UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN SISTEMA DE CONTROL A DISTANCIA PARA VIVIENDAS POR MEDIO DE LA LINEA TELEFÓNICA T E S I S QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: I N G E N I E R O M E C A N I C O E L E C T R I C I S T A P R E S E N T A : J O S E B E N I T O A V I L A V I C E N T E Ñ O A S E S O R : I N G . J O R G E B U E N D Í A G O M E Z CUAUTITLAN IZCALLI, EDO. DE MEX. 2006 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica AGRADECIMIENTOS Antes que nada y ante todo quiero dar gracias a Dios porque es mi fé en él la que en muchas ocasiones me ha ayudado a continuar, no sólo en mi carrera de ingeniero, sino también en esta dura carrera que significa la vida, tan complicada y difícil pero tan gratificante en muchas ocasiones; gracias por todo lo que me has dado y lo que no tengo, gracias por estar cerca de mi y hacerme sentir siempre que estas ahí, y aunque a veces creo que me olvidas, todo al final se torna bien y se que estas conmigo, muchas gracias. Papá, Mamá, no sé como expresarles todo el inmenso cariño y agradecimiento que siento por ustedes, las páginas de este libro no serían suficientes para decirles todo lo orgulloso, correspondido y henchido de gusto que me siento por los padres que Dios me ha dado. Gracias a ti Papá, por todo tu sacrificio para sacarnos adelante a mis hermanos y a mí; por cuidarnos, consentirnos y comprendernos; por apoyarme en los momentos difíciles, que aunque pocas veces te los he expresado, no recuerdo una sola ocasión en la que me hayas dejado sólo; por tus desvelos; por jugar con nosotros; por todos tus regaños y consejos que han hecho de mí la persona que soy. A ti Mamá, por todas tu atenciones, tu amor de mamá y tus preocupaciones; por tus regaños y enojos; por tu enorme esfuerzo por lograr que tus hijos sean algún día mejores personas, mejores estudiantes, mejores profesionistas y mejores padres; por ese cariño tan especial que siempre me has tenido y expresado, que aunque casi nunca lo correspondí, no podría vivir sin saber que ahí esta y que puedo tenerlo siempre que yo lo necesite. Muchas, pero muchas gracias por todo Papá, Mamá, gracias infinitamente por ayudarme e impulsarme, por darme cuanto han podido,... por ser mis Padres. Disculpen si en algún momento de la vida los he ofendido, Dios sabe que nunca ha sido esa mi intención. Gracias Papá, muchas gracias Mamá. Quiero hacer un espacio para dar un agradecimiento especial a la mujer que me vio crecer, que me dio parte de su vida aún si tener que hacerlo, que me crío y me enseño a defenderme, a ti Mamá Sofía que nos cuidaste con tanto esmero y dedicación a Lalo y a mí, que nos diste tanto de ti, de tu tiempo, de tu amor. Yo hubiera deseado que nunca te fueras, que estuvieras siempre con nosotros pero habría sido egoísta de mi parte. Gracias Mamá, por esa infancia tan alegre que tan celosamente nos procuraste, muchas gracias. A mis hermanos, Eduardo y Germán que tanto me han aguantado, que tanto me han ayudado, que siempre han estado para mí y conmigo. “Ninito”, gracias por ser la alegría de la casa, por tu compañía y tu confianza, por todos esos momentos que pasas junto a mí a pesar de todo lo aburrido y molesto que soy; gracias por hacerme sentir importante, por dejar que te cuide, por hacerme sentir que a pesar del tiempo sigues siendo mi hermanito menor, cuidate siempre. Lalo, no tengo palabras para expresarte lo feliz que me siento de que seas mi hermano, gracias por todo y por todos esos momentos que hemos pasado juntos jugando, discutiendo, platicando, haciendo tantas y tantas cosas que han quedado en mi mente y que las recuerdo con tanto fervor; en una gran parte esta tesis y mi titulación te las he dedicado a ti aunque nunca te lo dije, no puedo describir en estas cuantas líneas lo orgulloso que me siento de ser tu hermano, te admiro mucho y siempre pediré a Dios que te cuide y te ayude; discúlpame por haberte dejado sólo cuando más necesitase de mí, nunca he hecho bien las cosas, pero siempre estaré aquí para ti cuando me necesites. Disculpen por mi mal carácter y todos los arranques que a lo largo de mi vida he tenido ya que en la mayoría de ellos han sido ustedes los que 1 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica han pagado por ello, nunca he querido herirlos ni lastimarlos de ninguna manera, jamás ha sido mi intención alejarlos de mí; que Dios los bendiga y los conserve bien para que siempre estemos unidos. Muchas gracias Lalo por ser mi hermano y el mejor amigo que he tenido; gracias Germán por ser como eres con cada uno de nosotros; gracias, muchas gracias a los dos. A la persona que me abrió los ojos y me hizo darme cuenta de que el tiempo no se detiene, no descansa ni un momento, que no te espera y que hay que seguir adelante o te quedas; quien tanto me ha aguantado y tanto me ha querido a pesar de tantas cosas que hemos tenido que superar; a Beatriz, mi compañera, amiga y consuelo; a ti que con tantas lágrimas, amor y esmero has logrado que esta relación tome rumbo fijo y haces que todo se torne bien con sólo encontrarte cerca. Gracias Bety por toda tu paciencia, amor, cariño y respeto pero sobre todo gracias por estar conmigo, siempre cerca al pendiente de mi, muchas gracias. A toda mi familia que tanto me quiere y ve en mí un ejemplo a seguir. A mis tíos y tías, a mis primos y primas que de algún modo me han apoyado y ayudado cuando lo he necesitado. A mi tía Manuela por todo su cariño y esmero; a mi tía Rosario por su cariño y confianza; a mi tía Eustacia (q.e.p.d.) por su interés hacia nosotros y porque siempre se portó bien conmigo; a mis primas Lola, Alicia, Luz y Esther por sus momentos compartidos conmigo; a mis primas Lucero y Keida, a mis primos Hugo y Cesar, a mi sobrino David y ante todo a mis tías Estrella y Aidé ya que todos ellos forman parte importante de mi infancia; a mis tíos Genaro, Silverio, Alejandro, a mis tías Esperanza, Dolores, Esther, Teresa por todo su afecto y su sincero respeto hacia mí y mi familia; a mis abuelos Margarito y Juana que nos quieren tanto y esperan tanto de nosotros; a mi abuelita Teodora que siempre me ha querido y me ha hecho sentir el mejor de los nietos, así igual a mi abuelito Miguel (q.e.p.d.) que siempre me expreso su gran orgullo por ser mi abuelo, porque siempre me cuido y se interesó por mí. Especialmente quiero agradecer a mis tíos Jorge e Isabel por todo lo que me han ofrecido, por todo ese apoyo que sincera y desinteresadamente he tenido por parte de ellos; porque nunca me han dejado solo ni a mí ni a mis hermanos y siempre han estado cuando los hemos necesitado; por su paciencia, por su confianza en nosotros, pero sobre todo por el inmenso cariño que le tienen a mi Papá. A todos los compañeros y amigos que siempre han estado cerca de mi, ayudándome y apoyándome, pero también compartiendo momentos de diversión, alegría, tristeza y enojo. A Armando y Abraham por ser mis amigos y hermanos de toda la vida, por todas aquellas cosas que hemos compartido y porque sé que siempre estarán ahí para ayudarme; a Edgar y Apolinar por que sin su compañía la universidad habría sido aún más difícil de llevar, por que con todas esas pláticas me han alentado a ser cada vez mejor y me hicieron saber que siempre contaré con ellos; a todos mis excompañeros del 2º año de CCH por que fue la época que más disfrute en mi adolescencia; a Enrique y Emanuel que me ofrecieron su compañía desinteresada y su amistad sincera, y especialmente a Miguel que me ha brindado su apoyo incondicional y me ha alentado siempre para hacer mejor las cosas; a Juan Carlos que siempre ha intentado aconsejarme y encaminarme para ser una mejor 2 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica persona, por todos sus consejos y compañía desinteresada, por su apoyo y toda la paciencia que le ha tenido a mi mal carácter, muchas gracias; muchas gracias a todos. A todos mis profesores que a lo largo de mi vida de estudiante me enseñaron lo necesario para salir adelante, por todas sus recomendaciones, dedicación y amor a su profesión. Al Ing. Pedro por su paciencia y enorme accesibilidad, por que de él aprendí que siempre hay que ver lo bueno y lo mejor de las situaciones; al Ing. Buendía por aceptar ser mi asesor y hacerme ver que las cosas, por más difíciles que parezcan, siempre tendrán solución; ante todo al profesor Víctor Arcos por que ha sido el mejor profesor que he tenido. A todas aquellas persona que de una u otra manera me han apoyado y ayudado en momentos difíciles, que han influido en mi para ser cada vez una mejor persona, que me han enseñado que todos necesitamos de todos y que siempre hay que estar bien con los demás. Ante todo a mis Padrinos Angel y Amelia, y a mis Padrinos Concepción y Santiago (q.e.p.d.), que siempre nos han hecho sentir como ejemplo y han esperado vernos convertidos en buenos hijos y buenos ahijados, por todo su afecto y disposición muchas gracias. 3 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica CONTENIDO PRÓLOGO 1 INTRODUCCIÓN 3 CAPÍTULO I. TELECOMUNICACIONES 1. Antecedentes históricos de la comunicación 4 2. Sistemas de comunicaciones 7 2.1. Canal de comunicación 7 2.2. Tipos de telecomunicaciones 8 3. El espectro electromagnético 9 3.1. Frecuencia y longitud de onda 9 3.2. Rangos de frecuencia del espectro electromagnético 11 CAPITULO II. TELEFONÍA 1. El sistema telefónico 14 2. La señal eléctrica 14 2.1. Conversión de sonido y electricidad 14 2.2. Conversión de señales analógicas a señales digitales 15 2.2.1. Muestreo 15 2.2.2. Cuantificación 16 2.2.3. Codificación 17 3. Telefonía básica 18 3.1. La red telefónica básica 18 3.2. El servicio telefónico 20 3.3. Red digital de servicios integrados (RDSI) 21 3.3.1. Modalidades de servicio 21 3.4. Telefonía IP 22 3.4.1. Modalidades de servicio 22 4. Medios de transmisión de enlace 23 4.1. Par trenzado de hilos de cobre 23 4.1.1. ¿Por qué trenzado? 24 4.2. Tipos de par trenzados de hilos de cobre 24 5. El aparato telefónico 25 5.1. Marcación por pulsos 27 5.2. Marcación por tonos 28 6. Teléfono electrónico 29 6.1. Teléfono electrónico basado en circuitos integrados 29 6.2. Marcación DTMF 30 7. Interfaz de línea 31 4 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica CAPITULO III. ASPECTOS BÁSICOS DE CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN 1. Bosquejo histórico 33 2. Automatización 35 2.1. Sistemas automatizados 36 2.2. Automatización industrial 37 2.3. Beneficios de la automatización 38 3. Control 39 3.1. Sistemas de control de lazo abierto 40 3.2. Sistemas de control de lazo cerrado 41 3.2.1. Realimentación 42 3.2.2. Tipos de sistemas de control realimentado 42 3.3. Controles automáticos 42 3.3.1. Acción de dos posiciones ó de sí/no 43 4. Aplicaciones 43 CAPITULO IV. DOMÓTICA 1. Introducción 46 2. ¿Qué es Domótica? 46 2.1. Elementos que conforman la domótica 47 3. Dispositivos domóticos 48 3.1. Sensores 48 3.2. Actuadores 49 3.3. Controladores 50 3.4. Arquitectura 50 3.5. Centrales 51 4. Casas y edificios inteligentes 52 4.1. Casas inteligentes 52 4.2. Edificios inteligentes 54 4.3. Otras aplicaciones 55 5. Beneficios y desventajas 55 CAPITULO V. SISTEMA DE CONTROL A DISTANCIA PARA VIVIENDAS POR MEDIO DE LA LÍNEA TELEFÓNICA 1. Propuesta del sistema 57 2. Características y requerimientos generales 57 3. Planteamiento del funcionamiento general del sistema 58 3.1. Control de dispositivos 58 3.2. Ver estado de dispositivos 59 3.3. Configurar rings 59 3.4. Cambiar clave 60 3.5. Modo de control local y remoto 60 4. Descripción de funcionamiento del circuito por bloques 61 5. Explicación del circuito y diagramas 63 5.1. Circuito de interfaz de línea y alimentación 63 5.2. Circuito principal 66 5 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica 5.2.1. IC CM8870 66 5.2.2. IC ISD1420 66 5.2.3. IC PIC-16F84A 66 5.3. Circuito de potencia 68 5.4. Mensajes de voz almacenados en la memoria de audio 70 6. Pruebas y evaluación de resultados 70 6.1. Evaluación de resultados 72 7. Costos 73 8. Alcances y limitantes 74 CONCLUSIONES 76 REFERENCIAS 77 APÉNDICE 79 6 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica PRÓLOGO A lo largo de la historia, el hombre siempre ha tenido la inquietud y, en un momento dado, la necesidad de simplificar las tareas cotidianas así como las labores del trabajo diario. Tareas cotidianas como lavar, secar, barrer, cocinar, abrir y cerrar puertas, encender y apagar luces, etc.; son ejemplos de actividades que las personas día con día tratan de hacer de la manera más fácil y sencilla. Se habla del trabajo diario refiriéndose a todas las labores realizadas en las empresas y en la industria en general; labores de oficina como sacar copias, imprimir documentos, contestar teléfonos, registrar accesos, etc., hasta labores de trabajo pesado y de proceso como transportar materiales, ensamblaje, inicio y paro de procesos, transformación de materia prima a producto terminado en general con la mayor simplificación y el menor esfuerzo posible. La automatización es el resultado del esfuerzo por simplificar esas tareas y actividades que forman parte de la vida diaria de las personas aún sin la intervención de estas o con intervención indirecta; sin embargo, aunque la automatización es un concepto de dominio público y la mayor parte de la gente tiene una idea de lo que es y sabe sus aplicaciones, no conocen su origen, ni tienen conocimiento de su enorme potencial. “Control y automatización” son dos términos diferentes que se han relacionado muy estrechamente en la actualidad, por lo que es muy común encontrarlos tanto en aplicaciones industriales como residenciales como un solo concepto. Sin embargo, es preciso aclarar que tanto Control como Automatización son dos disciplinas distintas una de la otra, que aunque poseen una íntima relación, sus campos de estudio son amplios y bastos por lo que su análisis debe ser específico en ambos casos para de ese modo poder entenderlos ampliamente y, en un momento dado, aplicarlos. La comunicación es otra enorme necesidad que por miles de años ha tenido la humanidad, para expresar gustos, disgustos, emociones; para hacer adquisiciones, vender, comprar; saber de las personas que se encuentran en lugares distantes y tener noticias de estas al corriente; así como también para enterarse de negocios, cerrar tratos, enterarse de cómo van las cosas en la industria, si los procesos y actividades se realizan de acuerdo a los planes y hasta saber de forma cierta y directa si una acción y/o actividad es o fue realizada correcta y eficientemente tal cual debía ser realizada. Y es algo de lo cual desde siempre se ha tenido cierta preocupación: “que las cosas se hagan como deben” y en un momento en particular, ya que al poner atención en este aspecto se pretende reducir el índice de errores, aumentar la calidad del trabajo y tener el menor número de pérdidas, lo que nos lleva a un punto clave y primordial en la aplicación de estos conceptos: Reducción de costos y aumento de utilidades. Las telecomunicaciones son el producto de esa necesidad de saber y conocer las actividades y/o acontecimientos que ocurren en otros lugares; se encuentran en constante cambio y su evolución ha sido sorprendentemente acelerada, empezando con el telégrafo que funcionaba en base a pulsos eléctricos pero que definitivamente tenía sus limitaciones en cuanto a distancia; hasta lo que hoy conocemos como World Wide Web (WWW) que actualmente representa la más grande red de comunicación en el mundo entero, manejando desde mensajes de texto hasta videos de acontecimientos en tiempo real. Se encuentran en casi todas nuestras actividades cotidianas, tanto en el trabajo como en nuestros ratos de ocio. Aunque las telecomunicaciones son un tema que abarca un sin número de áreas y aplicaciones, nuestro interés se centrará específicamente en el servicio telefónico, ya que es por este medio por el cual será posible el funcionamiento del sistema a proponer. 7 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica Con todo lo anterior es posible ya entrar en materia y especificar que además de la simplificación y disminución de esfuerzo en las labores también se han ideado, tratado e inventado métodos por medio de los cuales, además de disminuir el trabajo, pueda realizarse aún sin la presencia de la ó las personas involucradas, desde puntos cercanos hasta lugares considerablemente retirados. Y por si fuera poco, el trabajo se realiza con el conocimiento cierto de que se esta llevando a cabo de la forma correcta y especificada según se requiere. El Sistema de control a distancia por medio de la línea telefónica que se propone en este trabajo incluye los tres términos mencionados: Control, Automatización y Telecomunicaciones; lo que lo hace una opción de cierta vanguardia pero también suficientemente accesible tanto para su implementación como para su funcionamiento y manejo. Es una alternativa a los costosos sistemas automáticos que actualmente se ofrecen en el mercado, sistemas que además de una cierta complejidad y precio son extranjeros. En el siguiente trabajo se dará una breve explicación de los conceptos que intervienen y hacen posible la concepción de la propuesta así como la visualización a detalle del sistema completo; todo esto con la finalidad de que el trabajo en general sea suficientemente entendible para el lector aún cuando este no se encuentre familiarizado con términos de Ingeniería. Con esto es fácil entender que esta alternativa está dirigida al público en general aún cuando no domine los temas, sin embargo es preciso aclarar que el Sistema de control a distancia por medio de la línea telefónica esta pensado y orientado a casas hogar aunque no se descarta la posibilidad de que en un momento dado, y si las condiciones así lo permitieran, sea factible su implementación en empresas y quizá en la industria; razón por la que este sistema sea quizá mas atractivo para las personas que desearan aplicarlo en sus viviendas y aminorar ciertas actividades, ya que para aplicaciones en industria y/o empresas existen otras alternativas mas viables y que definitivamente satisfacen sus necesidades. 