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Paulo Henrique Dal B贸


AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL Módulo 3 INSTRUTOR: PAULO HENRIQUE DAL BÓ Patrocínio:

Apoio:

Paulo Henrique Dal Bó

Promoção:


AGENDA DO CURSO

MÓDULO 3 • Sistemas de automação powerline; • Sistemas de automação sem fio; • Sistemas de automação híbridos.

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO POWERLINE CARACTERÍSTICAS • Os primeiros sistemas voltados para a automação residencial surgiram no início dos anos 70 e eram baseados na tecnologia chamada de PLC (Power Line Carrier); • Utiliza a própria rede elétrica para fazer a transmissão de dados que correspondem aos comandos dos dispositivos;

• Esta tecnologia deu origem a uma categoria de redes de comunicação de dados denominadas Powerline Networks.

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO POWERLINE CARACTERÍSTICAS • Esta tecnologia foi baseada em uma demanda de pessoas que queriam controlar remotamente a iluminação de suas casas e até mesmo eletrodomésticos, sem a necessidade de ter que instalar um novo cabeamento; • O controle é feito através do envio de mensagens dos transmissores para os receptores utilizando a própria rede elétrica existente, incorporando funções básicas do tipo liga/desliga, dimerização e cenários.

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO POWERLINE EXEMPLOS

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO POWERLINE X10 • Precursor no segmento, foi desenvolvido em 1975 pela empresa escocesa “Pico Eletronics”; • O sistema X10 é considerado como a primeira tecnologia desenvolvida exclusivamente para a automação residencial; • Tinha como objetivo permitir o controle de dispositivos de maneria remota em uma residência mas, como toda tecnologia pioneira, o X10 enfretou seus problemas que foram sendo solucionados ao longo do tempo.

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO POWERLINE X10 • Uma questão recorrente é o envio de comandos para equipamentos que estão sendo alimentados por fases diferentes. Neste caso, por não haver uma conexão física entre eles, faz-se necessário o emprego de acopladores de fases que normalmente são instalados no quadro de elétrica; • Outra questão importante era em relação a confiabilidade e a instabilidade do sistema em instalações elétricas mau projetadas ou com alto grau de ruído elétrico.

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO POWERLINE X10 • A patente original do protocolo X10 expirou em dezembro de 1997 possibilitando que vários fabricantes passassem a desenvolver novos produtos baseados no X10; • Desta forma, mesmo com o surgimento de novas tecnologias, o X10 ainda mantém seu espaço principalmente considerando o seu legado instalado.

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO POWERLINE UPB (UNIVERSAL POWERLINE BUS) • Foi desenvolvido em 1999 pela empresa americana PCS (Powerline Control Systems); • Teve a origem do seu desenvolvimento voltada para aplicações de automação residencial; • O projeto do UPB foi baseado no princípio de funcionamento do X10 porém algumas melhorias foram conseguidas como: o aumento da velocidade da transmissão de dados e principalmente a melhoria na confiabilidade do sistema.

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO POWERLINE HOMEPLUG • Em 2000, a HomePlug Powerline Alliance desenvolveu dois padrões, o HomePlug 1.0 e o padrão HomePlug AV; • O HomePlug 1.0 é baseado na tecnologia Intellon PowerPacket e pelo fato de permitir boa velocidade de comunicação, é muito usado com bridge para redes Ethernet; • O HomePlug AV, é ainda mais avançado e pode chegar a taxas de 200 Mbps, sendo capaz de transmitir conteúdo multimidia e HDTV através da rede elétrica.

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AGENDA DO CURSO

MÓDULO 3 • Sistemas de automação powerline; • Sistemas de automação sem fio; • Sistemas de automação híbridos.

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO SEM FIO CARACTERÍSTICAS • São sistemas baseados em redes do tipo “Mesh” (malha) que são redes de alta resiliência, ou seja, possuem grande capacidade de se adaptar a mudanças de topologia; • Os dispositivos podem ser incluídos ou excluídos a qualquer instante, e novas rotas são recalculadas; • Embora a transmissão de um único dispositivo consiga alcançar alguns metros, todos os dispositivos da rede se comportam como retransmissores de mensagens o que aumenta significativamente o alcance da rede como um todo.

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO SEM FIO REDE “MESH”

Exemplo de uma rede “mesh” (malha).

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO SEM FIO CARACTERÍSTICAS • Cada módulo é considerado um “nó” da rede, e qualquer “nó” consegue se comunicar com outro pois há um processo de roteamento das mensagens através dos demais “nós” da rede; • A medida que a quantidade de “nós” de uma rede aumenta, naturalmente o atraso da comunicação poderá aumentar; • Contudo, mesmo com novos nós na rede, há a possibilidade de serem estabelecidas novas rotas que poderão propiciar valores de atrasos iguais ou até mesmo menores.

