that integrate this interface are:
El módulo OSD que se ha utilizado reúne lassiguientes características:The OSD module that has been used brings togetherfollowing features:
Se ha previsto además la posibilidadcomplementaria de que el usuario pueda ver las pantallas deinformación de su red domótica en cualquier otro receptor de televisión de su casa, es decir en un televisor auxiliar (23'), talcomo muestra la figura 4.The possibility is also plannedcomplementary that the user can see the screens ofinformation of your home automation network in any other receiver ofhome television, that is on an auxiliary television (23 '), suchas shown in figure 4.
Para implementar esta posibilidad es necesarioemplear en el diseño un circuito que convierta la señal RGB,procedente del OSD, a una señal de vídeo compuesto con el estándarque entienda el receptor empleado (en este caso PAL). Una vez quese tiene la información de las pantallas domóticas en forma de vídeo compuesto, esta señal hay que llevarla a un modulador de vídeo,externo al equipo domótico residencial, que inyecta la señalmodulada en la distribución de antena (26) de la casa. La portadoraempleada en el modulador será la correspondiente a alguno de loscanales VHF que esté libre, y este canal es el que tendrá quesintonizarse en el receptor auxiliar, para poder visualizar los distintos menús. Evidentemente, las pantallas domóticas visualizadasen el TV auxiliar (23') tendrán peor calidad que las visualizadasen el TV principal (23), ya que la calidad de la señal de vídeocompuesto es inferior a la de RGB. Además, hay que añadir un móduloreceptor de IR externo y enfrentado al detector de IR del equipodomótico residencial, y un módulo repetidor de IR (28) cerca de cada TV auxiliar, en el que se desee visualizar los menús domóticos.Estos dos módulos se comunican por radio, y son necesarios paraindicar al equipo domótico residencial la pantalla domótica que sedesea visualizar, en función de la tecla del mando a distancia(21') del TV auxiliar que se pulse. En la Figura 4 se muestra unesquema explicativo de la instalación necesaria, para que el usuario pueda visualizar los distintos menús domóticos, en cualquier TVconectado a la distribución de antena de su casa. Convieneinsistir, en que esta posibilidad es opcional, y sólo seimplementará en el caso de que el usuario lo desee. No obstante, enla arquitectura del equipo domótico residencial se incluirá la circuitería necesaria para contemplar esta posibilidad. Es decir,existirá siempre una salida de vídeo compuesto PAL, que podrá ser ono utilizada.To implement this possibility it is necessaryuse a circuit in the design that converts the RGB signal,from the OSD, to a composite video signal with the standardunderstood by the receiver used (in this case PAL). Onceyou have the information of the home automation screens in the form of video composite, this signal must be taken to a video modulator,external to residential home automation equipment, which injects the signalmodulated in the antenna distribution (26) of the house. The carrierused in the modulator will be the corresponding one of theVHF channels that are free, and this channel is the one that will have totune into the auxiliary receiver, to be able to visualize theDifferent menus Obviously, the domotic screens displayedon the auxiliary TV (23 ') they will have worse quality than those displayedon the main TV (23), since the quality of the video signalComposite is lower than RGB. In addition, a module must be addedexternal IR receiver and facing the equipment IR detectorresidential home automation, and an IR repeater module (28) neareach auxiliary TV, in which you want to display the home automation menus.These two modules communicate by radio, and are necessary forindicate to the residential home automation team the home automation screen thatyou want to display, depending on the remote control key(21 ') of the auxiliary TV that is pressed. Figure 4 shows aexplanatory scheme of the necessary installation, so that the user can display the different home automation menus, on any TVconnected to the antenna distribution of your home. It agreesinsist, that this possibility is optional, and onlywill implement in case the user wants it. However, inthe architecture of the residential home automation equipment will include thecircuitry necessary to contemplate this possibility. That is to say,there will always be a PAL composite video output, which can be ornot used
