Istituto Professionale Giovanni Giorgi Lucca a.s. 2012/13. Sistemi automatici per la casa My Home Ticino

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1 Istituto Professionale Giovanni Giorgi Lucca a.s. 2012/13 1 Sistemi automatici per la casa My Home Ticino L adozione di un sistema automatico per la gestione dei servizi nella casa comporta la volontà di affrontare, progettare e proporre una tipologia di impianti completamente nuovi che possono offrire comfort, soprattutto alle persone disabili. L automazione domestica deve essere necessariamente associata alle funzionalità e alle potenzialità dei microprocessori. Il concetto di base che caratterizza l impianto domotico è praticamente simile a quello che sta alla base delle reti informatiche, ovvero è prevista la presenza di un bus sul quale viaggiano le istruzioni in forma seriale, di un indirizzo di partenza determinato dal dispositivo di comando e di un indirizzo di destinazione al quale fa riferimento l attuatore che provvede ad eseguire l operazione. Al contrario dei sistemi informatici, dove si parla di programmazione, nei sistemi domotici si opera eseguendo la configurazione dell impianto. La programmazione in sostanza prevede la creazione o la modifica di un set d istruzioni, la configurazione prevede l uso di set di istruzioni assegnati, definiti e non modificabili. Le funzionalità dei sistemi domotici possono essere riassunti come segue: Comando transito di istruzioni digitali (bus) attuatori Sul bus di dati presente una bassa tensione non polarizzata (27-30V): questa tensione presente anche sui dispositivi di comando rispetta ampiamente i criteri relativi alla sicurezza elettrica. Protocollo SCS Il protocollo SCS (Sistema Cablaggio Semplificato) di My Home Ticino è un protocollo Open Web Net che si basa su quattro considerazioni essenziali: Chi ovvero la definizione della funzione generata e inviata sul bus dal dispositivo di comando. (accendi una luce, aziona un motore, ecc.) Dove Definisce il dispositivo o l insieme dei dispositivi destinatari del messaggio presente sul bus (Attuatori che accendono luci, azionano motori ecc.) Cosa Definisce l operazione da compiere (on/off, alza/abbassa, apri/chiudi) Quando Specifica l orizzonte temporale (istantaneo, temporizzato, monostabile, bistabile). In pratica la configurazione viene fatta semplicemente inserendo configuratori numerici o di funzione nelle sedi opportune presenti sui dispostivi di comando e sugli attuatori. Ne consegue che con i ponticelli (che non sono altro che resistori calibrati) si esegue la configurazione che mette in comunicazione il mittente con il destinatario. Comando Attuatore

2 Configurazione. 2 Regole Logiche per la configurazione di un impianto domotico My Home: Come si nota nella figura i dispositivi hanno diverse sedi destinate ad ospitare altrettanti ponticelli. La sede A determina l ambiente nel quale si deve svolgere la funzione richiesta La sede PL determina il Punto Luce che deve rispondere al comando La sede M definisce la modalità di funzionamento(on/off, su/giù ) Le sedi G1 e G2 consentono di integrare dispositivi in gruppi che risponderanno contemporaneamente all istruzione che arriva dal comando Esistono anche le sedi AUX e SPE per applicazioni che integrano altri impianti. 1. Non si possono attivare più di 9 punti luce per ambiente. 2. Non si può usare il valore 0 per definire ambiente e punto luce 3. Il valore 0 è ottenuto mediante l assenza di ponticelli nella sede prevista. 4. Il valore A(ambiente) = 0 è destinato alla centralina scenario 5. Il led verde indica la corretta configurazione e la predisposizione del messaggio in partenza. 6. Il led arancio indica la corretta configurazione e segnala l arrivo del messaggio 7. Il led lampeggiante indica un errore di configurazione Definizione di Ambiente. L ambiente è costituito da un insieme di dispositivi aventi lo stesso configuratore numerico inserito nella sede A. Definizione di gruppo. Il gruppo è un insieme di dispositivi aventi lo stesso configuratore numerico nella sede G. Esempio di configurazione: Comando Attuatore A 3 A 3 PL 4 PL 4 M ON M G1 G2 G3

3 Regole Fisiche Tipologie di cavo BUS 3 Cavo grigio 0,35 mm adatto per l automazione Cavo rosso adatto o,35 mm per l antintrusione Cavo bianco: sezione 0,50mm twistato più stretto,adatto ai segnali video