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO SEM FIO EXEMPLOS

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO SEM FIO ZIGBEE • O ZigBee é um padrão de rede roteada e sem fio desenvolvida em 2005 pela ZigBee Alliance; • Foi baseado no padrão IEEE 802.15.4 que especifica a camada física e a camada de enlace das redes LR-WPAN (Low-Rate Wireless Personal Area Networks); • Utiliza as bandas não licenciadas do escopo ISM (Industrial, Scientific and Medical) operando em 2,4 GHz (mundial), 915 MHz (Americas e Austrália) e 868 MHz (Europa).

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO SEM FIO ZIGBEE • O nome ZigBee se deve ao fato de que, devido ao roteamento, as mensagens trafegam na rede em zigzag (Zig) como se fossem abelhas (Bee); • A tecnologia foi desenvolvida para atender a uma grande variedade de aplicações que vão, desde dispositivos que consomem pouca energia (à bateria) e que tenham baixo custo, até dispositivos mais sofisticados para serem aplicados em automação comercial e industrial.

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO SEM FIO Z-WAVE • O Z-Wave é um padrão de rede roteada e sem fio desenvolvido em 2004 pela empresa dinamarquesa ZenSys; • Foi concebida especificamente para aplicações de controle de dispositivos residenciais; • O Z-Wave utiliza a banda de 900 MHz, sendo 908,42 MHz (E.U.A.), 868,42 MHz (Europa), 919,82 MHz (Hong Kong), 921,42 MHz (Austrália / Nova Zelândia).

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO SEM FIO Z-WAVE • É uma tecnologia que também mantém seu foco no desenvolvimento de dispositivos de baixo custo, fáceis de instalar, confiáveis e com baixo consumo de energia; • Os fabricantes de equipamentos Z-Wave precisam homologar seus produtos junto a Z-Wave Alliance para que seja garantida a interoperabilidade dos seus dispositivos em qualquer rede Z-Wave.

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO SEM FIO UHF (ULTRA-HIGH FREQUENCY) • A banda de UHF é utilizada a muitos anos e por inúmeros métodos de sinalização proprietários que operam na faixa de frequência de 260 a 470 MHz; • A maioria dos equipamentos no mercado operam em 292 MHz e 433 MHz; • Exemplos destas aplicações estão em sistemas de alarmes, controles de acesso, controles remotos de carros e portões de garagem e também controladores de iluminação;

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO SEM FIO UHF (ULTRA-HIGH FREQUENCY) • Como trata-se de uma banda de frequência não licenciada, os orgãos regulamentadores exigem que estes dispositivos operem apenas em caráter intermitente e a baixas potências de transmissão, o que normalmente resulta em alcances da ordem de dezenas de metros; • A maioria destes sistemas não utilizam o conceito de redes “mesh” roteadas, e se comunicam de maneira “ponto-a-ponto”.

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO SEM FIO UHF (ULTRA-HIGH FREQUENCY) • Há muitos anos, esta tecnologia vem sendo desenvolvida de maneira independente e por diversos fabricantes, sendo que são utilizados diferentes tipos de esquemas de modulação e diferentes métodos de codificação de dados; • Desta forma, não há um padrão de comunicação efetivamente aberto, ou seja, não é possível garantir a interoperabilidade entre equipamentos de fabricantes diferentes.

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AGENDA DO CURSO

MÓDULO 3 • Sistemas de automação powerline; • Sistemas de automação sem fio; • Sistemas de automação híbridos.

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO HÍBRIDOS CARACTERÍSTICAS • São sistemas que utilizam mais de um meio físico para estabelecer a comunicação entre as cargas e os acionamentos; • Os principais meios físicos utilizados são os cabos de pares trançados, redes powerline e rádio (RF); • A comunicação pode ocorrer tanto de forma “ponto a ponto” (peerto-peer) ou através da formação de uma rede do tipo “malha” (mesh), onde se formam dois ou mais possíveis caminhos entre os “nós” da rede.

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO HÍBRIDOS REDE HÍBRIDA

Sinal Powerline

Dispositivo apenas Rádio

Sinal de Rádio

Dispositivo apenas Powerline

Cobertura de Rádio

Dispositivo Rádio e Powerline

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO HÍBRIDOS EXEMPLOS

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO HÍBRIDOS LONWORKS • O LonWorks é uma tecnologia de redes desenvolvida em 1988 pela empresa americana Echelon, Inc.; • Teve seu desenvolvimento baseados em padrões da automação industrial e predial; • A tecnologia LonWorks é sofisticada, constituindo uma rede de alto desempenho que utiliza algorítimos para garantir o não looping de mensagens, comum em redes com roteamento.