8 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica INTRODUCCIÓN La propuesta expuesta aquí es fácil de explicar en cuanto a su funcionamiento, no así en cuanto su construcción y desarrollo, razón por la que se consideró necesario hablar de los temas involucrados con el proyecto antes de adentrarse en las cuestiones técnicas del circuito del sistema de control a distancia. En primera instancia, en el capítulo 1, se hará una reseña histórica acerca del enorme desarrollo que ha tenido el área de las telecomunicaciones; se expondrán también aspectos fundamentales y necesarios para empezar a adentrarse a lo que posteriormente será la propuesta del sistema de control a distancia, punto principal de este trabajo. En el capítulo 2 se entrará de lleno a la parte de telefonía ya que el proyecto está basado, en gran medida, en este tema. Se expondrán puntos importantes y necesarios como lo es el enlace de llamadas dentro del sistema telefónico, tanto por conmutación de circuitos como por conmutación de paquetes; así mismo, se expondrá también el funcionamiento del aparato telefónico y se dará una explicación general de telefonía celular y el enlace de llamadas en esta modalidad de servicio. Todo con la finalidad de poder entender de forma más sencilla como se conecta el circuito a la línea telefónica y cómo es que se realiza la comunicación entre el usuario y el sistema. Por otra parte, el capítulo 3 aborda en términos generales los temas de automatización y control, ofreciendo una visión suficientemente clara y sencilla de estos dos temas tan complejos y tan amplios. Se da un panorama, no tan escaso, de lo que se refiere a la automatización, sus alcances y aplicaciones, además de explicar de forma breve conceptos básicos de control involucrados en el desarrollo de la propuesta. Una de los temas de mayor interés para el proyecto se aborda en el capítulo 4, ya que es una disciplina íntimamente ligada con el sistema a proponer. Este capítulo se refiere a un tema que, aunque no ha sido tan difundido, forma parte del enorme adelanto tecnológico de hoy en día. Se habla aquí de la domótica, un termino no tan familiar, ni muy conocido pero que poco a poco se esta abriendo paso y muy probablemente, en unos cuantos años, forme parte de nuestra vida cotidiana. Esta disciplina engloba los tres temas abordados anteriormente: telecomunicaciones, control y automatización; y aunque aún no existe información detallada y amplia acerca del tema, en este trabajo se ofrece un panorama general del mismo con lo que posteriormente se facilita la explicación de algunos aspectos del sistema de control a proponer, como lo son el control a distancia y costos, además de que con ello es fácil visualizar el porqué de la idea una sistema alternativo. El capítulo 5 es la parte principal y pilar del trabajo, en este se explica ampliamente, y con lujo de detalle, el sistema de control a distancia por medio de la línea telefónica. Se exponen de forma explícita las bases y el desarrollo de la propuesta y se menciona paso a paso el funcionamiento general del sistema. Así mismo, se explica la función de la mayoría de los dispositivos involucrados en el circuito y su labor en conjunto, expone los diagramas que conforman el circuito y los explica parte por parte. Explica, además, las instrucciones y los menús que conforman la sección de control del sistema, así como también se detalla la sección de audio que se conforma por los mensajes de voz existentes en el sistema. Es aquí donde se puede apreciar realmente el sistema de control a distancia en toda su expresión, pero siempre con la ayuda de todo lo leído anteriormente. En la última parte se hace una reflexión acerca del logro satisfactorio del sistema y se habla acerca del esfuerzo recompensado gracias al empeño y al deseo de realización del mismo. Por último, se ha conformado un apéndice con algunas secciones que incluyen datos técnicos un cuanto extensos, a los que no se les ha numerado por página, esto es porque se consideraron como una sola página perteneciente al apartado que corresponde. 9 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica CAPITULO I. TELECOMUNICACIONES 1. Antecedentes Históricos de la Comunicación Comunicación es el proceso de intercambiar información. El proceso de comunicación es inherente a toda la vida humana. En los anales de la historia, una buena parte del componente de las comunicaciones no era verbal, los gestos y los movimientos del cuerpo eran formas efectivas de comunicación; después se inventaron las lenguas, y todavía más tarde se desarrollaron las comunicaciones escritas. A pesar de que la mayoría de las comunicaciones humanas en la actualidad son todavía orales, se intercambia un volumen considerable de información por medio de la palabra escrita. Hoy, a pesar de la gran abundancia de información impresa de variedad inconcebible, la mayor parte de nuestra comunicación es verbal, al hablar uno a otro frente a frente o mediante el teléfono. Dos de las barreras principales de la comunicación son el lenguaje y la distancia. Los obstáculos de la lengua pueden, sin embargo, ser salvadas. Se pueden aprender otros idiomas e inclusive emplear un intérprete. Pero la comunicación a grandes distancias es un problema que requiere de otro tipo de soluciones. La comunicación a larga distancia, probablemente pudo realizarse mediante el uso de señales simples con golpes de tambor, por el soplo de un cuerno o por señales de humo, y más tarde haciendo ondear una bandera. Con estos métodos, las distancias de transmisión estaban limitadas y surgió entonces la idea de repetir los mensajes de sitio en sitio con lo que pudieron alcanzarse aún mayores distancias. A finales del siglo diecinueve, las comunicaciones humanas dieron un salto dramático cuando se descubrió la electricidad y se exploraron sus diversas aplicaciones. Las bien conocidas formas de comunicaciones electrónicas tales como la radio, la televisión, el teléfono, han incrementado nuestra habilidad para intercambiar información. Hoy es difícil imaginar cómo sería nuestras vidas sin el conocimiento y la información que nos llega de todo el mundo por los diferentes medios de comunicaciones electrónicas. La llamada supercarretera de la información del futuro es el compendio de la tecnología de las comunicaciones. El fax y las computadoras son un buen ejemplo de qué tan rápido una tecnología moderna nos hace dependientes de los beneficios de la comodidad y rapidez de las comunicaciones. A continuación se muestra un breve resumen histórico con el cual se podrá apreciar, de una manera sencilla, los avances tecnológicos que se han logrado en las comunicaciones a través del tiempo, los que que en realidad son muchos y muy significativos y definitivamente la mayoría de estos avances forman hoy en día parte imprescindible de nuestra vida diaria: Año ¿ Quién ? Adelanto Ca. 100000 a. C. Ancestros humanos Desarrollo de la lengua 6000 a. C. Sur América Pictografía y símbolos repetidos Ca. 1500 a. C. Siria, Líbano, Israel Se adopta el primer alfabeto fonético 105 a. C. China Se inventa el papel y se emplea el códice, precursor del libro, en el cual se podía escribir en los dos lados 10 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica 1440 Johann Gutenberg Invención de la imprenta 1827 Sir Charles Wheatstone de Inglaterra Inventó un aparato acústico para amplificar los sonidos al que llamó: Micrófono 1837 Samuel Morse Invención del telégrafo (patentado en 1844) 1843 Alexander Bain Invención del facsímil 1866 EUA e Inglaterra El primer cable trasatlántico telegráfico es completado entre los Estados Unidos e Inglaterra 1875 George Carey Propone un sistema capaz de transmitir y recibir eléctricamente imágenes en movimiento 1876 Alexander Graham Bell Invención del teléfono 1887 Heinrich Rudolph Hertz (Aleman) Descubrimiento de las ondas de radio Guglielmo Marconi (Italiano) Demostración de las comunicaciones inalámbricas 1900 Arthur Kennelly y Sir Oliver Heaviside Se propone la teoría de que "las ondas de radio se reflejan en la atmósfera corriendo así grandes distancias especialmente en la noche" 1906 Reginal Fessenden Invención de la modulación de amplitud; se demuestra la primera comunicación electrónica de voz. 1920 KDKA Pittsburgh Primera estación radiodifusora de Norteamérica 1923 Vladimir Zworykin Invención y demostración de la televisión 1924 Los parlantes, bocinas o altavoces reemplazan a los audífonos 1926 EUA Se transmiten por primera vez señales de televisión a través de cables en Norteamérica EUA Se completa el primer intento exitoso de enviar señales de video a través de líneas telefónicas 1928 Se comienzan a introducir los receptores de radio para los vehículos 1931 República Dominicana Entra en servicio en la ciudad de Santo Domingo, capital de la República Dominicana, el sistema de teléfonos automáticos 1939 David Sarnoff Presenta el primer aparato de TV comercial en la Feria Mundial de E.U.A. EUA Primer uso de radio de dos vías (Walkie talkie) 11 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica 1940 - 1945 Ingleterra y EUA Invención y perfeccionamiento del radar (Segunda Guerra Mundial) 1948 Salen al mercado los primeros radio- localizadores, beepers o pagers México Comienzan las emisiones televisivas en México 1953 RCA / NBC Primera transmisión de televisión a color 1958 - 1962 EUA Se prueba el primer satélite de comunicaciones 1961 Comienza a transmitirse estereofónicamente a través de la radio de frecuencia modulada (FM) Sale al mercado la primera "contestadora telefónica automática” 1963 Se produce la primera transmisión de TV vía satélite entre los Estados Unidos y Europa 1968 República Dominicana Entra en servicio el primer cable submarino que enlazó la República Dominicana con el sistema internacional 1977 EUA Se usa por primera vez el cable de fibra óptica 1980 Se comienzan a mercadear las máquinas de Fax de alta velocidad 1982 EUA Sale al aire la primera estación radial de amplitud modulada (AM) estereofónica Sale a la venta el primer "Disco Compacto" (CD 1983 EUA Redes telefónicas celulares 1986 Es mercadeado el primer "videoteléfono" para los hogares 1987 República Dominicana Se inician las operaciones del sistema de teléfonos celulares en la República Dominicana. Siendo el primer país de latinoamérica en ofrecer ese servicio Se producen las primeras transmisiones de la High Definition Television (HDTV) 1990 EUA Adopción general y crecimiento de las redes de computadoras, incluyendo redes en área local (LAN); la INTERNET y la World Wide Web (WWW) 1993 Se introduce al mercado el primer aparato del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) para la navegación 1995 Es transmitido el primer programa de TV por el Internet 12 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica 1997 - 2001 Comisión Federal de Comunicaciones La Federal Communications Comision (FCC) establece una resolución en la que se concede un plazo hasta el año 2006 para que todas las estaciones de TV en los Estados Unidos transmitan en formato digital y alta definición (HDTV) Comunicaciones de voz, datos y video sobre la misma red; Aplicaciones de larga distancia utilizando Voz paquetizada Procesamiento de llamadas sobre IP; Centros de contacto multimedia IP (e-mail, web, voz) 2001 - 2003 Conferencias Multimedia (Audio y video); Reconocimiento de voz para marcación conferencia y recuperación de mensajes Aparece la nueva generación de telefonía celular llamada 3G que se enfoca en aplicaciones más allá de la voz como audio, video, videoconferencia y acceso a Internet 2003 - Actualidad Aparecen las PBX IP de control distribuido que facilitan y agilizan la transmisión de voz y datos mediante la red Video telefonía; Aparatos telefónicos IP; Dispositivos móviles y PDAs Resumen histórico de las telecomunicaciones 2. Sistemas de Comunicaciones Todos los sistemas de comunicaciones tienen los componentes básicos mostrados en la figura 1.1, un transmisor, un medio o canal de comunicación y un receptor. Espacio libre o medios físicos Recuperación de la información Receptor (RX) Canal o medio de comunicación Transmisor (TX) Señal generada (Información) Figura 1.1 Sistema de comunicación El proceso de comunicación empieza cuando se genera algún tipo de mensaje o señal de inteligencia que debe ser recibida por los demás. En los sistemas de comunicaciones, al mensaje se le denomina información, ésta, en la forma de una señal electrica, es alimentada al transmisor que se encarga de transmitirla por medio de un canal de comunicaciones; el mensaje es capturado por el receptor y transferido a otro usuario. 2.1. Canal de comunicación El canal de comunicación es el medio por el cual la información se envía de un lugar a otro. En los sistemas de telecomunicaciones se utilizan muchos medios de diferentes tipos: 13 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica • Conductores eléctricos. En su forma más sencilla, un medio de material conductor que transporta señales eléctricas que representan a la voz, datos y/o imagenes desde el transmisor hasta el receptor. • Medios ópticos. Es un medio por el cual se transmite un mensaje en forma de pulsos de luz; mediante el empleo del control de encendido y apagado de un diodo emisor de luz (LED) o de un diodo láser a alta velocidad. • Espacio libre. Cuando este es el medio, el término general se aplica a cualquier forma de comunicación inalámbrica de un punto a otro. La señal se convierte en ondas electromagnéticas que se propagan libremente en el espacio a través de grandes distancias. • Otros tipos de medio. El agua es un ejemplo de otros medios de transmisión, esta es usada por el sonar de los submarinos para determinar que tan lejos se encuentra un objeto y que tan rápido se mueve. La tierra misma, porque conduce electricidad y se pueden transmitir ondas de sonido de baja frecuencia. Las líneas de alto voltaje también pueden utilizarse como canales de comunicación. Las señales a transmitirse sólo se sobreponen o añaden al voltaje de la línea, lo que se conoce como transmisión en portadora de corriente. Los dos primeros forman parte de los que se denominan medios de transmisión guiados, ya que encaminan la información a través de un medio físico. El tercero se incluye en lo que se denomina medios de transmisión no guiados, ya que la información no se encausa a un punto en específico. 2.2. Tipos de telecomunicaciones Las telecomunicaciones se clasifican dependiendo de su sentido de transmisión, es decir si su sentido es en una sola dirección o bien en ambas direcciones, en Simplex, Half Duplex y Full Duplex. • Simplex. En una comunicación simplex, la información viaja en una sola dirección, un ejemplo de este tipo de comunicación es la señal de televisión (figura 1.2), y de radiodifusión. La información sólo es transmitida al aparato receptor pero no hay señal de regreso. Otro ejemplo es el sistema de radiolocalización. Un solo sentido de transmisión Aparato receptor Antena emisora Figura 1.2 Comunicación en modo Simplex • Half Duplex. Es la forma de comunicación en la cual ambas partes pueden trasmitir información pero a un tiempo, es decir no de forma simultanea. Es una comunicación en ambos sentidos pero de forma alternada. Un ejemplo de este tipo de comunicación es la banda de radio civil, en la que los radioreceptores permiten sólo a una de las partes transmitir a la vez; otro ejemplo son los walkie-talkie como se aprecia en la figura 1.3. 14 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica Aparato emisor-receptor Aparato emisor-receptor Transmisión no simultanea en dos sentidos Figura 1.3 Comunicación en modo Half Duplex • Full Duplex. La mayoría de las comunicaciones electrónicas son de este tipo. Consiste en poder transmitir información en ambos sentidos y de manera simultanea. En definitiva el ejemplo más claro de este tipo de comunicación es el sistema telefónico (figura 1.4), en el que se puede hablar y escuchar al mismo tiempo lo que ambas partes trasmiten. Emisor - Receptor Emisor - Receptor Transmisión en dos sentidos de forma simultanea Figura 1.4 Comunicación en modo Full Duplex 3. El Espectro Electromagnético Las ondas electromagnéticas son señales que oscilan; esto es, las amplitudes de las campos eléctrico y magnético varían a una razón específica. Las intensidades del campo fluctúan hacia arriba y hacia abajo y las polaridades se invierten un número dado de veces por segundo. Las ondas electromagnéticas varían senoidalmente. Su frecuencia se mide en ciclos por segundo ó lo que se llama hertz (Hz). Estas oscilaciones pueden ocurrir a muy bajas frecuencias o a frecuencias extremadamente altas. El intervalo de señales electromagnéticas que comprende a todas las frecuencias se llama espectro electromagnético. Todas las señales eléctricas y electrónicas que se radian al espacio libre, caen dentro del espectro electromagnético; pero las señales conducidas por cables, aunque pueden compartir las mismas frecuencias de señales similares en el espectro, no son señales radiantes. En la figura 1.5, se muestra el espectro electromagnético completo, denotando las aplicaciones según el rango de frecuencias. 