4 L isolamento dei cavi bus pari 300/500 Volt consente il passaggio nelle stesse condutture delle linee di potenza. La tensione presente sul bus è pari 27/30V, non deve scendere comunque al di sotto del valore di 22 V. I cavi rossi del bus antintrusione debbono transitare da soli in condutture specifiche. Estensione della linea. La lunghezza totale della linea bus (nella sezione automazione) non deve superare i 500 mt. (somma dei vari spezzoni) altrimenti si deve ricorrere ad altri alimentatori. La distanza fra un unico dispositivo e l alimentatore non può superare i 250 metri. L alimentatore deve essere posizionato possibilmente nel baricentro dell impianto 4 AUTOMAZIONE FILARE APPARECCHI DI COMANDO E ATTUAZIONE Il sistema base è costituito da dispositivi di comando e di attuazione. I dispositivi di comando sostituiscono, di fatto, i dispositivi tradizionali quali interruttori, deviatori, pulsanti ma possono svolgere anche nuove funzioni più complesse; gli attuatori sono invece dispositivi che, analogamente ai relè tradizionali, pilotano il carico connesso a seguito di un opportuno comando. Tutti gli apparecchi del sistema sono collegati al cavo in parallelo mediante morsetti estraibili. Il cavo previsto fornito da BTicino è di tipo inguainato, non schermato e non polarizzato, il codice articolo è L4669 o L4669/500. L utilizzo del cavo con un isolamento 300/500V e posizione isolata dei morsetti delle apparecchiature con il proprio coperchio di protezione, offrono invece la possibilità di installare la linea BUS e tutti gli apparecchi a fianco di conduttori e dispositivi di energia. Gli attuatori devono essere collegati, oltre che al cavo per il BUS, anche alla linea di alimentazione del rispettivo carico comandato.

5 DISPOSITIVI DI COMANDO 5 Gli apparecchi di comando permettono di controllare lo stato degli attuatori, eseguendo funzioni differenti: ON, OFF, temporizzazione etc. dipendenti dalla modalità di funzionamento loro assegnata tramite una opportuna configurazione. La parte elettronica di questi apparecchi è separata da quella meccanica di azionamento in modo da lasciare libera la scelta del tipo, numero e dimensioni dei tasti di comando. Il dispositivo risulta così componibile per poter rispondere alle diverse esigenze installative ed alle diverse funzioni richieste dall utente. I tasti e i copritasti utilizzabili sono di due tipologie: ù copritasto singolo, ad uno o due moduli LIVING INTERNATIONAL, LIGHT, LIGHT TECH e KRISTALL (trasparente) da abbinare al tasto di comando di colore grigio; copritasto doppio, ad uno o due moduli LIVING INTERNATIONAL, LIGHT, LIGHT TECH e KRISTALL da abbinare al tasto di comando di colore nero. Dal punto di vista funzionale il comando con il copritasto singolo è assimilabile ad un contatto in chiusura tradizionale (pulsante o interruttore), Il comando con il copritasto doppio (basculante) è invece assimilabile ad un contatto tradizionale in scambio. DISPOSITIVI DI COMANDO Tutti i comandi sono dotati di indicazione luminosa che segnala lo stato del comando (attivo o disattivo) e ne facilità l individuazione al buio. A questa categoria appartengono i seguenti dispositivi: comando a due moduli art. L4652/2 comando a tre moduli art. L4652/3 - ricevitore IR art. L/N/NT4654 per telecomando rilevatore IR passivo art. L/N/NT4610 e art. L/N/NT4611 TOUCH SCREEN art. L/N/NT4683 Questi componenti sono in grado di inviare comandi destinati a carichi singoli (lampade, aspiratori, condizionatori etc.) e a carichi doppi (motore per serrande, tende, etc.). I dispositivi a infrarossi art. L/N/NT4654, art. L/N/NT4610 e art. L/N/NT4611 offrono il vantaggio di inviare il proprio comando sul BUS quando sono attivati rispettivamente da un telecomando o dalla presenza di una persona; I comandi art. L4652/2 e art. L4562/3 invece devono essere azionati localmente dall utente e pertanto devono essere completati con copritasti della serie LIVING INTERNATIONAL, LIGHT, ecc.. La scelta della modularità e della tipologia dei copritasti da installare è strettamente connessa alla funzione che il dispositivo deve svolgere. Questi componenti sono in grado di inviare comandi destinati a carichi singoli (lampade, aspiratori, condizionatori etc.) e a carichi doppi (motore per serrande, tende, etc.). La scelta della modularità e della tipologia dei copritasti da installare è strettamente connessa alla funzione che il dispositivo deve svolgere.