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO HÍBRIDOS LONWORKS • Uma prova de sua complexidade é que a pilha de protocolos Lon Works implementa as sete camadas do modelo OSI (Open Systems Interconnection); • Na camada física, o LonWorks pode utilizar cabos de pares trançados, coaxiais, fibras ópticas, infra-vermelho e também powerline além de prever comunicações via rádio (sem fio).

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO HÍBRIDOS INSTEON • Em 2001 foi desenvolvido pela “SmartLabs Inc.” o padrão Insteon que também utiliza as tecnologias de poweline e rádio combinadas; • Contudo, o seu desenvolvimento esteve orientado a fabricação de equipamentos de baixo custo e que com isso, possibilitassem uma melhor penetração no mercado. • Um ponto interessante foi a preocupação em manter a sua compatibilidade com a tecnologia X10, respeitando o legado de equipamentos já instalados.

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO HÍBRIDOS INSTEON • O Insteon procurou resolver os problemas de sinalização em redes exclusivamente baseadas em powerline, utilizando uma topologia de rede denominada “malha dupla” (dual mesh), onde os dispositivos podem se comunicar utilizando tanto via powerline como via rádio (Insteon RF); • Trata-se de uma rede ponto-a-ponto (peer-to-peer) onde todos os dispositivos da rede podem transmitir, receber ou repetir as mensagens, sem a necessidade de um controlador principal (master) ou algum roteamento de dados complexo.

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO HÍBRIDOS KNX • A tecnologia KNX é o resultado da associação de conhecimento e experiência obtida pelas tecnologias: • European Installation Bus (EIB); • European Home System (EHS); • BatiBUS. • Em 1997, estes três consórcios decidiram unir esforços para desenvolver o mercado de domótica, formando a Associação KNX com o objetivo de desenvolver uma nova norma comum a todos e que pudesse também ser proposta como norma internacional; • Em 2002 a especificação KNX foi publicada. Paulo Henrique Dal Bó


SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO HÍBRIDOS KNX • O processo de certificação KNX garante que produtos diferentes, de fabricantes diferentes, utilizados em aplicações diferentes, funcionem e se comuniquem uns com os outros; • Desta forma, assegura-se um elevado nível de flexibilidade na

expansão e modificação das instalações.

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO HÍBRIDOS KNX • Para garantir imparcialidade, a certificação dos produtos KNX é verificada em laboratórios neutros (tercerizados); • A Associação KNX exige um elevado nível de controle de qualidade durante todas as fases de produção do produto. • Assim, todos os fabricantes devem comprovar a certificação ISO 9001 antes de se candidatar a uma certificação de produtos KNX.

• Além da ISO 9001, os produtos devem cumprir os requisitos das normas europeia e internacional para sistemas de domótica.

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO HÍBRIDOS KNX • KNX é uma Norma aberta, internacional e dedicada a domótica; • Os orgãos normativos que já regulamentaram o KNX foram: • Norma internacional ISO/IEC 14543-3 em 2006; • Normas europeias: CENELEC EN 50090 em 2003 e CEN

EN 13321-1 e EN13332-2 (KNXnet/IP) em 2006; • Norma chinesa SAC GB/Z 20965 em 2007; • Norma americana ANSI/ASHRAE 135 em 2005.

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO HÍBRIDOS KNX • A KNX suporta diversos tipos de meio físico, sendo possível a combinação de um ou mais modos de configuração, permitindo que cada fabricante escolha a combinação certa para o segmento de mercado e aplicação a que se destina o produto. • Os meios físicos padronizados são: • • • •

Cabo de pares trançados (KNX TP); Powerline (KNX PL); Radiofrequência (KNX RF); IP/Ethernet (KNX IP).

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SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO CONCLUSÕES • Os controladores autônomos (stand-alone) e as centrais de automação são sistemas que requerem uma maior infra-estrutura para a sua implementação. Por isso são mais indicados para instalações novas ou reformas que permitam um maior grau de interferência na obra;

• Os sistemas powerline, sem fio e híbridos, possuem uma característica muito importante que é a pouca interferência na instalação elétrica já existente, ou seja, devido a maior facilidade de instalação eles são mais indicados para instalações pré-existentes e para pequenas reformas.

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OBRIGADO! automacao@homexpert.com.br

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