Sistemas de automação residencial

AUTOMAÇÃO
RESIDENCIAL
Módulo 3
Patrocínio:
Apoio:
Promoção:
Instrutor: Paulo Henrique Dal Bó

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

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.
SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO POWERLINE

• 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.
CARACTERÍSTICAS

EXEMPLOS

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.

• 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.
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.
X10

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.

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.

CARACTERÍSTICAS
SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO SEM FIO
• 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.

Exemplo de uma rede “mesh” (malha).
REDE “MESH”

• 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.
CARACTERÍSTICAS

EXEMPLOS

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).

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.

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).

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.

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.

• Como trata-se de uma banda de frequência não licenciada, os
órgãos 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”.

• 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.

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”
(peer-to-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.
SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO HÍBRIDOS

REDE HÍBRIDA
Sinal Powerline
Sinal de Rádio
Cobertura de Rádio
Dispositivo apenas Rádio
Dispositivo apenas Powerline
Dispositivo Rádio e Powerline

EXEMPLOS

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.

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, infravermelho e também
powerline além de prever comunicações via rádio (sem fio).

INSTEON
• Em 2001 foi desenvolvido pela “SmartLabs Inc.” o padrão Insteon
que também utiliza as tecnologias de powerline 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

CONCLUSÕES
• Os controladores autônomos (stand-alone) e as centrais de
automação são sistemas que requerem uma maior infraestrutura
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.
SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO

Instrutor: Paulo Henrique Dal Bó
OBRIGADO!
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