Se utiliza el circuito AD725 que es un circuitopredominantemente analógico, con control lógico digital de latemporización, que es manejada por una frecuencia externa dereferencia, cuatro veces la frecuencia de la subportadora de color (pin 4FSC del AD725). La frecuencia de referencia es de 17,734475MHz para el estándar PAL. La entrada 4FSC acepta niveles lógicosestándar TTL, y el ciclo de trabajo no es crítico aunque esconveniente emplear un flanco de reloj rápido, con objeto de evitaroscilaciones excesivas en la temporización. La señal de sincronismocompuesto generada por el OSD es llevada al pin HSYNC del circuito, mientras que el pin VSYNC es puesto a un nivel lógico alto. Lapuerta XNOR interna al dispositivo, combina estas dos entradas desincronismo, para generar una señal de sincronismo compuestonegativo.The AD725 circuit is used which is a circuitpredominantly analog, with digital logic control of thetiming, which is handled by an external frequency ofreference, four times the frequency of the color subcarrier(pin 4FSC of the AD725). The reference frequency is 17,734475MHz for the PAL standard. 4FSC input accepts logical levelsTTL standard, and the duty cycle is not critical although it isconvenient to use a fast clock flank, in order to avoidexcessive oscillations in timing. Sync signalcompound generated by the OSD is taken to the HSYNC pin of the circuit,while the VSYNC pin is set to a high logical level. TheInternal XNOR gate to the device, combine these two inputs ofsynchronism, to generate a composite sync signalnegative.
Pasando ahora al interfaz (15) para la reddomótica lonworks (16), dicho interfaz consiste en un módulo que seintegra en la placa de circuito impreso del equipo y que cuenta conlos siguientes elementos:Turning now to the interface (15) for the networklonworks home automation (16), said interface consists of a module thatintegrated into the printed circuit board of the equipment and which hasthe following elements:
El acceso a la redLonWorks se va arealizar de acuerdo a la norma RS485, y dicho acceso es gestionadomediante el circuitoNeuron, de modo que para el microprocesador principal dicha comunicación es transparente. En laFigura 5 se representa la estructura de acceso del equipo domóticoresidencial a la red domóticaLonWokrs.Access to theLonWorks network is to be carried out according to the RS485 standard, and said access is managed through theNeuron circuit, so that for the main microprocessor said communication is transparent. Figure 5 shows the access structure of residential home automation equipment to theLonWokrs home automation network.
Desde el punto de vista del microcontroladorprincipal, la interfaz de red es del tipo SPI, en la que el maestrodel bus es el microNeuron y el microcontrolador es portanto esclavo. Esta interfaz establece una comunicación serie entreel dispositivo maestro y el esclavo, y está compuesta por las siguientes señales:From the point of view of the main microcontroller, the network interface is of the SPI type, in which the bus master is the microNeuron and the microcontroller is therefore slave. This interface establishes a serial communication between the master device and the slave, and is composed of the following signals:
Para el intercambio de información entre ambosmicroprocesadores, se ha definido una trama de datos estructuradaen campos. La definición de la estructura es la que se muestra enla seguidamente:For the exchange of information between the twomicroprocessors, a structured data frame has been definedin fields. The definition of the structure is the one shown inthe following:
En cuanto al campoCOMANDO, se handefinido dos tipos: LOCALES, es decir, los que no implican lautilización de la red, y REMOTOS, en los que es necesario llevar acabo algún acceso a la red domótica. En laTabla 1 sepresentan todos los comandos disponibles. Las siglas TR (Terminalde Red) representan alNeuron chip.Regarding theCOMMAND field, two types have been defined: LOCAL, that is, those that do not imply the use of the network, and REMOTE, in which it is necessary to carry out some access to the home automation network.Table 1 shows all available commands. The acronym TR (Network Terminal) represents theNeuron chip .