3.1. Frecuencia y longitud de onda Una señal dada se localiza en el espectro de acuerdo a su frecuencia ó longitud de onda. La frecuencia es el número de veces que un fenómeno ocurre en un intervalo de tiempo dado. En electrónica, frecuencia es el número de ciclos de una onda repetitiva que ocurre en un periodo determinado. 15 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica FRECUENCIA MICROONDAS ONDAS DE RADIO, TELEVISIÓN, TEL. CELULAR ELECTRICIDAD RADIACIÓN IONIZANTE RADIACIÓN NO-IONIZANTE R A Y O S G A M A R A Y O S X U L T R A V IO L E T A L U Z V IS IB L E IN F R A R R O JO V H F U H F S H F E H FH F M F L F V L F V F E L F Fig. 1.5 El espectro electromagnético Un ciclo consiste en dos inversiones de la polaridad del voltaje, de la corriente o de las oscilaciones del campo magnético por segundo. Los ciclos se repiten, formando una onda continua que oscila un determinado número de esos ciclos durante el tiempo de un segundo (figura 1.6), es decir ciclos por segundo (cps). Estas unidades son definidas, en electrónica, como hertz (Hz). Así entonces tenemos que 10 cps = 10 Hz. A menudo se usan prefijos representando potencias de 10 para expresar las frecuencias, estos son: k = kilo = 1 000 = 103 M = mega =1 000 000 = 106 G = giga = 1 000 000 000 = 109 T = tera = 1 000 000 000 000 = 1012 Entonces se puede decir que 50 cps = 50 Hz; o que 2,500 cps = 2,500 Hz = 2.5 kHz (kilohertz). + - 0 Semiciclo positivo Semiciclo negativo 1 ciclo Tiempo (t) segundos Figura 1.6 Gráfica de frecuencia de una onda senoidal 16 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica La longitud de onda es la distancia recorrida por un ciclo de una onda, y casi siempre se expresa en metros; se mide entre dos puntos idénticos en ciclos sucesivos de una onda (figura 1.7). Para una onda electromagnética la longitud de onda es la distancia que recorre un ciclo en el espacio libre, ésta es la distancia entre crestas o valles adyacentes de los campos eléctrico ó magnético que forman la onda. En resumen, la longitud de onda es la distancia recorrida por una onda en el lapso de un ciclo. Distancia (m) metros Longitud de onda Longitud de onda Figura 1.7 Gráfica de longitud de onda de una senoidal 3.2. Rangos de frecuencia del espectro electromagnético El espectro electromagnético se divide en segmentos de frecuencias; esto es con la finalidad de clasificar cada segmento (figura 1.8), y de esa manera limitar la utilización del espectro para cada aplicación. Los rangos de frecuencias son los siguientes: • Frecuencias extremadamente bajas (ELF). Son aquellas que se encuentran en el intervalo de 30 a 300 Hz. Este incluye frecuencias de las líneas de energía de c.a. (50 y 60 Hz), así como aquellas frecuencias en la parte baja del intervalo de audio del oído humano. • Frecuencias de voz (VF). Son aquellas en el intervalo de 300 a 3,000 Hz. Este es intervalo normal de la palabra humana. No obstante que el oído humano cubre aproximadamente de 20 a 20,000 Hz. • Frecuencias muy bajas (VLF). Incluyen la parte alta de lo que capta el oído humano, de 15 a 20 kHz. Muchos instrumentos musicales producen sonidos en este intervalo. Este es también utilizado en comunicaciones de gobierno y militares. • Frecuencias bajas (LF). Son aquellas en el intervalo de 30 a 300 kHz. Los principales servicios de comunicaciones que utilizan esta intervalo están en la navegación aeronáutica y marítima. • Frecuencias medias (MF). Están en el intervalo de 300 a 3,000 kHz. Su mayor aplicación está en la radiodifusión de AM (535 a 1,605 kHz). En este también se incluye aplicaciones marítimas y aeronáuticas. 17 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica • Frecuencias altas (HF). Son aquellas comprendidas dentro del intervalo de 3 a 30 MHz. Estas son las frecuencias conocidas generalmente como onda corta. Aquí se tiene todo tipo de radiocomunicación como radiodifusión en modo simples y comunicaciones en modo half duplex. El gobierno y los servicios militares hacen también uso de estas frecuencias para comunicaciones en dos sentidos. NOMBRE FRECUENCIA LONGITUD DE ONDA Extremadamente baja frecuencia (ELF) 30 – 300 Hz 107 – 106 m Frecuencia de voz (VF) 300 – 3000 Hz 106 – 105 m Muy baja frecuencia (VLF) 3 – 30 kHz 105 – 104 m Baja frecuencia (LF) 30 – 300 kHz 104 – 103 m Frecuencia media (MF) 300 kHz – 3 MHz 103 – 102 m Alta frecuencia (HF) 3 – 30 MHz 102 – 101 m Muy alta frecuencia (VHF) 30 – 300 MHz 101 – 1 m Ultra alta frecuencia (UHF) 300 MHz – 3 GHz 1 – 10-1 m Super alta frecuencia (SHF) 3 – 30 GHz 10-1 – 10-2 m Extremadamente alta frecuencia (EHF) 30 – 300 GHz 10-2 – 10-3 m Infrarrojo 300 GHz – 120THz 0.7 – 10-3 µm Luz visible 120 – 384 THz 0.4 x 10-6 µm m = metro µm = micro = 1 x 10-6 m Figura 1.8 Rangos de frecuecias • Frecuencias muy altas (VHF). Abarca el intervalo de 30 a 300 MHz. Es un popular intervalo de frecuencias que se utiliza para muchos servicios, incluyendo radio móvil, comunicaciones marítimas y aeronáuticas, radiodifusión por FM (88 a 108 MHz) y los canales de televisión del 2 al 13. • Frecuencias ultra altas (UHF). Abarcan de 300 a 3000 MHz. Este intervalo es también una porción del espectro de frecuencias ampliamente utilizadas. Incluye los canales de televisión de ultra alta frecuencia UHF del 14 al 67, y se usa para servicios móviles de comunicación en tierra y para servicios como la telefonía celular, así como para comunicaciones militares. Algunos servicios de radar y de navegación también ocupan esta porción del espectro de frecuencias. • Microondas y frecuencias super altas (SHF). Las frecuencias entre 1 y 30 GHz son llamadas microondas. Los hornos de microondas operan en 2.45 GHz. Las frecuencias super altas son aquellas en el intervalo de 3 a 30 GHz. Estas frecuencias de microondas son ampliamente utilizadas para comunicaciones por satélite y en el radar. 18 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica • Frecuencias extremadamente altas (EHF). Se extienden de 30 a 300 GHz. El equipo utilizado para generar y recibir señales en este intervalo de frecuencias es en extremo complejo y caro. En el presente sólo hay un número limitado de actividades en este intervalo, pero incluye comunicaciones por satélite y algunos radares especializados. • Frecuencias entre 300 GHz y el espectro óptico. Las señales electromagnéticas cuyas frecuencias son mayores de 300 GHz se conocen como ondas milimétricas. Esta porción del espectro se encuentra actualmente en desarrollo, pero a medida que las técnicas de hardware vayan avanzando, se incrementará el uso de ondas de frecuencia milimétrica. 19 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica CAPÍTULO II. TELEFONÍA 1. El Sistema Telefónico Entre los sistemas electrónicos de comunicaciones, el telefónico es el más grande y complejo del mundo. Utiliza casi todo tipo de técnicas de comunicaciones electrónicas disponibles. Este sistema es tan grande y ampliamente usado que en esta propuesta sólo se mostrará un análisis general del mismo, esto es con la finalidad de poder entender su funcionamiento y de esta manera proporcionar un panorama en una forma sencilla. El sistema telefónico original se diseñó para comunicaciones de voz analógicas en ambas direcciones. Hoy día, el sistema telefónico todavía es, ante todo analógico por naturaleza, pero emplea un número considerable de técnicas digitales, no sólo en transmisión de la señal sino también en operaciones de control. 2. La Señal Eléctrica Señal es la representación del mensaje que se quiere enviar, en este caso el sonido o bien la iluminación que se convierte en forma eléctrica (Volts). En cierta medida las telecomunicaciones se han basado siempre en el hecho de que el mensaje lo convertimos en volts. Esta es la base del invento del teléfono, convertir el sonido en señales eléctricas y las señales eléctricas en sonido nuevamente. 2.1. Conversión de sonido y electricidad Para transformar el sonido en electricidad es necesario un dispositivo que transforma variaciones de presión (energía mecánica) en variaciones eléctricas. El micrófono es ese dispositivo, este posee una membrana que cuando llega una sobrepresión comienza a oscilar hacia adentro y hacia afuera según la intensidad del sonido que percibe, igual que como lo hace el tímpano humano. La membrana vibra a la par del sonido, entre 20 y 16,000 veces por segundo, tiene unidas a ella unas vueltas de hilo de cobre y cuando esta vibra, las espiras de cobre entran y salen en un imán produciéndose con ello una señal eléctrica. Ello se debe a que al hacer pasar un material conductor a través de un campo magnético variable se produce electricidad, en términos físicos se podría decir que “un campo magnético variable, produce un campo eléctrico variable”. Así entonces, en esa espira aparece electricidad al ritmo que va variando la posición de esta dentro del imán producida por la presión y depresión que provoca el sonido. Longitud de la señal en ondas de presión = X Longitud del mensaje = X tiempo Onda de presión Mensaje Volts - Presión - Volts + Presión + Figura 2.1 Gráfica de la onda de presión provocada por la excitación de sonido 20 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica En la figura 2.1, se presenta la onda de presión, con su parte positiva y negativa, y la señal eléctrica resultante, apreciándose como las variaciones de la segunda siguen a las variaciones de la primera pero con distinta amplitud. Para recibir el mensaje en el otro extremo se utiliza un aparato que invierte la función del micrófono, el altavoz. El altavoz o auricular se compone, al igual que el micrófono, de un imán, unas espiras de cobre y una membrana, solamente que más grande de tamaño, que puede ser de papel o tela. Su funcionamiento, como se dijo anteriormente, es inverso al del micrófono; cuando se envía una señal eléctrica a través de la espira de cobre, esta entra y sale del imán de acuerdo a la intensidad de la señal o bien a la cantidad de señales que se este enviando, gracias a este movimiento mecánico oscilatorio se produce una presión de aire lo que oído percibe como sensación de sonido. En la figura 2.2 se pueden observar las características del altavoz. Figura 2.2 Diagrama básico del altavoz Un resultado de la invención del micrófono y del altavoz fue el aparato telefónico, dispositivo que se ha vuelto indispensable, actualmente, en residencias, empresas e industria. 2.2. Conversión de señales analógicas a señales digitales Al proceso de transformar una señal analógica en una señal digital se la llama digitalización. Para digitalizar una señal analógica necesitamos tres actividades. La primera es tomar muestras a intervalos regulares, es decir muestrear. La segunda es ver cuanto vale cada muestra, o sea cuantificar. Y la tercera es convertir esa muestra en cero y unos, lo que se llama codificar. 2.2.1. Muestreo La primera cosa que se hace en el mundo digital es tomar muestras, es decir, que de la señal original se va tomando información en ciertos puntos y posteriormente a cada punto se le asigna un valor determinado. Con esto se deduce que en el mundo digital no se manda toda la información, ya que al sólo tomar muestras de la información no se recibe la señal en su totalidad. Por ejemplo, cuando hablamos por un teléfono digital, no estamos oyendo toda la voz de nuestro interlocutor, sólo estamos escuchando muestras de ella. En el teléfono se envían 8,000 muestras por segundo, en la televisión digital se llegan a enviar hasta 27 millones de muestras por segundo. El que recibe esta información sólo está recibiendo las muestras, pero para que el muestreo no sea tan observable, o bien no se pierda en gran medida la cantidad de información real, existen circuitos electrónicos muy sencillos que van arreglando la señal de tal forma que, cuando se tiene que recomponer la voz, se van uniendo los puntos de las muestras con lo que, definitivamente, la señal final no es la original pero aunque se pierden detalles y calidad, la conversación es totalmente inteligible. 21 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica En telefonía ésta pérdida de calidad suele ser tolerable ya que, normalmente, corresponde a sonidos agudos y en un teléfono no se transmiten. Sin embargo, siempre hay que tener en cuenta que cuanto menor sea el número de muestras, menor será la calidad y menor también la información contenida en la señal transmitida. En la figura 2.3 se puede apreciar el proceso de muestreo de una señal. tiempo Amplitud Toma de muestras de la señal original (5,3,0,-2,-4,etc) Señal analógica Figura 2.3 Gráfica de muestreo de una señal analógica 2.2.2. Cuantificación Después del proceso de muestreo, lo que sigue es ver cuanto vale cada muestra o sea cuantificar las muestras. Estas pueden ser volts, minivolts u otra escala, las muestras van obteniendo valores según la posición de los puntos muestreados, es decir el primero vale 0, el segundo vale 3, 6, 10, 11, 7, 4, ... y así según la posición de cada punto en la señal original (figura 2.4). De forma que en el mundo digital, primero se toma una muestra y después se ve cuanto vale para entonces poder enviarla. A pesar de que se le asignan valores a la señal muestreada, la realidad es que digitalmente sólo se emplean dos números para poder interpretar estos valores. El 0 y el 1 son la forma en la que los sistemas digitales representan toda la información contenida en una señal, el 0 representa un nivel bajo de voltaje o la ausencia de éste y el 1 representa un nivel alto de voltaje o la existencia de tal y es necesario, para poder interpretar esta forma de representación, un proceso de codificación para que a los valores en formato de 1’s y 0’s les sean asignado un valor determinado (0,1,2, ...10, ..., -47, ...-9, 15, ...64,... 1024, etc). A esta forma de interpretación de valores sólo con los números 0 y 1 se le llama binaria. tiempo V a lo re s e n d e ci m a l 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 8 7 6 5 4 3 2 1 Amplitud Resultante cuantificada Señal analógica Figura 2.4 Gráfica de cuantificación de una señal analógica 22 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica 2.2.3. Codificación En el proceso de codificación el 0 y el 1 conservan su valor original, como ya se había dicho, pero para poder representar otros valores como el 2 o el 5 es preciso hacer un arreglo de 0’s y 1’s que representen en forma binaria estos valores. Para representar un número decimal en binario se utilizan cifras y dependiendo el número a representar es la cantidad de cifras. A cada una de estas cifras se le denomina bit, y dependiendo también de la cantidad de bits será la cantidad de números que se podrán representar. Ahora bien, es necesario seguir dos reglas para la aplicación de esta técnica: Primera, los ceros a la izquierda no tienen valor por lo que pueden quitarse o ponerse y; Segunda, los valores deben ir creciendo en un sentido. Cuando se emplea el código binario se debe tomar en cuenta que cada ascendencia de bits representa un potencia de 2, es decir un 0 representa 0, un 1 representa 20 que es igual a 1, un 10 representa un 21 que es igual a 2, un 100 representa un 22 que es igual a 4, y así consecutivamente hasta lograr cifras infinitas o arreglos de cifras. Tenemos entonces que para poder representar un 13 decimal en binario se usan cuatro cifras 1 1 0 1, 23 = 8 + 22 = 4+ 20 = 1; lo que en total nos da un 13. En el cuadro se pueden observar los arreglos en binario para los valores determinados así como su designación con potencias de 2: Número Decimal Potencia de 2 Código Binario 0 0 1 20 1 2 21 10 3 11 4 22 100 5 101 6 110 7 111 8 23 1000 9 1001 10 1010 11 1011 12 1100 13 1101 14 1110 15 1111 16 24 10000 ... ... ... 32 25 100000 64 26 1000000 128 27 10000000 256 28 100000000 512 29 1000000000 1024 210 10000000000 Tabla 1. Valores correspondientes de números decimales en binario. 23 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica Esto es lo que se hace en el proceso de codificación, “asignar valores en binario a cada punto de las muestras para poder interpretarlos como valores específicos al restaurar la señal cuantificada portadora de información”. Eso es lo que hacen los ordenadores digitales, manejan los números en el código binario, con esta codificación. También es lo que hacen los teléfonos digitales, que van dando valores en código binario conforme se va conversando. En la figura 2.5 se muestra una señal codificada en sistema binario. Señal Digital 0 1 7 5 3 0 -2 -4 -5 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 Figura 2.5 Gráfica de una señal analógica codificada en binario 3. Telefonía Básica Llamamos telefonía básica STB (Servicio de Telefonía Básica) a la comunicación de voz utilizando redes telefónicas y terminales fijas. En Europa lo primero que se liberalizó fue la telefonía móvil y la básica se mantuvo como monopolio ya que se consideraba diferente. La telefonía básica solía ser analógica que se establecía a través de la RTC (Red Telefónica Conmutada), posteriormente fue sustituida por la telefonía digital cuya red fué denominada RDSI (Red Digital de Servicios Integrados), a la par se ha desarrollado en gran medida lo se conoce como Telefonía Celular la que ha logrado colocarse en un lugar muy importente dentro del rubro de las comunicaciones; así mismo la RDSI a dado paso a un nuevo concepto de telefonía en la que, además de contar con las características telefónicas básicas, es posible enviar al mismo tiempo datos como imagen, texto y video, este nuevo concepto de telecomunicación es llamado Telefonía IP. 3.1. La red telefónica básica La red telefónica surgió a finales del siglo XIX como respuesta a la necesidad de interconectar a los diversos usuarios que deseaban establecer una comunicación mediante el teléfono. Aunque en un principio fue de iniciativa privada, pronto se convirtió en pública cobrando un intenso protagonismo. Al considerarse un servicio público cualquier persona puede acceder al mismo y, mediante él, tener acceso a multitud de aplicaciones que suponen la transferencia remota de información de cualquier tipo. Su empleo masivo y su desarrollo, gracias a la incorporación de técnicas digitales tanto en la transmisión como en la conmutación y en las propias terminales, hicieron que esta red fuera la más importante de todas cuantas existen. Sin embargo, actualmente no es utilizada sólo para las comunicaciones vocales, sino para transmisión de texto, datos e imágenes con lo que se da paso a una nueva modalidad de servicio de telecomunicaciones conocida como Telefonía IP de lo cual se hablará más adelante. Cuando se establece una red de comunicaciones, es necesario disponer de unos nodos de conmutación y/o concentración y de unos medios de transmisión que los conecten. Según la complejidad y el tamaño de la red su número será distinto, así como la topología y ubicación que se utilice. 