PRINCIPAIS PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO PARA

AUTOMAÇÃO RESIDENCIAL (DOMÓTICA)

Instituto Federal de Santa CatarinaCampus Chapecó

Engenharia de Controle e AutomaçãoEngenharia de Controle e Automação

Unidade curricular: Metodologia de Pesquisa

Professor: Bruno

Acadêmico: Rafael Bregalda

Chapecó, novembro 2012.

1.1. IntroduçãoIntrodução

A automação em si, já é aplicada largamente em ambientes industriais, pois propicia maior segurança, confiabilidade e rendimento, porem no Brasil a automação residencial ou domótica ainda da seus primeiros passos. Devido ao alto custo dos equipamentos, apenas as classes mais abastadas faziam uso dos seus benefícios, mas esta realidade esta sendo modificada graças a sua popularização e a queda dos preços.

O termo domótica é uma junção de duas palavras, a palavra Domus (Casa), do Latim, e a palavra robótica, e "Define um conjunto de serviços proporcionados por sistemas integrados com o objetivo de satisfazer as quatro necessidades básicas dos ocupantes de uma edificação: energia, comunicações, conforto e segurança. É o conceito conhecido como 'casa inteligente'." (Pinheiro, 2005).

2. Protocolos de Comunicação2. Protocolos de Comunicação

Na década de 70 foi criado um dos primeiros protocolos de comunicação entre equipamentos elétricos o X10, pela empresa Pico Electronics Ltd., em Glenrother (Escócia), e utiliza a rede eletrica como forma de transmissão atravez do método de corrente portadora. O nome do protocolo é X10®, por ser o decimo projeto da empresa e ainda é utilizado.

Mais tarde surgiram outros protocolos melhores e mais confiaveis como o KNX® (Konnex) e o LonWorks® da americana Echelon®.

Outro protocolo é o da ZigBee® Aliance que não utiliza cabos para comunicação.

2. 2. Protocolo X10

Este protocolo, apesar de ter sido um dos primeiros a surgir, ainda é amplamente utilizado (principalmente na Europa) e usa a própria rede elétrica para transmitir os sinais.

Os módulos receptores são configurados com um código formado por uma letra ('A' a 'P') e um numero (1 a 16) totalizando um total de 256 combinações diferentes

2. 2. Protocolo X10

O controlador, que também é conectado a tomada, recebe as informações do ambiente, que podem ser feitas diretamente pelo usuário ou através de sensores e encaminha o sinal para a rede.

2. 2. Protocolo X10

Para transmitir a informação o controlador insere na rede uma freqüência de 120kHz contendo os bits de identificação e de operação, "Isto significa na prática que, sempre que se pretende enviar o bit 1 isso corresponde a enviar um 1 (120kHz) seguido de um 0 (ausência de sinal). O envio do bit 0 corresponde a enviar um 0 (ausência de sinal) seguido de um 1 (120kHz)." (Nunes, 2002).

2. 2. Protocolo KNX

O protocolo KNX também é um protocolo europeu, mas oferece mais de um meio de comunicação entre os receptores e o controlador, são eles:

* IP (Via Ethernet);* TP (Par trançado);* PL (Rede elétrica); * RF (Radio Freqüência). Todos os equipamentos são diretamente conectados a uma central de processamento que, por sua vez, gerencia os dados e as interações dos usuários para realizar mudanças nos equipamentos.

2. 2. Protocolo KNX

Conexão dos componentes KNX

2. 2. Protocolo KNX - IP

Para os sistemas IP é determinado um endereço de rede para o atuador e os comandos são transmitidos através do protocolo KNXnet/IP, baseado no protocolo TCP/IP, utilizado em redes de computadores.

2. 2. Protocolo KNX - TP

Os sistemas TP funcionam com a diferença de potencial entre os dois cabos.

Os equipamentos escutam a linha e aguardam o final de uma comunicação para iniciar outra.

2. 2. Protocolo KNX - PL

No sistema PL a comunicação é parecida com o protocolo X10 e sofre as mesmas interferências, porem em uma velocidade mais alta.

2. 2. Protocolo LonWorks

Este protocolo é o que apresenta o maior numero de possibilidades quanto a forma de comunicação, podendo ser por par trançado, fibra óptica, radio freqüência, ethernet e também pela rede elétrica. Seu sistema funciona através de um microcontrolador especifico da Echelon® denominado Neuron Chip, que já é programado para fazer recepção e transmissão de dados com um endereço próprio de 48 bits, programado na fabrica.

Seu protocolo não é totalmente aberto, pois o domínio sobre a tecnologia do chip de controle (que é necessário para a implementação do protocolo), pertence a empresa que o criou e concedeu liberação de produção apenas para alguns fabricantes de circuitos integrados, que pagam royalties a ela.

2. 2. Protocolo ZigBee

"O nome ZigBee foi criado a partir da analogia entre o funcionamento de uma Rede em Malha, e o modo como as abelhas trabalham e se locomovem.

As abelhas que vivem em colméia voam em Zig...Zag, e dessa forma, durante um vôo a trabalho em busca de néctar, trocam informações com outros membros da colméia sobre, distância, direção e localização de onde encontrar alimentos.

Uma Malha ZigBee dispõe de vários caminhos possíveis entre cada nó da Rede para a passagem da informação, assim, é possível eliminar falhas se um nó estiver inoperante, simplesmente mudando o percurso da informação." (Messias, 2008).

2. 2. Protocolo ZigBee - Estrela

2. 2. Protocolo ZigBee - Malha

2. 2. Protocolo ZigBee - Arvore

2. 2. Protocolo ZigBeeEm uma residência um coordenador poderia ser um

controlador de ambiente; os climatizadores e termostatos, roteadores; e os dispositivos de fechamento de cortinas e de controle de luminosidade, dispositivos finais. 

Quanto aos módulos de operação, estes podem ser de dois tipos:Full Function Device (FFD);Reduced Function Device (RFD).

Os módulos FFD podem operar tanto como roteadores de dados, coordenadores de rede ou como dispositivo final, ou seja, ele pode atuar apenas repassando as informações, gerando sinais a partir de alguma interação do usuário ou executando uma ação, por isto normalmente são mais robustos e mais caros.

Estes módulos só podem ser configurados como dispositivos finais e não controlam outros módulos, por isto são mais baratos e mais simples.

3. 3. Considerações FinaisComo todas tecnologias que um dia foram consideradas

inovadoras e de alto custo, como computadores, transmissões via satélite e celulares, a automação residencial também esta se tornando viável para as classes economicamente menos favorecidas, isto se deve ao fato do aumento na variedade de produtos e a sua popularização. Sendo assim, conhecer os principais protocolos de comunicação que já são utilizados no mundo é muito importante para quem pretende trabalhar na área, pois a implementação, principalmente no Brasil, depende do custo e dos problemas que podem ser criados com seu uso.

O KNX fornece varias formas de comunicação, mas exige a comunicação por fios e se isto não for planejado previamente pode elevar o custo de implementação, já o ZigBee, apesar de ainda ser muito pouco conhecido, não necessita de fios para comunicação e permite o uso de varias topologias e pode ser uma boa alternativa para automações onde não seja preciso a alteração na estrutura da residência.

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