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip(Tabla pasa a páginasiguiente)(Table goes to pagenext)
El campo deID/TIPO contiene elidentificador de la variable sobre la que se realiza el comando. Elinstalador de la red suministra una tabla que contiene los ID delas variables disponibles para modificar/consultar en elNeuron, así como el significado de las mismas (equipodomótico que controlan). Las variables de red quedan definidas enel firmware delNeuron, y se conectan (conexión lógica anivel de redLonWorks) con las variables de entrada/salidadel resto de los nodos de la instalación domótica particular (estaconexión es lo que da significado a las variables, es decir, los dispositivos sobre los que actúan). En resumen, el equipo domóticoresidencial se referirá a estas variables a través del ID de 1 byteque se le asigne en suNeuron.TheID / TYPE field contains the identifier of the variable on which the command is performed. The network installer provides a table containing the IDs of the variables available to modify / consult in theNeuron , as well as the meaning of the variables (home automation equipment they control). The network variables are defined in theNeuron firmware, and are connected (logical connection at theLonWorks network level) with the input / output variables of the rest of the nodes of the particular home automation installation (this connection is what gives meaning to the variables, that is, the devices on which they act). In summary, the residential home automation team will refer to these variables through the 1-byte ID assigned to it in theirNeuron .
El campoNUM_DAT indica el número de bytesde longitud del campo DATOS.TheNUM_DAT field indicates the number of bytes in length of the DATA field.
El campoDATOS es el que contiene lainformación a transmitir (por lo general encender o apagar undispositivo). Su tamaño mínimo es de 1 byte.TheDATA field is the one that contains the information to be transmitted (usually turning on or off a device). Its minimum size is 1 byte.
En cuanto al interfaz X-10, ésteconsiste, como es sabido, en un protocolo de comunicaciones para elcontrol remoto de dispositivos eléctricos.As for the X-10 interface, this oneit consists, as is known, in a communications protocol for theremote control of electrical devices.
La tecnología X-10 de corrientesportadoras fue desarrollada entre 1976 y 1978 porPicoElectronics Ltd en Escocia, y emplea la red eléctrica como medio físico de transmisión. Para la codificación de la información seemplean pulsos de 120 KHz y de 1 ms de duración, superpuestos a laseñal alterna de 50 Hz en su paso por cero. El "1" binario serepresenta por un pulso de 120 KHz durante 1 ms en el paso porcero, y el "0" binario por la ausencia de ese pulso. Estospulsos de 1 ms de duración, se transmiten tres veces para quecoincidan con el paso por cero en las tres fases de un sistematrifásico. En la Figura 6 se muestra el diagrama temporal de estospulsos en relación con el paso por cero de la corriente alterna.Para mayor claridad, las señales se muestran tal y como se verían através de un filtro paso alto. La forma de onda de 50 Hz sólo se muestra como referencia. En realidad, las señales van superpuestascon la onda de 50 Hz.The X-10 carrier current technology was developed between 1976 and 1978 byPico Electronics Ltd in Scotland, and uses the power grid as a physical transmission medium. For the encoding of the information, pulses of 120 KHz and 1 ms duration are used, superimposed on the 50 Hz alternating signal in its zero crossing. The binary "1" is represented by a pulse of 120 KHz for 1 ms in the zero crossing, and the binary "0" due to the absence of that pulse. These pulses of 1 ms duration are transmitted three times to match the zero crossing in the three phases of a three-phase system. The temporal diagram of these pulses in relation to the zero crossing of the alternating current is shown in Figure 6. For clarity, the signals are displayed as they would be seen through a high pass filter. The 50 Hz waveform is only shown for reference. In reality, the signals are superimposed with the 50 Hz wave.