24 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica Si las terminales a comunicar lo van a hacer siempre de la misma manera y esta es fija o permanente, entonces lo adecuado será establecer un camino directo entre ellos, instalando lo que se denomina un circuito punto a punto. Es el ejemplo de una oficina remota que se conecta a la central de la empresa para intercambiar datos en cualquier momento. Si por el contrario, la comunicación es esporádica y con distintos puntos, entonces no resulta adecuada la solución anterior y se requiere disponer de unos nodos que, a partir de la señalización recibida, disponga en cada caso la ruta de interconexión entre las terminales que desean establecer contacto. Un ejemplo de esta situación es el servicio telefónico básico. En la figura 2.6 se puede apreciar el enlace de una llamada telefónica entre dos usuarios. Siempre que se hace una llamada, la voz se conecta a travéz de la central local al sistema telefónico, de ahí pasa por lo menos a otra central local, a la cual está conectado el otro teléfono al que se llama. Las centrales locales también se conectan a una oficina central cuando es imposible hacer una conexión entre dos centrales que no están troncalizadas de manera directa. La llamada pasa de la central local a la oficina central y se realiza la conexión a la otra central local. CL = Central local OC = Oficina central N = Nodo OC N N N N N CL CL CL Figura 2.6 Enlace de llamada en una red telefónica En la telefonía celular sucede algo parecido; en ésta se incorpora la ventaja de dividir el área de cobertura en pequeñas celdas denominadas células. Cuando un aparato móvil se mueve, el sistema conmuta de modo automático de una célula a otra siguiente; el receptor de cada estación de célula monitorea de forma continua el nivel de la señal de la unidad móvil, cuando baja el nivel de la señal de un valor deseado, busca de manera automática una célula donde la señal de la unidad móvil sea más fuerte conmutando de la célula débil a la célula fuerte a lo que se la llama transferencia. Consta además de un sistema de radio que permite la conexión de las unidades móviles al sistema llamado estación base, y un sistema de conmutación llamadado centro de servicios móviles, que permite la interconexión entre las estaciones base y la conexión del sistema a la red pública. La central de conmutación de móviles realiza la conexión entre los distintos abonados o entre éstos y la red telefónica fija, ademá es la responsable de las funciones de operación, mantenimiento y tarificación. El figura 2.7 se puede observar el enlace de llamadas telefónicas por el sistema celular. 25 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica Figura 2.7 Enlace de llamada en una red celular Central de conmutación de servicios móviles CL Central de tránsito Centro de servicios móviles Unidad móvil Estación base Célula 3.2. El servicio telefónico El Servicio Telefónico Básico (STB) es el que, haciendo uso de la red telefónica conmutada, permite a los usuarios realizar y recibir llamadas y establecer comunicaciones de voz, datos e imágenes entre dos ó más puntos de la red telefónica nacional ó internacional al que se conectan, mediante la línea telefónica, los terminales adecuados para el tipo de comunicación que se desea establecer (teléfono, fax, módem, etc.). Esto se realiza conforme a estándares de calidad recogidos en las diversas recomendaciones del CCITT (Comité Consultivo Internacional Telegráfico y Telefónico) ahora Unión Internacional de Telecomunicaciones. El servicio telefónico básico está orientado, principalmente, a la transmisión de voz empleando la conmutación de circuitos. Actualmente los enlaces de transmisión y centrales de conmutación están completamente digitalizados y para la transmisión de datos se requiere el empleo de módems que conviertan la señal analógica en digital (modulación), y viceversa (demodulación). Este servicio es de carácter universal y está dirigido a todo el mercado en general, extendiéndose tanto al sector residencial como empresarial y cubre tanto necesidades básicas de comunicación como otras más avanzadas que vienen a constituir lo que se denominan servicios suplementarios. El Servicio Telefónico Básico incluye: • Número telefónico perteneciente a la red pública. Este está asociado a una línea, y pertenece al Plan de Numeración Nacional, constituido por ocho dígitos, de los cuales tres o cuatro identifican la provincia y el resto identifican el camino lógico de la red hasta el domicilio del abonado. • Instalación de un Punto de Terminación de Red (PTR). Es una pequeña caja que contiene una bornera para conexiones que cumple la finalidad de separar lo que es la instalación interior de la exterior y servir como punto de corte y prueba de la línea en las tareas de mantenimiento y control desde la central. 26 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica • Buzón de voz. Permite disponer voluntariamente y bajo solicitud de un contestador telefónico soportado por la red, sin necesidad de equipo adicional alguno en el dominio del usuario, que puede personalizar su mensaje y disponer de otras facilidades. • Facturación detallada. Muestra información de todas las llamadas realizadas por el cliente en un periodo de tiempo, incluyendo número, fecha y hora, duración, importe, etc. • Servicio telefónico de larga distancia nacional. Permite el establecimiento de llamadas de larga distancia a nivel regional y nacional. • Servicio telefónico de larga distancia internacional. Es aquel que permite la comunicación de los usuarios de territorio nacional con los usuarios de otros países. 3.3. Red Digital de Servicios Integrados (RDSI) La RDSI es, básicamente, la evolución tecnológica de la Red Telefónica Básica. Al digitalizar todos los elementos de la comunicación, integra una multitud de servicios, tanto de voz como de datos, en un único acceso de usuario que permite la comunicación digital a alta velocidad entre los terminales conectados a ella (teléfono, telefax, computadora, etc.) La RDSI de banda estrecha admite como máximo hasta 2 Mbits/s, mientras que la RDSI de banda ancha empieza a partir de ellos. Es una red evolucionada de la red telefónica integrada digital, que proporciona conectividad digital “extremo a extremo” y soporta una amplia gama de servicios, a los que acceden los usuarios por medio de un conjunto limitado de interfaces multipropósito. Proporciona una gran funcionalidad, un único canal de acceso transfiere voz, datos e imagen, además de mejorar la rapidez en el establecimiento de las llamadas y todas sus terminales son digitales. 3.3.1. Modalidades de servicio La RDSI comprende el siguiente grupo de servicios: • Servicios portadores.- Los cuales son: - Conmutación de circuitos. - Conmutación de paquetes. • Servicios suplementarios.- Entre los cuales se encuentran: - Señalización usuario a usuario. - Llamada a través de tarjeta de crédito. - Aviso de cargo. - Re-llamada en caso de ocupación de la línea. - Desvío de llamada en caso de no contestación. - Llamada en espera. - Grupo de usuarios cerrado, con acceso restringido. - Servicios a 3 partes (multi-conferencia, simultánea o alternativa). - Cargo de la llamada al receptor de la misma. - Registro de la identificación de la llamada por parte de la operadora • Teleservicios.- De entre los cuales se pueden citar: - Videoconferencia a través de dos o más canales. - Teletexto. - Telefax. - Videotexto. - Vigilancia y seguridad remotas, a través de líneas no dedicadas. 27 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica - Transmisiones de radio de alta calidad de audio. - Trabajo desde el hogar (home-working). 3.4. Telefonía IP La telefonía IP integra dos mundos históricamente separados: la transmisión de voz y la de datos. Este tipo de telefonía es una aplicación que permite la realización de llamadas telefónicas ordinarias sobre redes IP (Internet Protocol), como internet u otras redes utilizando un PC, gateways y teléfonos estándares. En general, servicios de comunicación como lo son voz, fax, imagen y video son transportados vía redes IP en lugar de ser transportados vía la red telefónica convencional. Pero como es el funcionamiento de esta nueva modalidad de comunicación y en que se diferencía de la telefonía común? En la red telefónica convencional la transmisión de información se basaban en el concepto de conmutación de circuitos, o sea, la realización de una comunicación mediante el establecimiento de un circuito físico durante el tiempo que dura ésta, lo que significa que los recursos que intervienen en la realización de una llamada no pueden ser utilizados en otra hasta que la primera no finalice. En la telefonía IP sucede algo distinto, está basada en el concepto de conmutación de paquetes, o sea, una misma comunicación sigue diferentes caminos entre origen y destino durante el tiempo que dura, lo que significa que los recursos que intervienen en una conexión pueden ser utilizados por otras conexiones que se efectúen al mismo tiempo. En éste tipo de conmutación el mensaje es convertido en tramas, es decir se divide en partes ó secciones llamadas paquetes, a los cuales se les asigna información de control (como las direcciones de origen y destino), y estos circulan de nodo en nodo, posiblemente siguiendo diferentes rutas, hasta llegar al nodo destino. Al llegar, el mensaje se ensabla nuevamente y es entregado. En terminos generales se puede explicar de esta manera; En una llamada telefónica normal, la central telefónica establece una conexión permanente entre ambos interlocutores, conexión que se utiliza para llevar las señales de voz, para ello se requiere una enorme red de centralitas telefónicas conectadas entre si mediante fibra óptica y satélites de telecomunicación, además de los cables que unen los teléfonos con las centrales. En una llamada telefónica por IP la señal de voz es digitalizada y comprimida y los paquetes de datos se envían a través de Internet a la dirección IP del destinatario. Los paquetes de datos de diferentes llamadas, e incluso de diferentes tipos de datos, pueden viajar por la misma línea al mismo tiempo, además cada paquete puede utilizar un camino diferente para llegar al destinatario. Cuando los paquetes llegan a su destino son ensamblados de nuevo, descomprimidos y convertidos en la señal de voz original. 3.4.1. Modalidades de servicio La telefonía IP incluye aplicaciones de voz, fax, PC y videoconferencia y se puede acceder a estos servicios desde una PC, un equipo telefónico común (conectado a la red pública) o un teléfono IP. Estos servicios incluyen los siguientes: Llamadas por Internet. Segunda línea. Mensajería unificada. Teleconferencias IP. Sitios Web de voz. Centros integrados de gestión de telefonía IP y de mensajes de correo electrónico. Mensajes de voz, fax y SMS. 28 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica 4. Medios de Transmisión de Enlace Para llevar a cabo una conversación telefónica se precisan, además del teléfono y las centrales de conmutación, unos medios de transmisión a través de los cuales se constituyen los circuitos individuales que van a poner en comunicación el terminal de un usuario con el de otro, proporcionando un circuito normalizado, conforme a unos estándares determinados, “extremo a extremo”. Existen, básicamente, cuatro sistemas por medio de los cuales se puede realizar el enlace telefónico, estos son: Par trenzado de hilos de cobre Cable Coaxial Microondas Fibra Optica El más antiguo, abundante y aún predominante es el par de hilos de cobre, al que comúnmente se le denomina Par trenzado El siguiente es el Cable Coaxial. También podemos utilizar Microondas, bien mediante estaciones situadas únicamente en la tierra, o bien combinando estas con un satélite. Por último, tenemos la opción, que aunque no es usada en la mayoría de las aplicaciones, supuso un cambio revolucionario en las telecomunicaciones: Enviar luz en lugar de voltios a través de una Fibra Optica. En el interior de los edificios, tanto empresariales como residenciales, el par trenzado de alambres de cobre son los más usados para distribuir las señales hasta los usuarios pues en distancias cortas tiene una alta capacidad. Para distancias más largas se utiliza la fibra óptica, aunque su empleo tiene sus inconvenientes. Razón por la que, para el análisis de esta propuesta, centraremos nuestro estudio en el Par Trenzado de hilos de cobre. 4.1. Par trenzado de hilos de cobre Este sistema consta de dos hilos de conductores de cobre paralelos o trenzados (figura 2.8), que pueden encontrarse apantallados o no, es decir, recubiertos o no de un material también conductor de la electricidad, pero sin contacto con los dos hilos interiores. Los dos hilos de cobre tienen la ventaja que son muy fáciles de hacer; así, un par de hilos de cobre es lo que une el teléfono de nuestra casa con la central telefónica del barrio. Es lo que llamamos normalmente línea de abonado. Se dice que la red telefónica mundial constituye la mayor mina de cobre del mundo. Además, para mandar la señal del teléfono es suficiente e incluso se utiliza para aplicaciones de alta velocidad. Naranja N/Blanco Azul A/Blanco Verde V/Blanco Marrón M/Blanco Figura 2.8 Cable de par trenzado de 4 pares (8 hilos) 29 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica El bucle de abonado es siempre a dos hilos y se emplea tanto para llevar a cabo la transmisión como para la recepción. Este par de hilos, al llegar a la central urbana, se transforma mediante un elemento, una especie de transformador, llamado “bobina híbrida” a cuatro hilos, separándose entonces las señales en una y otra dirección, ya que al ser la unión con las centrales situadas en otras ciudades a través del sistema de transmisión, estos necesitan los cuatro hilos para transmitir la conversación debido a que emplean circuitos amplificadores que actúan en un único sentido, para reducir costo. 4.1.1. ¿Por qué trenzado? Si el par de hilos de cobre del aparato telefónico de un usuario fuera unido al par de hilos de cobre de otro usuario y fuera así todo el tramo hasta la central, se produciría un fenómeno de inducción o de interferencia en la que una conversación se mezclaría con otra, con lo cual se oiría lo que uno u otro usuario dicen en ese momento. Para evitar ese molesto fenómeno, en lugar de ir paralelos, los hilos de cobre se trenzan eliminando con ello en gran medida el efecto inductivo que se genera durante la transmisión; de ahí su nombre Par Trenzado de Cobre, en inglés Twisted Copper Pair (TCP). En el interior de los hogares ya no hace falta llevarlo trenzado puesto que la distancia que se recorre suele ser pequeña y, además, no hay cortos circuitos que pudiesen interferir. Entonces, el cable que va engrapado por la pared es un par de hilos de cobre paralelos, similar al que usamos para el resto de equipos eléctricos, sólo que más finos. Normalmente, los estándares son de 0.5 milímetros o de 0.4 mm, cada uno. En la acometida interior se identifican cada uno de los conductores mediante un resalte visible dispuesto longitudinalmente en unos de ellos, aunque no suele ser necesario, ya que si se invierte el orden en que son conectados no ocurrirá nada. Para la acometida exterior, que sufre las inclemencias del tiempo, se emplea un cable, formado por dos conductores de acero aleado con cobre de calibre de 1mm dispuestos en paralelo. Los cables del abonado desde la central agrupan muchos pares (por ejemplo 600) y se van separando en cables más pequeños hasta llegar a la manzana o al inmueble. 4.2. Tipos de Par trenzado de hilos de cobre Existen varios tipos de cable de par trenzado, pero sólo se detallarán dos de los más utilizados en aplicaciones residenciales. Estos dos tipos son: • UTP (Unshielded Twisted Pair). Este tipo de cable es el llamado Par trenzado sin apantallar. En el pasado estos cables eran los llamados de voz para distinguirlos de los de datos, siendo los telefónicos los más extendidos. El par trenzado sin apantallar está ganando terreno como medio de transmisión para redes de área local, debido a que es el más barato, tanto por él mismo como por su instalación. La impedancia característica de estos cables es de 100 y 120 Ohms y, aunque la normativa permita menor cantidad de pares, lo usual es que este tipo de cable tenga 8 hilos conductores formando cuatro pares trenzados. De esta forma es adecuado para soportar la RDSI cuando así se requiera. • STP (Shielded Twisted Pair). Este cable es denominado Par trenzado apantallado. Es un cable en el cual los conductores de cobre van trenzados por parejas y cada pareja cubierta por una fina capa metálica que hace de pantalla. Posee una impedancia de hasta 150 Ohms y se forma de dos pares trenzados, es decir cuatro hilos. Es más caro que el UTP, pero presenta la ventaja de poder superar los 100 Mbits/s. 30 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica 5. El Aparato Telefónico Un aparato telefónico es un transceptor de banda base analógica, y como ya se ha dicho, con un auricular que tiene un micrófono y una bocina, llamados transmisor y receptor. También tiene una campana y un mecanismo de marcación. En total, el aparato telefónico comprende las siguientes funciones básicas: En el modo de recepción proporciona: 1. Una señal de llegada que hace sonar la campana o timbre o produce un tono de audio que indica que se está recibiendo una llamada. 