6 Attuatori 6 ATTUATORI DA INCASSO Gli attuatori sono dispositivi che eseguono i comandi a loro indirizzati e controllano il carico connesso, in maniera analoga ad un relè di tipo elettromeccanico. Per questo motivo, oltre ad essere collegati al cavo BUS tramite i morsetti estraibili, devono essere connessi alla linea 230V a.c. di alimentazione del carico. linea di alimentazione del carico doppino morsetto di connessione. Esistono diverse tipologie di attuatori che differiscono, oltre che per la potenza controllata, anche per forma, dimensione e caratteristiche di installazione. La gamma prevede: - attuatori ad un modulo. - attuatori a due moduli. ATTUATORI AD UN MODULO Sono caratterizzati dalla ridotta dimensione e destinati all installazione ad incasso accanto a dispositivi tradizionali (prese energia, connettori etc.). Questi attuatori sono dotati di micropulsante per effettuare il test di funzionamento. ATTUATORI A 2 MODULI. Sono disponibili nelle versioni da 1 e 2 relè interbloccati, rispettivamente per il comando di 1 carico singolo (lampada o motore) o 1 carico doppio (motore per serrande). Questi attuatori possono In vantaggiosamente utilizzati come punto di comando, essendo dotati nella parte frontale di pulsanti di comando azionati da copritasti delle serie LIVING INTERNATIONAL, LIGHT ecc. ATTUATORI IN MODULO DIN Questi dispositivi sono adatti per l installazione centralizzata in quadri e centralini (ingombro 2 moduli DIN). Disponibili nelle versioni da 1, 2 e 4 relè per il comando di carichi singoli o carichi doppi (motori per serrande), anche questi dispositivi sono dotati di tasti di comando del carico per effettuare la prova di funzionamento. Questi attuatori sono caratterizzati dal vantaggio di poter rimuovere l adattatore DIN posteriore e il frontale anteriore per ridurne l ingombro e permetterne quindi l installazione in canalizzazioni, in scatole di derivazione, in controsoffittature, in cassonetti per tapparelle, ecc. Nelle installazioni centralizzate (per esempio centralini DIN serie E215/... oppure MULTIBOX) l adattatore DIN e il frontale consentono di allineare il prof lo dell attuatore a quello degli altri dispositivi modulari DIN.

7 7 ATTUATORI IN MODULO BASIC Gli attuatori Basic sono caratterizzati da dimensioni estremamente compatte: larghezza = 40,5 mm, altezza = 40,5 mm, profondità = 18 mm. Queste dimensioni permettono l installazione degli attuatori in scatole di derivazione oppure all interno del carico da controllare (per esempio nel bicchiere di un lampadario, nella struttura di una lampada a stelo, ecc.). In una scatola 503E è anche possibile collocare il comando per due punti luce (art. L4652/2) con i relativi attuatori Basic, installazione altrimenti realizzabile passando ad una scatola 504E oppure trovando nuovi spazi dove posizionare gli attuatori. ATTUATORI: INDIRIZZI E TIPI DI COMANDO. Per comprendere la logica di indirizzamento è utile definire alcuni termini che ricorreranno frequentemente nel presente testo. Ambiente (A) Insieme dei dispositivi appartenenti ad una zona logica (in una abitazione, per esempio, la sala, la camera ecc.). Punto Luce (PL) Identificativo numerico del singolo attuatore all interno dell Ambiente. Gruppo (G) Insieme dei dispositivi appartenenti anche ad ambienti diversi, ma che devono essere comandati contemporaneamente (per esempio le tapparelle del lato Nord dell abitazione, l illuminazione della zona giorno ecc.). Indirizzo degli attuatori L indirizzo di ogni attuatore è definito univocamente assegnando i configuratori numerici 1 9 nelle posizioni A (Ambiente) e PL (Punto Luce all interno dell Ambiente). Per ogni ambiente è possibile definire un massimo di 9 indirizzi; in un sistema sarà possibile definire un massimo di 9 ambienti. La definizione del gruppo di appartenenza si effettua inserendo un terzo configuratore numerico nella sede identificata con G (Gruppo). Alcuni attuatori dispongono di più posizioni G (G1, G2 e G3) potendo appartenere contemporaneamente a più gruppi differenti.