La transmisión completa de un códigoX-10 emplea once ciclos de red. Los dos primerosciclos representan elCódigo de Inicio (1110), y se envía unbit por cada paso por cero de la señal de red. Los cuatro siguientes ciclos elCódigo de Casa (letrasA-P), y los últimos cinco ciclos representan bienelCódigo Numérico (1-16) o bien elCódigode Función (encender, apagar, aumento de intensidad, etc..).Estos datos se envían en complemento a 1, es decir, un bit por cadaciclo de red, utilizando el primer paso por cero para enviar el"1" ó "0" lógico, y el segundo para complementarlo a 1.El bloque completo de once ciclos de red (Código de inicio, Códigode Casa y Código de Función o Numérico) se transmite en grupos dedos, separándolos por tres ciclos de red, excepto para funciones deregulación de intensidad, que se transmiten de forma continua (porlo menos dos veces) sin separación entre códigos. El Código deInicio se emplea para alertar a los dispositivos de que los datossiguientes son comandosX-10. Seguidamentese muestra el formato de la trama completa X-10:The complete transmission of an X-10 code uses eleven network cycles. The first two cycles represent theStart Code (1110), and one bit is sent for each zero crossing of the network signal. The next four cycles theHouse Code (letters AP), and the last five cycles represent either theNumeric Code (1-16) or theFunction Code (on, off, increased intensity, etc.). These data are sent in complement to 1, that is, one bit for each network cycle, using the first zero step to send the logical "1" or "0", and the second to complement it 1. The complete block of Eleven network cycles (Start Code, House Code and Function Code or Numeric) are transmitted in groups of two, separating them by three network cycles, except for intensity regulation functions, which are transmitted continuously (so less twice) without separation between codes. The Start Code is used to alert devices that the following data isX-10 commands. Below is the format of the full frame X-10:
Los módulos transmisores y receptores se conectangeneralmente empleando los enchufes convencionales de lainstalación eléctrica, constituyendo de esta forma la red domóticaX-10. La transmisión de comandos (encendido,apagado, etc. de dispositivos), siempre va precedida por laidentificación del módulo receptor a ser controlado (Código de Casay Código Numérico). El protocoloX-10 especifica un total de 256 direcciones diferentes: 16 códigos deunidad (1-16) para cada uno de los 16 códigos decasa (A-P). Seguidamente se muestran los códigosbinarios contemplados por el protocolo X-10.The transmitting and receiving modules are generally connected using the conventional plugs of the electrical installation, thus constituting theX-10 home automation network. The transmission of commands (on, off, etc. of devices), is always preceded by the identification of the receiver module to be controlled (House Code and Numeric Code). TheX-10 protocol specifies a total of 256 different addresses: 16 unit codes (1-16) for each of the 16 house codes (AP). The binary codes contemplated by the X-10 protocol are shown below.
De igual manera que enLonWorks, lainterfaz de red domóticaX-10 consiste en unmódulo, que ha sido desarrollado por POWERHOUSE y comercializado enEspaña porHome Systems, no obstante en este caso, se integraen la placa de circuito impreso del equipo domótico residencialcomo un módulo enchufable. El módulo empleado es el TW523, interfazbidireccional con la línea de energía. En la Figura 7 se muestra eldiagrama de bloques del módulo. Como se puede observar, el módulocuenta con una conexión a la red eléctrica que se lleva a la tomade red del propio equipo domótico residencial, y un conector RJ11,que en su aplicación típica se conecta a un móduloTWO-WAY RS232 a X-10 para su conexión al puerto RS232 de un ordenador, y así poder realizar laprogramación de comandosX-10 desde el PC.En nuestro caso, la adaptación del TW523 al diseño del equipodomótico residencial se realiza a través de un microprocesador dela familia 51, en el que se graba el código necesario para hacer la conversión de comandos X-10 a RS232 con niveles TTLy viceversa. El firmware desarrollado para el micro 51 dedicado ala interfazX-10, se encarga por una partede procesar la información recibida desde la red domótica para enviársela al micro principal, y por otra de enviar datoscodificadosX-10 al TW523 procedentes delmicro principal. La comunicación del TW523 con el micro 51 dedicadoa la interfazX-10, se realiza mediante unbus serie empleando tres hilos (RX, TX y paso