2. Una señal al sistema telefónico indicando que se ha contestado la llamada. 3. Transductores para convertir la voz en señales eléctricas y las señales eléctricas en voz. En el modo de transmisión: 1. Indica al sistema telefónico que se quiere hacer una llamada, al levantar el auricular. 2. Indica que el sistema telefónico está listo para usarse, al generar una señal llamada tono de marcar. 3. Proporciona la forma de transmitir el número del teléfono al que debe llamarse, al sistema telefónico. 4. Recibe una indicación de que la llamada se está haciendo, al recibirse un tono de llamada.. 5. Proporciona la forma de recibir un tono especial indicando que la línea llamada está ocupada. 6. Proporciona la manera de señalizar al sistema telefónico que ha terminado la llamada. Todos los aparatos telefónicos proporcionan estas funciones básicas. Algunos de los teléfonos electrónicos más avanzados tienen otras aplicaciones, como selección de líneas múltiples, pausa y teléfono con altavoz. La figura 2.9, muestra un diagrama en bloques básico de un aparato telefónico, además de una breve explicación del funcionamiento de cada bloque: Auricular A la compañía telefónica Tonos o pulsos Conmutador de gancho Transmisor (Micrófono) Receptor (Bocina) Bobina híbrida Circuitos de marcación Timbre (Campana o tonos) Figura 2.9 Diagrama de bloques del aparato telefónico • Campana o timbre. La campana es un timbre o un oscilador electrónico conectado a una bocina. Está comúnmente conectada al par trenzado del lazo local que va a la central 31 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica telefónica. Al recibir una llamada, una señal de la central telefónica hará sonar la campana, timbre o la bobina de llamada. • Interruptor de gancho. Es un mecanismo de dos polos que por lo regular controla un mecanismo que actúa por el auricular del teléfono. Cuando el auricular está en el gancho (en reposo), el interruptor del gancho está abierto, y con esto aísla todos los circuitos del teléfono del lazo local de la central telefónica. Cuando se inicia una llamada y se toma el auricular de su posición en reposo, se cierran los polos del interruptor y conectan los circuitos del teléfono al lazo local. La corriente directa de la central telefónica se conecta al teléfono y cierra sus circuitos para operar. • Circuitos de marcación. Los circuitos de marcación proporcionan la forma de introducir el número telefónico a donde se quiere llamar. En los teléfonos más antiguos, se usaba un sistema de pulsos por discado. En los teléfonos más modernos se usa un sistema de marcación por tonos. Denominado sistema de dos tonos o multifrecuencia (DTMF, dual-tone multifrequency), este método de marcación emplea botoneras que generan pares de tonos de audio que indican los dígitos llamados. Ya sea que se usen pulsos por discado o marcación por tonos, los circuitos en la central telefónica reconocerán ambos tipos de señales y harán las conexiones apropiadas al teléfono marcado. • Auricular. Esta unidad tiene un micrófono para el transmisor y una bocina o receptor. Cuando se habla dentro del transmisor, este genera una señal eléctrica que representa la voz. Si en la línea se presenta una señal eléctrica de voz recibida, el receptor la transforma en ondas sonoras. El transmisor y el receptor son unidades independientes y cada una tiene dos conductores que se conectan al circuito del teléfono. • Bobina híbrida. La bobina híbrida es un trasformador especial que sirve para convertir señales de los cuatro conductores que vienen del transmisor y el receptor, en una señal adecuada para una sola línea de dos conductores, la cual va al lazo local. La bobina híbrida permite la comunicación en ambos sentidos, es decir envía y recibe información analógica simultáneamente en la línea de dos conductores. La bobina híbrida también proporciona un tono lateral del transmisor al receptor , para que quien habla pueda oír su voz en el receptor. Esta realimentación permite el ajuste automático del nivel de la voz. K1 = bobina de relevador RL = Resistencia de carga A la red de conmutación de la central telefónica 90Vrms 20 Hz Señal de llamada T R RL K1 48V Central telefónica Figura 2.10 Aparato telefónico 32 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica La figura 2.10, muestra una imagen de un teléfono convencional y las conexiones al lazo local hacia la central telefónica. La central telefónica aplica un voltaje de cd a través del par trenzado de la línea al teléfono, este voltaje es más o menos -48 Vcd con respecto a tierra, en las condiciones de circuito abierto. Cuando un usuario toma el auricular, el interruptor de gancho se cierra, conectando el circuito a la línea telefónica. La carga que representan los circuitos del teléfono provoca que fluya la corriente en el lazo local y que el voltaje dentro del teléfono sea de unos -5 a -6 Volts. La cantidad de corriente que fluya por el lazo local depende diferentes factores. El voltaje de cd suministrado por la central telefónica puede no ser exactamente -48 Vcd, de hecho puede variar algunos volts arriba o hacia abajo. La resistencia del mismo teléfono también varía dentro de un margen más o menos amplio. Llega a ser tan baja como 100 Ω y tan alta como 400 Ω, según el tipo de circuito. La resistencia varía debido a la resistencia del elemento transmisor y también a los resistores variables llamados varistores, usados en el circuito para proporcionar un ajuste automático del nivel de la línea. En cuanto a la respuesta de frecuencia del lazo local, es de casi 300 a 3,400 Hz; esto es suficiente para pasar las frecuencias de voz que producen inteligibilidad completa. Un par trenzado sin carga tiene una frecuencia de corte superior de unos 4 kHz, sin embargo esta frecuencia de corte varía de manera considerable según la longitud total del cable. Cuando se usan tramos largos de cable, se requiere usar bobinas de carga especiales insertadas en la línea, para compensar por la enorme atenuación progresiva en frecuencias altas. 5.1. Marcación por pulsos El uso del disco giratorio para marcar produce lo que se llama marcación por pulsos. Cuando se hace girar el disco liberándolo, se provoca que los contactos de un interruptor abran y cierren a una velocidad establecida, produciendo pulsos de corriente en el lazo local. Estos pulsos de corriente los detecta y usa la central telefónica para operara los interruptores que conectan al teléfono que llama con el teléfono llamado. La figura 2.11, muestra el proceso de marcación del número 7, en el que se producen siete pulsos ENECENDIDO – APAGADO, lo que va seguido por un espacio de tiempo variable hasta que se marca el segundo dígito. Dígito 7 Un periodo o un ciclo 100 ms Descolgado Contacto 20 mA Tiempo entre dígitos Descolgado Siguiente dígito Corte 0 Colgado a) b) Figura 2.11 a) Gráfica de la marcación por pulsos; b) Aparato telefónico de discado 33 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica Un interruptor de marcación de pulso está conectado en serie con el circuito del teléfono. Este contacto del interruptor en general está cerrado cuando el disco marcador no está en uso; permanece cerrado conforme se gira el disco en la dirección de las manecillas del reloj. Al liberarse el disco, el interruptor abre y cierra a una velocidad constante como se indicó, lo cual también abre y cierra el circuito y conmuta la corriente del lazo de APAGADO – ENCENDIDO. 5.2. Marcación por tonos No obstante que algunos teléfonos con disco marcador todavía se usan y que todas las centrales telefónicas pueden manejarlos, los teléfonos más modernos utilizan el sistema de marcación llamado tono por contacto o sistema de llamada por teclado. Emplea un par de tonos de audio para crear señales que representan los números que se desea marcar. La figura 2.12, muestra un teclado característico DTMF. La mayor parte de los teléfonos estándar usan un teclado con 12 teclas o interruptores para los número del 0 al 9 y los símbolos especiales * y #. Este sistema DTMF también incluye cuatro teclas adicionales para aplicaciones especiales. En la figura los números representan frecuencias de audio relacionadas con cada renglón y columna de botones. Por ejemplo, el renglón horizontal de arriba que tiene las claves para 1, 2 y 3 está marcado como 697, indicando que cuando se presiona cualquiera de estas teclas se produce una onda senoidal de 697 Hz. Cada uno de los cuatro renglones horizontales produce una frecuencia diferente. Los renglones horizontales generan lo que en general se llama grupo de frecuencias bajas. Con las columnas verticales de teclados se emplea un grupo de frecuencias más altas. Por ejemplo, las teclas para los números 2, 5, 8 y 0 producen una frecuencia de 1.336 kHz al oprimirse. Grupo de frecuencias altas (Hz) 1209 1336 1477 1633 D # 0 * C WXY 9 TUV 8 PRS 7 B MNO 6 JKL 5 GHI 4 A ABC 2 DEF 3 Ampliación de teclado Teclado estándar (C4) (C1) (C2) (C3) 1 697 (R1) Grupo de frecuencias bajas (Hz) 770 (R2) 852 (R3) 941 (R4) b) R = renglón C = columna a) Figura 2.12 a) Configuración de teclado numérico y frecuencias; b) Aparato telefónico de marcación por tonos 34 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica Si se oprime el 2, se generan dos ondas senoidales de manera simultanea, una en 697 Hz y la otra en 1.336 kHz. Estos dos tonos se mezclan en forma lineal. Esta combinación produce un sonido único, que es muy fácil de detectar y reconocer por la central telefónica como la señal que representa al dígito 2 marcado. La tolerancia en las frecuencias generadas en general está dentro de ± 1.5%. 6. Teléfono Electrónico Analizaremos de forma general el funcionamiento de un aparato telefónico electrónico sencillo y centraremos nuestra atención en el circuito de marcación DTMF, ya que este es importante para entender más adelante algunas cuestiones técnicas de nuestro estudio. 6.1. Teléfono electrónico basado en circuitos integrados Actualmente, la mayor parte de los teléfonos nuevos son electrónicos y usan tecnología de circuitos integrados (IC), y la mayor parte de las funciones se llevan a cabo con circuitos contenidos en un solo IC. Podemos apreciar en la figura 2.13, que el teclado de multitonos alimenta a un circuito generador de tonos DTMF. Un marcador externo o un resonador de cerámica proporciona una frecuencia precisa de referencia para generar los dobles tonos de marcación. El generador de tono de llamada se excita por 20 Hz de la señal de llamada de la línea del teléfono y maneja un elemento piezoeléctrico de sonido. También tiene un regulador de voltaje de línea que toma el voltaje de cd del lazo local y lo estabiliza para proporcionar un voltaje constante a los circuitos electrónicos internos. Así mismo, posee también una interfase de microcomputadora. El cuadro marcado MPU es una unidad microprocesadora de un solo chip. Aun cuando no es necesario usar un microprocesador, sí se requiere marcación automática y se llevan a cabo otras funciones, este circuito es capaz de acomodarlas. Figura 2.13 Diagrama básico de un teléfono electrónico Resonador cerámico Elemento piezoeléctrico D2 D1 D3 R1 C1 Línea telefónica (Lazo local) Interruptor de gancho Micrófono electrostático Receptor R e g u la d o r d e v o lta je d e lín e a Red de voz Interfase MPU Tono de llamada DTMF 35 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica Por último, hay que observar el circuito rectificador en puente y el interruptor de gancho. El par trenzado del lazo locales conecta a las terminales o conexiones punta y anillo. Tanto el voltaje de -48 Vcd como el voltaje de llamada de 20 Hz se aplicará a este puente rectificador. Para corriente directa, el rectificador de puente proporciona protección de polaridad para el circuito, lo cual asegura que el voltaje de salida del puente es siempre un voltaje positivo. Cuando se aplica el voltaje de llamada de c.a., el puente lo rectifica a un voltaje de c.d. pulsante. El interruptor de gancho se muestra con el auricular en reposo o en posición de colgado. Por lo tanto, en este momento el voltaje de cd no está conectado al circuito. Sin embargo el voltaje de llamada de c.a. se acoplará a través del resistor y el capacitor al puente, donde se rectificará y aplicará a los dos diodos zener (D1 y D2), que excitan el circuito de tono de llamada. Cuando se toma el auricular, se cierra el interruptor de gancho y se proporciona una vía de cd alrededor del resistor R1 y el capacitor C1. La vía al tono de llamada queda abierta y la salida del rectificador de puente se conecta al diodo zener D3 y al regulador de voltaje de línea. Por lo tanto, los circuitos dentro del CI están alimentados y pueden recibirse o hacerse llamadas. El desarrollo de los microprocesadores también afecta el diseño del teléfono. Aun cuando los teléfono electrónicos sencillos no tienen un microprocesador, la mayor parte de los teléfonos multilínea y los muy complejos si lo tienen. Un microprocesador interconstruido permite el control automático de las funciones del teléfono y proporciona ventajas como almacenar número telefónicos, marcación automática y repetición de la marcación, lo que no se tiene en los teléfonos convencionales. Un ejemplo de un teléfono electrónico se muestra en la figura 2.14. Figura 2.14 Teléfono electrónico de multifunción digital 6.2. Marcación DTMF A continuación se explica el circuito de marcación de DTMF. La figura 2.15, describe detalles del generador de tono de llamada DTMF, las conexiones de renglón y de columna al teclado de marcación están conectadas a los circuitos lógicos y al comparador. La salida de los circuitos lógicos va a programar dos circuitos contadores, uno de columna y otro de renglón. Estos contadores generan números binarios de 8 bits que alimentan dos convertidores digital a analógico (D/A). Como los contadores están escalonados, generan un número binario secuencial que, cuando se aplica al convertidor D/A, produce la aproximación escalonada de la onda senoidal en una frecuencia relacionada con el número de la tecla presionada. El contador de columna y su convertidor D/A generan un tono, y el contador de renglón y su convertidor D/A lo hacen en el segundo tono. Los dos tonos se combinan en la salida de los convertidores D/A y se aplican al amplificador de aislamiento de salida. Luego, la señal se conecta a la línea telefónica. La temporización para el circuito la proporciona un oscilador interconstruido que opera a 500 kHz. Esta frecuencia se fija con un resonador de cerámica externo y los capacitores C1 y C2. 36 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica Resonador de 500 kHz V- V+ C1 C2 Señal amortiguadora a la red de voz y los circuitos de interfase de línea Contador de renglón Contador de columna D/A Columnas y renglones Osc. Contador de renglón y codificador Comparador de columna y codificador Comparadores de teclado y lógica 8 8 3 3 R4 R3 R2 R1 C3 C2 C1 Figura 2.15 Diagrama básico del sistema de multifrecuencia de tono dual (DTMF) 7. Interfaz de Línea La mayor parte de los teléfonos están conectados mediante un cable multipar delgado a una terminal de orificio en la pared. Un conector especial en el cable, llamado conector modular RJ-11 (figura 2.16), se enchufa en la terminal de orificio de la pared. Hay dos lazos locales disponibles si son necesarios. La terminal de orificio en la pared está conectada con alambrado dentro de las paredes, a un punto central de alambrado llamado interfase de suscriptor. También denominado bloque de alambrado o interfase modular, se trata de una pequeña caja de plástico que tiene todos los alambres que conectan la línea de la compañía telefónica con todos los pares telefónicos en el hogar. La mayor parte de las casas habitación cuentan con alambrados para tener una terminal de orificio de pared en cada habitación. La línea de la central telefónica por lo regular pasa a través de un protector contra rayos o descargas eléctricas, luego termina en la caja de interfase. Se proporciona un jack RJ-11 y su enchufe para conectar el resto de los pares. Esto le da a la compañía telefónica, la forma de desconectar la línea entrante del resto del alambrado de la casa, para hacer pruebas y localizar las fallas con mayor facilidad. 