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9 9 Strutture di Rete L'aspetto più evidente di una rete è la struttura delle connessioni, ovvero la disposizione geometrica dei nodi. Al crescere del numero dei nodi aumentano le geometrie possibili: ciascun tipo sarà più o meno adatto ad una particolare esigenza; non è quindi possibile una classificazione rigorosa delle strutture di rete, possiamo solo individuare alcune tipologie fondamentali di riferimento. Alcune reti utilizzano i collegamenti Punto-Punto, cioè la connessione diretta tra coppie di nodi, con canali riservati, senza stazioni intermedie. Altre prevedono i collegamenti Multipunto; in altre parole utilizzano un canale comune su cui possono accedere più nodi. Struttura a stella In una Struttura a Stella tutti i nodi sono collegati ad un unico nodo centrale, detto Hub. Ogni collegamento tra unità centrale e nodo terminale, può essere di tipo Simplex, Half duplex o Full duplex. Tutti i pacchetti di informazioni vengono sempre trasmessi all'hub centrale che provvede a ritrasmetterli ai destinatari: l'unità centrale, che in genere è un computer dedicato esclusivamente alla gestione della rete (Server di rete) detiene il controllo del protocollo di trasmissione e abilita al colloquio di volta in volta i nodi terminali. Se uno o più collegamenti vengono interrotti, il resto della rete continua a funzionare; viceversa se si guasta l'hub centrale, tutta la rete è bloccata. La rete a stella può essere allargata aggiungendo altri nodi, ma solo fino al numero massimo di connessioni previste dall'hub. Per superare questa limitazione, ed anche per evitare il pericolo di una caduta totale della rete, si utilizza la rete a Stelle Connesse in cui più reti a stella sono collegate tra loro attraverso il nodo centrale. Struttura ad albero Le configurazioni ad albero funzionano come reti multipunto; il canale di trasmissione è comune e i dati, suddivisi in pacchetti, vengono trasmessi a tutte le stazioni della rete. Ciascuna stazione legge l'indirizzo di destinazione del pacchetto e lo accetta solo se riconosce il proprio indirizzo. Le stazioni slave possono solo trasmettere verso il master. Lo svantaggio di questo tipo di collegamento è che in caso di un problema su una linea che collega più slave, tutti gli slave collegati alla medesima linea non saranno in grado nè di ricevere, nè trasmettere informazioni.

10 Struttura ad anello 10 Nella Struttura ad Anello ogni nodo è collegato con altri nodi in modo da formare una struttura circolare in cui il flusso delle informazioni è in generale di tipo Simplex. Ogni informazione da trasferire deve percorrere l'anello fino al destinatario: se consideriamo il messaggio di risposta per la conferma, ogni scambio d'informazioni coinvolge tutti i nodi della rete, che devono cooperare alla comunicazione anche se non sono direttamente interessati ai messaggi. Il guasto di un nodo, quindi, causa la "caduta" dell'intera rete anche se è facile ponticellare l'ingresso e l'uscita di un nodo per escluderlo. È possibile aggiungere altri nodi all'anello senza limitazioni (salvo il numero di combinazioni del codice d'identificazione del nodo), ma le prestazioni della rete decadono rapidamente al crescere del numero dei computer. Struttura Completamente Connessa La completa connessione dei nodi usa un canale indipendente tra tutte le coppie possibili di nodi. Ogni comunicazione può avvenire in modo diretto senza pericoli di collisioni o interferenze e senza tempi di attesa; per contro è un sistema molto dispendioso poiché la quantità dei cavi e delle schede di rete cresce in modo proporzionale al quadrato del numero dei nodi. Struttura a Bus Nel collegamento "a Bus" (di tipo Multipunto) N nodi sono connessi ad un unico canale comune, condiviso da tutte le comunicazioni. I messaggi, organizzati in pacchetti vengono inviati sul canale e tutti i nodi possono valutarli, ma solo il nodo che riconosce di essere il destinatario acquisisce il messaggio; ovviamente, solo un nodo alla volta può trasmettere sul canale.