por cero). A su vezel micro dedicado aX-10, se comunica con elmicro principal del equipo, mediante las UARTs de los dos micros.As inLonWorks , theX-10 home automation network interface consists of a module, which has been developed by POWERHOUSE and marketed in Spain byHome Systems , however, in this case, it is integrated into the printed circuit board of the equipment Residential home automation as a plug-in module. The module used is the TW523, bidirectional interface with the power line. The block diagram of the module is shown in Figure 7. As you can see, the module has a connection to the power grid that is taken to the network socket of the residential home automation equipment itself, and an RJ11 connector, which in its typical application connects to aTWO-WAY RS232 to X module-10 for connection to the RS232 port of a computer, and thus be able to programX-10 commands from the PC. In our case, the adaptation of the TW523 to the design of the residential home automation equipment is carried out through a microprocessor of the family 51, in which the code necessary to convert X-10 to RS232 commands with TTL levels is recorded and vice versa . The firmware developed for the micro 51 dedicated to theX-10 interface, is responsible for one part of processing the information received from the home automation network to be sent to the main micro, and for another to sendX-10 encoded data to the TW523 from the micro principal. The communication of the TW523 with the micro 51 dedicated to theX-10 interface is carried out through a serial bus using three wires (RX, TX and zero crossing). In turn, the micro dedicated toX-10 communicates with the main micro of the equipment, through the UARTs of the two microphones.
La designación de los hilos del cable telefónico,empleados en la comunicación de este módulo con el micro 51dedicado, es la siguiente (Ver Figura 7):The designation of telephone wire wires,used in the communication of this module with the micro 51dedicated, is the following (See Figure 7):
Aunque inicialmente se pensó que la interfazX-10, sólo enviara comandos a la reddomótica ya que la mayoría de los módulosX-10 son receptores y no transmiten ningunainformación a la red, se ha implementado la posibilidad de que elequipo domótico residencial también sea capaz de recibirinformación, contemplando así el caso de la existencia de algúnmódulo transmisor en la redX-10. Estoobliga a que el micro 51 dedicado a la interfazX-10, esté supervisando continuamente la señal derecepción del TW523, y se despierte en el momento de que estemódulo envíe el código de inicio (1110) de la tramaX- 10. Deesta forma, el equipo domótico residencial tiene información actualizada del estado en el que se encuentran los módulosX-10 de la red domótica.Although theX-10 interface was initially thought to only send commands to the home automation network since most of theX-10 modules are receivers and do not transmit any information to the network, the possibility of residential home automation equipment has been implemented Also be able to receive information, thus contemplating the case of the existence of a transmitter module in theX-10 network. This forces the micro 51 dedicated to the X-10 interface to continuously monitor the TW523 reception signal, and wake up at the time this module sends the start code (1110) of theX-10 frame. In this way, the residential home automation equipment has updated information on the state in which theX-10 modules of the home automation network are located.
El módulo receptor-emisor TW523,como ya se ha comentado, proporciona al equipo domótico residencialun medio para transmitir y recibir códigosX-10. El protocolo de transmisión desde lainterfazX-10 a la red domótica, se ajusta al diagrama de tiempos presentado en la Figura 8.The TW523 receiver-transmitter module, as already mentioned, provides the residential home automation system with a means to transmit and receiveX-10 codes. The transmission protocol from theX-10 interface to the home automation network conforms to the time diagram presented in Figure 8.
En cuanto al protocolo en recepción, la Figura 9muestra el diagrama de tiempos para la recepción del códigoX-10 correspondiente a la dirección A1. En la Figura 10 se presenta en detalle la sincronización de los datosrecibidos con la señal de paso por cero.Regarding the protocol in reception, Figure 9 shows the time diagram for receiving theX-10 code corresponding to address A1. The synchronization of the received data with the zero crossing signal is presented in detail in Figure 10.