37 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica a) b) Figura 2.16 a) Cable telefónico con jack RJ-11; b) Jack RJ-11, vista inferior Todo el alambrado se hace mediante terminales de tornillo. Para una casa de una sola línea, las conexiones verde y roja, finalizan en las terminales y todos los pares a las terminales de orificio de las paredes en las habitaciones, se conectan en paralelo a estas terminales. Si se instala una segunda línea, los hilos negro y amarillo, también se terminan en terminales de tornillo. Luego se conectan al alambrado interno de la casa. Las conexiones en el conector RJ-11 se muestran en la figura 2.17. Los hilos rojo y verde terminan en las conexiones centrales, mientras que los hilos negro y amarillo lo hacen en las conexiones de afuera. La mayor parte del cable telefónico y los conectores RJ-11 tienen cuatro conductores y conexiones, pero hay excepciones. a) b) Fig. 2.17 a) Clavija RJ-11; b) Colores y orden de hilos AMARILLO VERDE ROJO NEGRO 38 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica CAPITULO III. ASPECTOS BÁSICOS DE CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN 1. Bosquejo Histórico El control automático ha jugado un papel vital en el avance de las modernas sociedades tecnológicas, tanto en la ingeniería como en la ciencia; lo encontramos desde un simple switch controlado por termostato, hasta altamente avanzados pilotos automáticos para jets supersónicos. Algunos principios de control automático ya eran utilizados en el siglo tercero antes de Cristo; una válvula reguladora flotante se utilizo como reloj de agua en la antigua Grecia hace 2000 años. En el siglo IX el regulador de nivel a flotante es reinventado en Arabia . En este caso se usaba para mantener el nivel constante en los bebederos de agua . En el siglo XVI , en Inglaterra se usaba el principio de realimentación para mantener automáticamente las paletas de los molinos de viento en una posición normal a la dirección del viento, como se muestra en la figura 3.1. En el siglo XVII , en Inglaterra se inventaba el termostato que se aplicaba para mantener la temperatura constante de una incubadora. Las válvulas reguladoras flotantes reaparecieron en el siglo XVIII como el principal control de nivel de agua en tanques y calentadores. Ivan Pulzonov, un ingeniero minero en Barnaul (Altai, Siberia), del 1763 a 1766 construyó un regulador de nivel para calentadores que empleaba una válvula de control flotante-actuante, esto es que según el nivel de agua en el interior del calentador era el flujo de agua permitido al tanque. Figura 3.1 Máquina de vapor de James Watt con regulador automáticode velocidad Sin embargo, los sistemas de control automático comenzaron su desarrollo intenso durante la revolución industrial. En esa época James Watt adaptó el primer regulador automático de velocidad a la máquina de vapor (figura 3.1). A mediados del siglo XIX, James C. Maxwell analizó por primera vez diversos tipos de gobernadores de velocidad y relacionó el problema de la estabilidad de los mismos con uno algebraico, el cual fue resuelto posteriormente por Routh y Hurwitz, criterio que actualmente es ampliamente utilizado. En 1922 Minorsky trabajó en controles automáticos de dirección en barcos y mostró cómo se podría determinar la estabilidad a partir de ecuaciones diferenciales que describen el sistema. Alrededor de 1930, Nyquist y Bode desarrollaron técnicas de análisis para sistemas retroalimentados utilizando conceptos de respuesta en frecuencia. En 1934, Hazen, que introdujo el término “servomecanismo” para los sistemas de control de posición, estudió el diseño de servomecanismos repetidores capaces de seguir estrechamente una entrada cambiante. 39 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica Antes de la segunda guerra mundial, los sistemas de control físico consistían, principalmente, de dispositivos mecánicos especiales que fueron desarrollados para aplicaciones especificas sin alguna investigación teórica amplia. Durante la guerra, el interés en las aplicaciones bélicas, hizo que se consideraran problemas de dirección y guía de proyectiles balísticos, lo que tuvo como consecuencia el estudio de sistemas no lineales. La tecnología requerida para el diseño e implementación de sistemas de control recibió un mayor ímpetu durante la segunda guerra mundial, con ingenieros, científicos y matemáticos trabajando juntos para desarrollar mas precisos y confiables sistemas de armamento. Inmediatamente después de la guerra, las investigaciones de los sistemas de control continuaron siguiendo los lineamientos clásicos; y en los inicios de la década de los 50’s, con las técnicas de diseño y análisis basadas en los métodos de respuesta en frecuencia, representaciones de función de transferencia y gracias al advenimiento de las computadoras digitales se han redescubierto las variables de estado y se han estudiado más profundamente problemas tales como optimación y control numérico. Año Desarrollo Siglo XVIII Inicia la Revolución Industrial. A mediados de este siglo, J. de Vaucanson construyó varias muñecas mecánicas de tamaño humano que ejecutaban piezas de música 1801 Se crean máquinas de tejido controladas por tarjetas perforadas. 1817 - 1870 Se inventan máquinas especiales para corte de metal. 1863 El primer piano automático, inventado por M. Fourneaux. 1856 - 1890 Sir Joseph Whitworth enfatiza la necesidad de piezas intercambiables 1870 Aparece el primer torno automático, inventado por Christopher Spencer. 1940 Surgen los controles hidráulicos, neumáticos y electrónicos para máquinas de corte automáticas. 1945 - 1948 John Parsons comienza la investigación sobre control numérico. 1946 El inventor americano G.C Devol desarrolló un dispositivo controlador que podía registrar señales eléctricas por medios magnéticos y reproducirlas para accionar un máquina mecánica. 1951 Trabajo de desarrollo con teleoperadores para manejar materiales radiactivos. 1952 Una máquina prototipo de control numérico fue objetivo de demostración en el Instituto Tecnológico de Massachusetts después de varios años de desarrollo. 40 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica 1954 El inventor británico C. W. Kenward solicitó su patente para diseño de robot. 1959 Se introdujo el primer robot comercial por Planet Corporation. Estaba controlado por interruptores de fin de carrera 1960 - 1972 Se desarrollan técnicas de control numérico directo y manufactura computadorizada. 1961 Un robot Unimate se instaló en la Ford Motors Company para atender una máquina de fundición de troquel. 1974 ASEA introdujo el robot Irb6 de accionamiento completamente eléctrico. Kawasaki, bajo licencia de Unimation, instaló un robot para soldadura por arco para estructuras de motocicletas. 1978 Se introdujo el robot PUMA (Programmable Universal Machine for Assambly) para tareas de montaje por Unimation, basándose en diseños obtenidos en un estudio de la General Motors. 1979 Desarrollo del robot tipo SCARA (Selective Compliance Arm for Robotic Assambly) en la Universidad de Yamanashi en Japón para montaje. Varios robots SCARA comerciales se introdujeron hacia 1981. 1983 Informe emitido por la investigación en Westinghouse Corp. bajo el patrocinio de National Science Foundation sobre un sistema de montaje programable adaptable (APAS), un proyecto piloto para una línea de montaje automatizada flexible con el empleo de robots. Breve reseña histórica de los sistemas de automatización y control En las últimas décadas se ha observado un sustancial progreso en las tecnologías de los sistemas de control en muchas y variadas aplicaciones. La proporción de un mejor desempeño; reducción de tiempo y costo en el diseño; el empleo de personal más capacitado; fácil mantenimiento; impacto ambiental reducido; métodos de riesgo altamente reducido son algunos de los beneficios que la sociedad y la industria han obtenido. Mucha de la tecnología de sistemas de control existentes han revolucionado las infraestructuras computacionales, hardware, software, displays, memoria y comunicaciones son todas las áreas que han tenido mayor captación de toda esta tecnología en la última década. Recientemente, los avances significativos en la teoría de control y el empleo de las computadoras de alta velocidad han hecho posible el control automático no sólo en sistemas que antes se controlaban manualmente sino también en sistemas avanzados que no podrían ser controlados satisfactoriamente por humanos por sí solos, tal como los vehículos espaciales. Un ejemplo de esto es el vehículo lunar Apollo. 2. Automatización La automatización surge gracias y a raíz del empleo de los dispositivos de control y de la necesidad de realizar ciertas actividades de manera más rápida, eficaz, con menor esfuerzo y a menor costo. Sin embargo, para este estudio, definiremos primero el concepto de automatización debido a que 41 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica nuestro interés se centrará un poco más en el aspecto de control por lo que se definirá posteriormente de forma más explícita. La palabra automático implica que existe cierta sofisticación en el sistema de control. Por lo general, automático, significa que el sistema es normalmente capaz de adaptarse a una gama variable de condiciones de operación y que es capaz de responder, por sí mismo, a cierta variedad de entradas de manera satisfactoria. Pero, qué es la automatización a grandes rasgos? Pues se puede definir de la siguiente manera: Automatización es la ejecución automática de tareas industriales, administrativas o científicas haciendo más ágil y efectivo el trabajo y ayudando al ser humano ya sea sin la intervención de este o bien con intervención indirecta. La historia de la automatización está caracterizada por períodos de constantes innovaciones tecnológicas. Esto se debe a que las técnicas de automatización están muy ligadas a los sucesos económicos mundiales. El desarrollo en la tecnología, donde se incluyen las poderosas computadoras electrónicas, los actuadores de control retroalimentados, transmisión de potencia a través de engranes, y la tecnología en sensores han contribuido a flexibilizar los mecanismos autómatas para desempeñar tareas tanto domésticas como dentro de la industria. En la figura 3.2 se muestra la imagen de una lavadora automática multifunciónal. Figura 3.2 Lavadora automática con sistemas de lavado, enjuagado y secado 2.1. Sistemas automatizados Los sistemas automatizados son sistemas hechos por el hombre que interactúan con o son controlados por una o más computadoras. Aunque hay diferentes tipos de sistemas automatizados, todos tienden a tener componentes en común como el hardware, el software, las personas que operan el sistema o los procedimientos de operación. Los sistemas automatizados pueden dividirse de la siguiente manera: • Sistemas en línea. Es aquel que acepta material de entrada directamente del área donde se creo. También es un sistema en el que el material de salida, o resultado de la computación, se devuelve directamente a donde es requerido. • Sistema de tiempo real. puede definirse como aquel que controla un ambiente recibiendo datos, procesándolos y devolviéndolos con la suficiente rapidez como para influir en dicho ambiente en ese momento. • Sistemas de apoyo a decisiones. Estos sistemas computacionales no toman decisiones por si mismos, sino ayudan a los administradores, y a otros profesionistas "trabajadores del conocimiento" de una organización a tomar decisiones inteligentes y documentadas acerca de los diversos aspectos de la operación. 42 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica • Sistemas basados en el conocimiento. Estos sistemas contienen grandes cantidades de diversos conocimientos que emplean en el desempeño de una tarea dada. Los sistemas expertos son una especie de sistemas basados en el conocimiento, aunque ambos términos a menudo se utilizan indistintamente. Existen algunos principios generales que son de interés dentro de los sistemas automatizados de información que son los siguientes: Entre más especializado sea el sistema, menos capaz es de adaptarse a circunstancias diferentes. Cuanto mayor sea el sistema mayor es el número de sus recursos que deben dedicarse a su mantenimiento diario. Los sistemas siempre forman parte de sistemas mayores y siempre pueden dividirse en sistemas menores. Los sistemas crecen. 2.2. Automatización industrial En un contexto industrial se puede definir la automatización como una tecnología que está relacionada con el empleo de sistemas mecánicos-eléctricos basados en computadoras para la operación y control de la producción. El uso de robots industriales junto con los sistemas de diseño asistidos por computadora (CAD), y los sistemas de fabricación asistidos por computadora (CAM), son la última tendencia en automatización de los procesos de fabricación; como el mostrado en la figura 3.3. Éstas tecnologías conducen a la automatización industrial a otra transición, de alcances aún desconocidos. Los objetivos de la automatización industrial son los siguientes: 1. Integrar varios aspectos de las operaciones de manufactura para mejorar la calidad y uniformidad del producto 2. Minimizar el esfuerzo y los tiempos de producción. 3. Mejorar la productividad reduciendo los costos de manufactura mediante un mejor control de la producción. 4. Mejorar la calidad mediante procesos repetitivos. 5. Reducir la intervención humana, el aburrimiento y posibilidad de error humano. 6. Reducir el daño en las piezas que resultaría del manejo manual. 7. Aumentar la seguridad para el personal. 8. Ahorrar área en la planta haciendo más eficiente el arreglo de las máquinas y el flujo de material El volumen de producción juega un papel muy importante en la determinación del nivel de automatización a utilizarse. Por ello existen tres clases muy amplias de automatización industrial: • La automatización fija. Se utiliza cuando el volumen de producción es muy alto, y por tanto se puede justificar económicamente el alto costo del diseño de equipo especializado para procesar el producto, con un rendimiento alto y tasas de producción elevadas. Además de esto, otro inconveniente de la automatización fija es su ciclo de vida que va de acuerdo a la vigencia del producto en el mercado. • La automatización programable. Se emplea cuando el volumen de producción es relativamente bajo y hay una diversidad de producción a obtener. En este caso el equipo de 43 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica producción es diseñado para adaptarse a las variaciones de configuración del producto; ésta adaptación se realiza por medio de un programa (Software). • La automatización flexible. Es más adecuada para un rango de producción medio. Estos sistemas flexibles poseen características de la automatización fija y de la automatización programada. Los sistemas flexibles suelen estar constituidos por una serie de estaciones de trabajo interconectadas entre si por sistemas de almacenamiento y manipulación de materiales, controlados en su conjunto por una computadora. Figura 3.3 Robot industrial empleado para el posicionamiento de piezas 2.3. Beneficios de la automatización La seguridad es la principal motivación del desarrollo de los sistemas de ingeniería y hacia este fin se han orientado la tecnología y la automatización. Se han dirigido enormes porciones de investigación e innovaciones a la seguridad y la salud. Anteriormente se construían autos que transportaban a la gente y sus posesiones, en la actualidad una enorme variedad de dispositivos y sistemas son empleados por la industria automotriz para ofrecer el mayor índice de seguridad y el confort para los usuarios de automóviles; sistemas como frenos antibloqueo, bolsas de aire, control de flujo de combustible y de velocidad automáticos, inyección electrónica de combustible, sensores, y una gran gama de desarrollos enfocados a la seguridad y a la economía. En una infinidad de negocios, el costo del personal constituye una enorme fracción de los gastos totales. En aquellas aplicaciones en las que la intervención humana no se consideró crítica, se implementaron sofisticados sustitutos automatizados (figura 3.4), dando como resultado una sustancial compensación financiera. Los beneficios de la automatización no se limitan solamente a la reducción de costos, los sistemas autónomos son capaces de incrementar la productividad, son empleados en ambientes agresivos para el ser humano, en lugares inaccesibles en cuanto a tamaño, y de muchas otras maneras. El empleo de recursos humanos se ha visto disminuido con el uso de sistemas automatizados, llegando al punto en que un proceso completo de producción o un procedimiento para una actividad específica sea controlada o llevada a cabo por sólo un pequeño equipo de personas provistas de sofisticados sistemas automáticos. Esto no sólo aminora costos sino que permite diagnosticar mantenimientos preventivos y correctivos con relevante exactitud así como pronosticar aspectos de estado y condición de los sistemas; así también ha permitido eliminar de manera considerable los errores que muchas veces son deliveradamente provocados por humanos y que, en la mayoría de los casos, terminan en tragedias. El control de un sistema complejo por un operador humano no es eficaz, por las muchas interrelaciones entre las diversas variables. Nótese que aún en un sistema simple, un detector automático elimina cualquier error humano de operación. Si se necesita control de alta precisión el control debe ser automático. 