En lo que respecta a la implementación del bloquede comunicaciones TCP/IP -Ethernet® en el diseño del equipo domóticoresidencial, se ha utilizado un módulo comercial, que por una partese comunica a través de un conector RJ-45 a lasalida Ethernet® del router ADSL del usuario, y por otra parte almicro principal mediante una conexión serie empleando la UART delmismo. Este módulo permite la carga remota tanto del software comode las pantallas del equipo, así como el intercambio de comandoscon el servidor TeleDomo.In regards to block implementationof TCP / IP communications -Ethernet® in the design of home automation equipmentresidential, a commercial module has been used, which on the one handit communicates through an RJ-45 connector to theEthernet® output of the user's ADSL router, and on the other hand tomain micro through a serial connection using the UART of thesame. This module allows remote loading of both the software andof the computer screens, as well as the exchange of commandswith the TeleDomo server.
El módulo seleccionado ha sido el Micro ServidorSerie OEM\muCoBox deLantronix. Este dispositivoproporciona una excepcional funcionalidad para usuarios conaplicaciones TCP/IP que requieren un único puerto serie con niveles TTL. El producto\muCoBox tiene un puerto serie conconector específico e interfaz TTL, soportando velocidades desde300 bps hasta 115,2 Kbps. La configuración del servidor\muCoBox se simplifica mediante comandos enviados alpuerto serie o mediante una conexión telnet. Los productosCoBox soportan una gran variedad de parámetros de conexiónserie, múltiples opciones de buffering, y opciones de control depaquetes. Estas características proporcionan al usuario del mismo,uno de los más completos conjuntos de control de líneas seriedisponibles a través del flujo de datos de la red. Además incorporauna memoriaFlash que permite actualizar su códigoinsitu.The module selected has been theLantronix OEM\ muCoBox Series Micro Server. This device provides exceptional functionality for users with TCP / IP applications that require a single serial port with TTL levels. The\ muCoBox product has a serial port with a specific connector and TTL interface, supporting speeds from 300 bps to 115.2 Kbps. The configuration of the\ muCoBox server is simplified by means of commands sent to the serial port or via a telnet connection.CoBox products support a wide variety of serial connection parameters, multiple buffering options, and packet control options. These features provide the user with one of the most complete control sets of serial lines available through the data flow of the network. It also incorporates aflash memory that allows you to update your codein situ .
Las especificaciones técnicas de estedispositivo, permiten incluir la conectividad Ethernet® al equipodomótico residencial de forma rápida y fácil, y se resumen en lossiguientes puntos:The technical specifications of thisdevice, allow to include Ethernet® connectivity to the deviceResidential home automation quickly and easily, and are summarized in thefollowing points:
Desde el punto de vista de integración en eldiseño del equipo domótico residencial, el\muCoBox seadapta perfectamente, ya que el puerto serie de 12 pines se enchufadirectamente a la placa de circuito impreso del equipo, y laposición del conector RJ45 hace que sea fácilmente accesible desdeel exterior. Por tanto, el\muCoBox, a través de suconector serie, se incluye en el diseño del equipo domóticoresidencial como un módulo enchufable.From the point of view of integration in the design of residential home automation equipment, the\ muCoBox adapts perfectly, since the 12-pin serial port is plugged directly into the printed circuit board of the equipment, and the position of the RJ45 connector makes Easily accessible from outside. Therefore, the\ uCoBox , through its serial connector, is included in the design of residential home automation equipment as a plug-in module.
En la figura 11 se ha representado el conectorserie del CoBox (38), provisto de una pluralidad de pines, que secorresponden con los siguientes conceptos y en la figura 12 se harepresentado un conector RJ45 (39) con la siguiente designación depines:Figure 11 shows the connectorCoBox series (38), provided with a plurality of pins, whichcorrespond to the following concepts and in figure 12 it hasrepresented an RJ45 connector (39) with the following designation ofpins:
En relación con los diodos led de diagnóstico(40) que incluye el CoBox y que muestra la figura 13, la función ysignificado de cada uno de ellos es la siguiente:In relation to the diagnostic LEDs(40) which includes the CoBox and which shows figure 13, the function andMeaning of each of them is as follows:
La configuración de los parámetros del\muCoBox (parámetros del canal serie, parámetros de red,modo de conexión, control de paquetes, etc.) se realiza por lainterfaz serie del mismo, antes de enchufarlo a la placa del equipodomótico residencial a través del puerto serie de un PC y con unprograma emulador de terminal como el Hyperterminal de Windows.The configuration of the\ muCoBox parameters (serial channel parameters, network parameters, connection mode, packet control, etc.) is done through the serial interface of the same, before plugging it into the residential home automation equipment board through from the serial port of a PC and with a terminal emulator program such as Windows Hyperterminal.