44 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica Figura 3.4 Planta de NISSAN para ensamblaje de automóviles, completamente automatizada 3. Control En los últimos años, los sistemas de control han adoptado un papel de creciente importancia en el desarrollo y avance de la civilización y tecnología moderna. El concepto básico de sistemas de control puede describirse mediante el sencillo diagrama de bloques mostrado en la figura 3.5. El objetivo del sistema consiste en controlar la variable c de una manera preestablecida mediante una señal de acción e a través de los elementos del sistema de control. (Salida) Variable controlada (Entrada) Señal de acción Sistema de control e C Figura 3.5 Diagrama de bloques de un sistemas de control De una manera informal, el problema de control consiste en seleccionar, de un conjunto específico o arbitrario de elementos (o parámetros, configuraciones, funciones del tiempo, etc.), aquellos que, aplicados a un sistema fijo, hagan que este se comporte de una cierta manera deseada. Como ejemplo sencillo, en el control de dirección de un automóvil, la dirección de las dos ruedas delanteras puede considerarse como la variable controlada c, la salida. La posición del volante es la entrada, la señal de acción e. El proceso ó sistema controlado en este caso se compone de los mecanismos de la dirección, incluyendo la dinámica de todo el automóvil. Y a todo esto ¿qué es un sistema? Un sistema es una combinación de componentes que actúan conjuntamente y cumplen un determinado objetivo. Un sistema no está limitado a los objetivos físicos. El concepto de sistema puede ser aplicado a fenómenos abstractos y dinámicos, como los de la economía. Tenemos entonces de una manera más general que un sistema es “una relación entre entradas y salidas”. Un ejemplo de un sistema, de acuerdo con la definición anterior, puede ser una fábrica de coches que transforma materias primas como lámina de acero, hule, pintura, etc., y otros insumos como mano de 45 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica obra, energía eléctrica, etc. (entradas), en automóviles (salidas). Actualmente las plantas modernas cuentan con una gran cantidad de entradas y salidas en sus procesos y actividades con lo que se han ido haciendo más y más complejas, requiriendo para su descripción de control un exhaustivo trabajo de análisis matemáticos. La teoría de control clásica se ha vuelto insuficiente ante sistemas de múltiples entradas y salidas, sin embrago posee los fundamentos principales de los sistemas de control, los cuales se dividen en dos grandes grupos que son la base para poder analizar esos sistemas múltiples: Sistemas de Control de Lazo Cerrado y Sistemas de Control de Lazo Abierto. 3.1. Sistemas de control de lazo abierto Los sistemas de control de lazo abierto son aquellos en los que la salida no tienen efecto sobre la acción de control. Es decir, en un sistema de control de lazo abierto la salida ni se mide ni se realimenta para comparación con la entrada, por lo tanto, para cada entrada de referencia corresponde una condición de operación fija. Así, la exactitud del sistema depende de la calibración. En presencia de perturbaciones, un sistema de control no realimentado no cumple su función asignada. En la práctica, sólo se puede usar el control de lazo abierto si se conoce bien la relación entre la entrada y la salida y si no hay perturbaciones ni internas ni externas. Estos sistemas claramente no son realimentados y funcionan sobre una base de tiempo. En la figura 3.8 se muestra el diagrama de bloques descriptivo del sistema de control de lazo abierto. Salida Controlador Planta o proceso Entrada Figura 3.8 Diagrama de bloques del sistemas de control de lazo abierto Un ejemplo de un control de lazo abierto es el ejemplo de la figura 3.9, que consta de un sistema de alumbrado público en el que el objetivo es mantener un nivel mínimo de iluminación en las calles, al menor costo. Para lograr esto se pretende encender el sistema a la hora que empieza a oscurecer y se apaga a la hora que amanezca; así entonces se decide encender el alumbrado a las 7:00 pm y apagarlo a las 6:30 am, esto de forma completamente automática. En este sistema la entrada (cambio de posición del interruptor) es independiente de la salida (cantidad de luz en la calle). Este es un mecanismo simple de llevar a cabo y bastante económico. Reloj (Controlador) Alumbrado Figura 3.9 Sistema de alumbrado público automático 46 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica El sistema de control de lazo abierto es realmente fácil de entender y el más sencillo en cuanto a su operación y empleo, y para esta propuesta, es definitivamente el tipo de control que predomina y que se ha utilizado. 3.2. Sistemas de control de lazo cerrado Un sistema de control de lazo cerrado es aquel en el que la señal de salida tiene efecto directo sobre la acción de control. Los sistemas de control de lazo cerrado son sistemas de control realimentado. La señal de error actuante, que es la diferencia entre la señal de entrada y la de realimentación, entra al detector ó control de manera de reducir el error y llevar la salida del sistema al valor deseado. En otras palabras, el término “lazo cerrado” implica el uso de acción de realimentación para reducir el error del sistema. En la figura 3.6 se muestra el diagrama de bloques descriptivo de un sistema de lazo cerrado. Salida Sensor de error Entrada Elemento de medición (realimetación) Planta o proceso Controlador Figura 3.6 Diagrama de bloques del sistemas de control de lazo cerrado Un ser humano puede considerarse como un sistema de control con muchas entradas y salidas y para ilustrar al ser humano como un sistema de control realimentado, se considerará que el objetivo es alcanzar un objeto de una estantería, como se muestra en la figura 3.7. Brazo controlado (Proceso) Cerebro (Controlador) Alcanzar objeto (Entrada) Posición deseada (Salida) Detector de error (Realimentación) Figura 3.7 Diagrama general para el proceso de alcanzar un objeto Para alcanzar el objeto, el cerebro envía una señal al brazo para que realice la tarea. La vista sirve como dispositivo sensible que realimenta continuamente la posición de la mano. La distancia entre la mano y el objeto es el error, el cual eventualmente será cero cuando la mano alcance el objeto. Sin 47 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica embargo, si la persona cerrara los ojos, la realimentación se rompe y esta persona sólo puede alcanzar el objeto estimando su posición exacta; puede ocurrir que el objeto no se alcance y el margen de error sea de un amplio margen. 3.2.1. Realimentación Es la propiedad de una sistema de lazo cerrado que permite que la salida (o cualquier otra variable controlada del sistema), sea comparada con la entrada al sistema (o con una entrada a cualquier componente interno del mismo con un subsistema), de manera tal que se pueda establecer una acción de control apropiada como función de la diferencia entre la entrada y la salida. Sin realimentación no podría realizarse una comparación de un estado determinado de la planta ó proceso con respecto a otro estado, de manera eficiente ni automática. El control por realimentación puede ser usado eficazmente para analizar efectos de variación en parámetros específicos así como para la determinación de alteraciones. La presencia de señales de realimentación implica la necesidad de mediciones físicas; la ayuda de sensores como potenciómetros, termómetros, barómetros, es necesaria para un continuo monitoreo de las variables de salida. 3.2.2. Tipos de sistemas de control realimentado Los sistemas de control con realimentación pueden clasificarse de distintas maneras, según el objeto de la clasificación. Por ejemplo, de acuerdo con el método de análisis y proyecto, los sistemas de control con realimentación se clasifican en lineales y no lineales, variables en el tiempo ó invariables en el tiempo. Según los tipos de señal encontrados en el sistema, se toma a menudo la referencia de sistemas de datos continuos y de datos discretos, o sistemas modulados y no modulados. También, en relación con el tipo de componentes del sistema, a menudo se tienen descripciones tales como sistemas de control electromecánicos, sistemas de control hidráulicos, sistemas neumáticos y sistemas de control biológicos. Los sistemas de control a menudo se clasifican de acuerdo a la finalidad principal del sistema. En general, existen muchas otras maneras de identificar los sistemas de control de acuerdo con alguna característica especial del sistema. 3.3. Controles automáticos Un control automático compara el valor efectivo de salida de una planta con el valor deseado, determina la desviación y produce una señal de control que reduce la desviación a cero o a un valor pequeño. La forma en que el control automático produce la señal de control recibe el nombre de acción de control. De acuerdo con su acción de control se pueden clasificar los controles automáticos industriales en: 1. Controles de dos posiciones o de si / no 2. Controles proporcionales 3. Controles integrales 4. Controles proporcionales e integrales 5. Controles proporcionales y derivados 6. Controles proporcionales y derivados e integrales La mayoría de los controles automáticos industriales usan como fuentes de potencia la electricidad o un fluido a presión que puede ser aceite o aire. También se pueden clasificar los controles automáticos según el tipo de fuente de energía usada en su funcionamiento, en controles neumáticos, hidráulicos o eléctricos. Qué tipo de control usar, depende de la naturaleza de la planta y sus condiciones de funcionamiento, inclusive consideraciones de seguridad, costo, disponibilidad, confiabilidad precisión, peso y tamaño. 48 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica En los controles automáticos industriales son muy comunes los seis tipos de acción básica de control, pero para este estudio sólo se describirá el control de dos posiciones ya que es el tipo de control automático empleado en el sistema a proponer. 3.3.1. Acción de dos posiciones o de sí / no En un sistema de control de dos posiciones, el elemento accionador tiene solamente dos posiciones fijas, que en muchos casos son solamente conectado y desconectado. El control de dos posiciones o de si / no es relativamente simple y económico y, por esta razón, ampliamente utilizado en sistemas de control tanto industriales como domésticos. Sea la señal de salida de control m(t) y la señal de error actuante e(t). En un control de dos posiciones, la señal de m(t) permanece en un valor máximo o mínimo, según que la señal de error actuante sea positiva o negativa, de modo que: m(t) = M1 para e(t) > 0 = M2 para e(t) ≤ 0 En la figura 3.10 se muestra, de manera general, el funcionamiento del control de dos posiciones: No Sí Actuador m(t) = Apagado = M2 para e(t) ≤ 0 Donde M2 = 0 Vcd Actuador m(t) = Encendido = M1 para e(t) > 0 Donde M1 = 12 Vcd Figura 3.10 Esquema explicativo del control de dos posiciones donde M1 y M2 son constantes. Generalmente el valor mínimo de M2 es o bien 0 o –M1. Los controles de dos posiciones son generalmente dispositivos eléctricos, donde habitualmente hay una válvula accionada por un solenoide eléctrico. También los controles neumáticos proporcionales con muy altas ganancias actúan como controles de dos posiciones y se les denomina a veces controles neumáticos de dos posiciones. 4. Aplicaciones La gama de aplicaciones del control y la automatización es amplia y basta pero su aplicación en la industria lo ha llevado a un alto grado de desarrollo, por lo que existen más referencias de su implementación en esta área que en otras de igual relevancia. El control automático es parte del progreso industrial desarrollado durante lo que ahora se conoce como la segunda revolución industrial. El uso intensivo de la ciencia de control automático es 49 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica producto de una evolución que es consecuencia del uso difundido de las técnicas de medición y control. Su estudio intensivo ha contribuido al reconocimiento universal de sus ventajas. El control automático se usa fundamentalmente porque reduce el costo de los procesos industriales, lo que compensa con creces la inversión en equipo de control. Además hay muchas ganancias intangibles, como por ejemplo la eliminación de mano de obra pasiva, la cual provoca una demanda equivalente de trabajo especializado. La eliminación de errores es otra contribución positiva del uso del control automático. En general, podemos enumerar las ventajas del control automático de la siguiente manera: 1. Aumento en la cantidad o número de productos 2. Mejora de la calidad de los productos 3. Economía de materiales 4. Economía de energía o potencia 5. Economía de equipos industriales 6. Reducción de inversión de mano de obra en tareas no especializadas Son muchos los campos de aplicación del control y la automatización, razón por la cual sólo se hará mención de aquellos que de alguna manera han adquirido mayor relevancia debido al conocimiento público o a la interacción directa con estos: • Industrial. En la industria los sistemas de control automático los encontramos en numerosas aplicaciones, tales como el control de calidad de productos manufacturados; para el control del ensamble, producción, tratamiento térmico, de humedad y viscosidad, flujo; en el empleo de máquinas herramientas, compresores y bombas; máquinas generadoras de energía eléctrica para el control de posición, velocidad y potencia; aplicaciones especializadas como soldadura de punto y soldadura de arco, pinturas de spray (figura 3.11); transportación de materiales, molienda de materiales, moldeado en la industria plástica; incluso control de almacenes entre muchas otras. • Doméstico. A nivel doméstico, los controles automáticos los encontramos en los sistemas de calefacción y acondicionamiento de aire que regula la humedad y la temperatura; las lavadoras y secadoras de ropa automáticas; los hornos de microondas, los tostadores automáticos, los hornos de estufas; los sistemas automáticos de nivel de agua en cisternas y tinacos; las puertas de entrada automáticas; los sistemas de iluminación por sensores de movimiento y de luz de día; control de elevadores para moverse de manera precisa de un piso a otro, sistemas de seguridad; podemos incluir en este los sistemas de control de velocidad de automóviles, entre otros. • Espacio. Todavía no se llega a un grado de automatización tan precisa para ésta aplicación debido a que el ser humano aún no ha podido ser reemplazado por estos sistemas, sin embargo podemos mencionar los teleoperadores aplicados en los transbordadores espaciales y en los vehículos utilizados para el alunizaje; algunas investigaciones están encaminadas al diseño, construcción y control de vehículos autónomos, los cuales llevan a bordo cámaras sofisticadas de televisión, sensores y pequeños laboratorios para la exploración de otros planetas, controlados remotamente desde la tierra. 50 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica • Militar. En este campo realmente no se puede decir mucho, pero en términos generales se puede citar moderna de tecnología de armamento como sistemas ultramodernos de ordenadores; sistemas de guía de proyectiles; sistemas de piloto automático para aviones militares y jets; sistemas marítimos de localización y radar; entre otros más. • Laboratorios. El empleo del control automático en los laboratorios ha encontrado un gran número de aplicaciones, por mencionar algunos se tienen el control de estaciones de laboratorio conformadas por balanzas, dispensarios, centrifugados, racks de tubos de pruebas, etc.; procedimientos manuales automatizados como medición del pH, viscosidad, el porcentaje de sólidos en polímeros, preparación de plasma humano para muestras para ser examinadas, calor, flujo, peso y disolución de muestras para presentaciones espectromáticas. Además, con la implementación del control automático se reducen la exposición del ser humano a sustancias químicas nocivas como es el caso del material radioactivo. • Marítimo. En la actualidad vehículos submarinos se utilizan en la inspección y mantenimiento de tuberías que conducen petróleo, gas o aceite en las plataformas oceánicas; en el tendido e inspección del cableado para comunicaciones, para investigaciones geológicas y geofísicas en el suelo marino. La tendencia hacia el estudio e investigación de este tipo de sistemas se incrementará a medida que la industria se interese aún más en la exploración del suelo marino y la explotación del mismo. Figura 3.11 Robot industrial utilizado para el proceso de aplicación de pintura pulverizada en una planta de ensamblaje de automóviles BMW. El control y la automatización han sufrido mejoras y cambios significativos con el paso de los años, lo importante de todo ello es, además del estudio profundo en los temas para su amplio conocimiento, utilizarlos e implementarlos de manera que satisfagan nuestras necesidades y nos ayuden para poder obtener un mejor nivel de vida. 51 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica CAPITULO IV. DOMÓTICA 1. Introducción La domótica es la nueva ciencia y técnica que trata de hacer inteligentes a las casas y a los edificios. El ritmo de vida actual ha provocado un fenómeno cultural sin precedentes, nos encontramos inmersos en la “sociedad de la comunicación de información”, donde la domótica se convierte en una necesidad actual y vital. La rápida evolución tecnológica de la electrónica e informática, ha inundado nuestro entorno con televisores, telefotos, equipos de fax y módem, redes y sistemas informáticos tanto en oficinas como en viviendas particulares. Hasta los electrodomésticos están experimentando una vertiginosa evolución, hoy en día los fabricantes ofrecen frigoríficos inteligentes capaces de hacer telefónicamente pedidos o indicarnos que al regresar de la oficina hagamos determinadas compras. El número de documentales de televisión y prensa sobre domótica aumenta día a día. La Domótica, en general, trata de aplicar la tecnología de la automatización y el control, integrando tecnologías informáticas y de información, a la oficina, hogar o industria. Un mercado emergente de infinitas posibilidades enfocado a mejorar la calidad de vida aumentando la comodidad, la seguridad y el confort, consiguiendo al mismo tiempo un considerable ahorro del consumo de energía. En la figura 4.1 se muestra la estancia de una vivienda con niveles de iluminación controlados automáticamente. Figura 4.1 Sistema de iluminación automatizado de una vivienda El estudio de los siguientes conceptos de este tema son necesarios para poder adentrarse un poco mejor en el análisis de esta propuesta, ya que este tema es fuente de inspiración para la realización de este trabajo. Y aunque es importante abordar el tema de la domótica de manera amplia, sólo se hará de forma general para poder empaparse de ello y analizar aspectos fundamentales de esta propuesta. 