Aunque en el diseño del equipo domóticoresidencial se han conectado todas las señales de acoplamiento delpuerto serie del\muCoBox con pines de entrada/salida delmicro principal, en la comunicación con este, realizada a través dela UART, sólo se han empleado las líneas de transmisión yrecepción.Although all the coupling signals of the serial port of the\ muCoBox with input / output pins of the main microphone have been connected in the design of the residential home automation equipment, in the communication with this, made through the UART, only the transmission and reception lines.
Las operaciones de transferencia de informaciónque se llevan a cabo entre el equipo domótico residencial y elservidor Teledomo, a través del\muCoBox, son:The information transfer operations that are carried out between the residential home automation equipment and the Teledomo server, through the\ muCoBox , are:
Emisión de comandos desde el equipo domóticoresidencial al Teledomo, para actualizar el estado de las variablesdomóticas en la base de datos del servidor.Issuing commands from home automation equipmentresidential to Teledomo, to update the status of the variablesHome automation in the server database.
Finalmente y en relación con el bloquemicrocontrolador principal (14) del equipo y tal como muestra lafigura (14), está basado en un microprocesador de la familia 51 dePhilips, denominado P89C51RD2HBA. Este micro cuenta con una memoriaFlashEPROM interna de 64 Kbytes y una memoria RAMtambiénon -chip de 1024 bytes. Además presenta lasfacilidades ISP, (In System Programming), y IAP (InApplication Programming) para programar laFlashinterna. La programación del micro se puede realizar bien con una aplicación de telecarga a través del conector telefónico serie, obien remotamente a través del bloque de comunicaciones TCP/IP.Además del microprocesador este bloque contiene:Finally and in relation to the main microcontroller block (14) of the equipment and as shown in figure (14), it is based on a microprocessor of thePhilips family 51, called P89C51RD2HBA. This micro has an internalFlashEPROM memory of 64 Kbytes and anon-chip RAM of 1024 bytes. It also presents the ISP, (In System Programming ), and IAP (In Application Programming ) facilities for programming the internalFlash . Micro programming can be done either with a download application through the serial telephone connector, or remotely through the TCP / IP communication block. In addition to the microprocessor this block contains:
Por otra parte, conviene recordar que el módulomicroprocesador se conecta con el resto de los bloques del sistema,empleando las siguientes interfaces:On the other hand, it should be remembered that the modulemicroprocessor connects to the rest of the system blocks,using the following interfaces:
Como se puede apreciar la UART del microprincipal es utilizada para comunicarse con distintos bloques delequipo, para lo cual se ha utilizado un multiplexor analógico doblede cuatro canales, con sus dos entradas de control manejadas por elmicro principal. En función de los valores de estas entradas, laUART del micro principal se conectará con:How can you see the UART of the micromain is used to communicate with different blocks of theequipment, for which a dual analog multiplexer has been usedfour-channel, with its two control inputs managed by themain micro. Depending on the values of these entries, theUART of the main mic will connect with:
"00": UART del micro dedicado aX-10."00": UART of the micro dedicated toX-10
"01": puerto serie del módulo TCP/IP(\muCobox)."01": serial port of the TCP / IP module (\ muCobox ).
"10": UART del micro dedicado a ladecodificación de mensajes del mando a distancia RC5."10": UART of the micro dedicated to theMessage decoding of the RC5 remote control.
"11": puerto serie de telecarga delequipo."11": serial download port of theteam.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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