2. ¿ Qué es Domótica ? Domótica viene del latín domus, "casa" (que también está presente en la palabra "doméstico") y de un sufijo, -tica, que también está en telemática, ofimática, robótica... En el origen remoto, la terminación - tica remite a automática y hoy en general induce el significado de "tecnología aplicada al hogar". En francés se utiliza un término similar, domotique formado por "domus" y "robotique" (robótica), y en inglés se utiliza la expresión home systems o smart house. 52 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica Según el diccionario "Larouse" de la Real Academia de la Lengua Francesa, la domótica es el "conjunto de servicios proporcionados por sistemas tecnológicos integrados, como el mejor medio para satisfacer estas necesidades básicas de seguridad, comunicación, gestión energética y confort, del hombre y de su entorno más cercano". De gran interés es término "integración", todas las necesidades se deben satisfacer de forma global y en conjunto. En otro caso no puede hablarse de domótica, sino simplemente de la automatización de tal o cual actividad. Se puede especificar entonces que la domótica es la incorporación al equipamiento de nuestras viviendas y edificios de una sencilla tecnología que permita gestionar de forma energéticamente eficiente, segura y confortable para el usuario, los distintos aparatos e instalaciones domésticas tradicionales que conforman una vivienda (iluminación, climatización, persianas y toldos, puertas y ventanas, cerraduras, riego, electrodomésticos, suministro de agua, suministro de gas, suministro de electricidad, etc.). 2.1. Elementos que conforman la domótica El objetivo de la domótica es la integración de diversos equipos electrónicos e informáticos en un único sistema, cuya finalidad es la de proporcionar diferentes servicios en un inmueble orientados a mejorar de forma notable una multitud de aspectos. La domótica a integrar se basa en 4 pilares fundamentales: • Seguridad. El primer pilar de la domótica es la seguridad. Una seguridad tanto para proteger de las agresiones externas (robos e intrusos) mediante sistemas activos y pasivos (simulación de presencia, tele-vigilancia, telecontrol de dispositivos, telemetría, etc.) como de las internas (fugas de gas, agua, incendios, emergencias de salud, etc.) • Confort. A través de los sistemas domóticos es posible proporcionar una gama muy amplia de servicios que mejoran considerablemente la calidad de vida en el hogar. Algunos ejemplos son la activación-regulación-desactivación remota de dispositivos (alarmas, calefacción, electrodomésticos, etc.) y la automatización de elementos (encendido-apagado de luces automático por control de presencia y según la luminosidad). • Ahorro energético. La vivienda domótica ayuda a ahorrar a sus habitantes optimizando el rendimiento, y por tanto el gasto energético, de aspectos como la climatización, consumo eléctrico en grandes electrodomésticos, iluminación, etc. mediante la activación remota de electrodomésticos tales como la calefacción o el aire acondicionado. Si no se dispusiera de un sistema automático remoto, se tendría que dejar el sistema de climatización encendido cuando se sale del hogar para tener la casa a una temperatura adecuada (no ahorro de energía) o debería apagarse y cuando se llegara no estaría a nuestro gusto (perdida de confort). • Comunicaciones. La domótica no puede ser algo aislado y aislante, debe permitir la comunicación hacia el exterior y desde el exterior para avisar de los acontecimientos que sucedan en la casa como para poder controlar las funciones en ausencia de personal. El aprovechamiento del tiempo libre se facilita con el soporte de sistemas domóticos tales como los sistemas audiovisuales, equipos de entretenimiento y complementos tecnológicos para el hogar. Todos ellos están compendiados dentro del prestigio y status que una vivienda, y sus moradores, adquieren por el hecho de tener una infraestructura informo-tecnológica importante. Se puede apreciar en la figura 4.2 la interconexión de estos aspectos básicos: 53 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica Figura 4.2 Integración de los elementos Confort, Seguridad, Comunicaciones y Energía 3. Dispositivos Domóticos Para ofrecer todos estos servicios es necesario integrar un sistema con una gran variedad de elementos, para lo cual se deben proporcionar las interfaces de comunicación y gestión adecuados. Dichas interfaces han ido surgiendo en paralelo al desarrollo de los equipos domóticos evolucionando con los sistemas electrónicos, informáticos y de comunicación. Son muchos los elementos que componen los distintos sistemas de automatización de viviendas y edificios, desde una central de gestión para sistemas centralizados hasta un mando automático a distancia. Dentro de esta multiplicidad de elementos se cuenta con tres elementos básicos y muy característicos: Sensores, Actuadores y Controladores. Dependiendo de cada solución o fabricante, hay equipos que son controladores-sensores-actuadores al mismo tiempo, ya que en un único equipo se dispone de toda la inteligencia necesaria para medir una variable física, procesarla y actuar en consecuencia (por ejemplo, un termostato). Pero la mayoría de las soluciones del mercado, sean propietarias o no, se construyen diferenciando los sensores de los actuadores con objeto de aportar mayor flexibilidad y menor precio de cara a la instalación e integración en una vivienda. 3.1. Sensores Los sensores son los elementos que utiliza el sistema para conocer el estado de ciertos parámetros, están, de forma permanente, monitorizando el entorno con objeto de generar un evento que será procesado por el controlador. Entre los más comúnmente utilizados se distinguen los siguientes: Termostato de ambiente; destinado a medir la temperatura de la estancia y permitir la modificación de parámetros de consigna por parte del usuario. Sensor de temperatura interior; destinado a medir únicamente la temperatura de la estancia. Sensor de temperatura exterior; destinado a optimizar el funcionamiento de la calefacción a través de una óptima regulación de su carga y/o funcionamiento. Sondas de temperatura para gestión de calefacción; necesarias para controlar de forma correcta distintos tipos de calefacción eléctrica. Sonda de humedad; destinada a detectar posibles escapes de agua en cocinas, aseos, etc. Detector de fugas de gas; para la detección de posibles fugas de gas en cocina, etc. Detector de humo y/o fuego; para la detección de conatos de incendio. 54 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica Detector de radiofrecuencia (RF); para detectar avisos de alerta médica emitidos por un emisor portátil de radiofrecuencia (idénticos a los mandos para apertura de puertas de garaje). Sensor de presencia; para detección de intrusiones no deseadas en la vivienda. Receptor de infrarrojos. 3.2. Actuadores Un actuador es el dispositivo de salida capaz de recibir una orden del controlador y realizar una acción (encendido-apagado, subida-bajada de persiana, apertura-cierre de electroválvula, etc.); son elementos que utiliza el sistema para modificar el estado de ciertos equipos e instalaciones, tal como se muestra en la figura 4.3. Entre los más comúnmente utilizados se distinguen los siguientes: Figura 4.3 Esquema básico de sensores y actuadores controlados por una computadora Contactores (o relés de actuación). Contactores para base de enchufe. Electroválvulas de corte de suministro (gas y agua). Válvulas para la zonificación de la calefacción por agua caliente. Sirenas o elementos zumbadores, para el aviso de alarmas en curso. 55 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica 3.3. Controladores En instalaciones centralizadas, es la central la que gestiona el sistema. En este reside toda la inteligencia del sistema y suele tener los interfaces de usuario necesarios para presentar la información a este. En términos generales se refiere a una computadora ó computadoras que se encargan de controlar el sistema completo registrando todas las variaciones y acciones de los dispositivos sensores y actuadores, así mismo los verifica y regula para adecuarse a las condiciones especificadas por medio de software, como se muestra en la figura 4.4. Figura 4.4 Software de control de un sistema domótico ontrol y registro de dos los dispositivos involucrados en la automatización de la vivienda o edificio. tema domótico, hay dos arquitecturas iferentes: Arquitectura centralizada y Arquitectura distribuida. Los controladores constan de un hardware (CPU, teclado, monitor o pantalla, etc.), y de un software diseñado especialmente para la gestión de estos sistemas y para el adecuado c to 3.4. Arquitectura Desde el punto de vista de donde reside la inteligencia del sis d 56 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica En la arquitectura centralizada, los sistemas domóticos están constituidos por grupos de sensores y actuadores coordinados de forma centralizada mediante un controlador que aglutina toda la teligencia necesaria, recibe información de múltiples sensores y, una vez procesada, genera las s estándares ha reducido su coste y ha ampliado el abanico de productos, de fabricantes y de staladores que trabajan en este campo. Ejemplos de ambas arquitecturas se aprecian en la figura zados y distribuidos, todos ellos on elevadas prestaciones. Ambas arquitecturas tienen sus ventajas y sus inconvenientes, lo cual a Figura 4.5 Diagrama de arquitectura centralizada y distribuida in órdenes oportunas para los actuadores. Gracias al desarrollo espectacular de la electrónica, los equipos domóticos han ido adquiriendo la inteligencia suficiente como para implementar una arquitectura distribuida. En este caso, no existe la figura del controlador centralizado, sino que toda la inteligencia del sistema está distribuida por todos los módulos sean sensores o actuadores. Así mismo han surgido diversas tecnologías o estándares que aprovechan este control distribuido, aumentando la facilidad de uso e instalación de los sistemas, así como su flexibilidad, modularidad e interconectividad. Paralelamente, el uso generalizado de dicho in 4.5. Hay que destacar que algunos sistemas usan un enfoque mixto, esto es, son sistemas con arquitectura descentralizada en cuanto a que disponen de varios pequeños dispositivos capaces de adquirir y procesar la información de múltiples sensores y transmitirlos al resto de dispositivos distribuidos por la vivienda. Hoy en día hay buenos sistemas centrali c priori no ayuda a decidir cual es la mejor solución para una vivienda. Actuador Actuador Actuador Actuador Sensor Actuador Sensor Sensor Sensor Sensor Actuador Sensor Controlador Bus Arquitectura Centralizada Arquitectura Distribuida .5. Centrales Se e • lmente una batería de respaldo, para en caso de fallo del suministro eléctrico, poder alimentar a todos sus • icos alimentados por pilas o baterías y transmiten vía radio la información de los eventos a la central, la cual está aldo. • Central mixta. Combinan el cableado con el inalámbrico. 3 pu den clasificar las centrales en dos tipos a nivel tecnológico: Central cableada. Todos los sensores y actuadores (sirenas, etc), están cableados a la central, la cual es el controlador principal de todo el sistema. Esta tiene norma sensores y actuadores y así seguir funcionando normalmente durante unas horas. Central inalámbrica. En este caso usan sensores inalámbr alimentada por rede eléctrica y tiene sus baterías de resp 57 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica Figura 4.6 Diagrama de sistemas cableado e inalámbrico o en el mercado una cantidad de tecnologías que permiten controlar lectrodomésticos y otros dispositivos eléctricos-electrónicos que se encuentran en edificios y yectos de investigación en universidades. Posiblemente por razones ocioeconómicas la domótica no ha constituido todavía en nuestro país un mercado viable para les. ás importante y cercano: el hogar; al que todos os esforzamos en dotar de mayor confort y comodidad, esperando disfrutar de un ambiente protector adosamente estudiada roducían precisamente esos efectos... Pero en la sociedad actual, esas cosas se consiguen más Panel LCD Sirena Panel LCD Sirena Sensor Sensor Sensor Central Sensor Sensor Sensor Central Alimentación Alimentación Alimentación Sistem mbrico a Cableado Sistema Inalá 4. Casas y Edificios Inteligentes La idea de disponer de construcciones inteligentes no es nueva. La industria de la automatización ha prometido ya desde hace cincuenta años cambiar nuestra vida, y en cierta manera ha cumplido la promesa, colocand e hogares modernos. Es importante notar que el grado de desarrollo de las arquitecturas inteligentes tiene un nivel dispar si consideramos su situación en Estados Unidos y algunos países de Europa, en comparación con nuestro país. En México, son pocos los edificios con algún grado de inteligencia, y menos aún los hogares domóticos, siendo, estos últimos, construcciones realizadas por aficionados al tema, hobbistas y el resultado de pro s emprendimientos comercia 4.1. Casas inteligentes Como es natural, todos aspiramos a una mejor calidad de vida y parece lógico que esa aspiración se refleje en nuestro propio entorno empezando por el m n para nuestra familia y por tanto ha de ser protegido. Se supone que una casa inteligente es la que está fresca en verano y caliente en invierno, la que ahorra energía, y la que en general obedece las órdenes de sus ocupantes. Hay que apresurarse a advertir que la arquitectura tradicional creó durante siglos muchas "casas inteligentes", porque la sabiduría en el uso de los materiales, el aislamiento y la orientación cuid p bien mediante el control de los numerosos artefactos que hay en los hogares. Una casa media tiene hoy no menos de treinta o cuarenta artefactos (de microondas a lavadoras, de equipos de música e imagen a calefacciones), prácticamente todos ya animados por un chip. La domótica pretende que en vez de ser un conjunto heterogéneo, con controles y lógicas diferentes, se puedan gestionar en su conjunto. Que las luces del pasillo se activen al pasar sin pulsar ningún interruptor; encender la calefacción mediante una simple llamada de teléfono; generar alarmas por la entrada de intrusos cuando no estamos en casa; que la cocina eléctrica se desconecte 58 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica automáticamente; programar el sistema de riego: controlar el estado de luces y persianas a través de la televisión con un mando a distancia, desde cualquier teléfono, desde un PC para engañar a posibles merodeadores; control de stocks para detectar cuándo se va a acabar la leche unidos a nciones de telecompra y procesado inteligente de alimentos; operación mediante la voz de todos rsianas, gas, red lefónica, seguridad e incluso sistemas informáticos alejan a las viviendas actuales del viejo istintos sistemas de una ivienda inteligente que son los que la caracterizan como tal. Estas características generales, junto con comunicación, etc.). Reduce la necesidad de a activar la tocar un botón o que las lleven a cabo en función lecompra, etc. Para ciertos colectivos estos servicios pueden ser de gran utilidad (por ejemplo, unidades familiares donde nuestro hogar, que el televisor baje el volumen si suena el teléfono, o que el fu estos artefactos; etc. Hoy en día una vivienda es algo vivo: sistemas de climatización, juegos de luces, pe te concepto de lugar de refugio. Un ejemplo de esto se puede apreciar en la figura 4.6. Se pueden determinar unos rasgos generales propios y comunes a los d v las consecuencias inmediatas emanadas de su uso, son las siguientes: Control remoto desde dentro de la vivienda: a través de un esquema de comunicación con los distintos equipos (mando a distancia, bus de moverse dentro de la vivienda, este hecho puede ser particularmente importante en el caso de personas de la tercera edad o discapacitadas. Control remoto desde fuera de la vivienda: presupone un cambio en los horarios en los que se realizan las tareas domésticas (por ejemplo: la posibilidad de que el usuario pued cocina desde el exterior de su vivienda, implica que previamente ha de preparar los alimentos) y como consecuencia permite al usuario un mejor aprovechamiento de su tiempo. Programabilidad: el hecho de que los sistemas de la vivienda se pueden programar ya sea para que realicen ciertas funciones con sólo de otras condiciones del entorno (hora, temperatura interior o exterior, etc.) produce un aumento del confort y un ahorro de tiempo. Acceso a servicios externos: servicios de acceso a Internet, te ambos cónyuges trabajan) ya que producen un ahorro de tiempo. Hoy es posible hacer que el equipo de audio y el aire acondicionado se enciendan cuando ingresamos en Figura 4.6 Bosquejo de dispositivos de una casa inteligente lavarropas nos envíe un mensaje a nuestro teléfono celular, haciéndonos saber que ya finalizó su ciclo de lavado. 59 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica Pese a esta posibilidad, las compañías desarrolladoras no han podido crear en el mercado la necesidad consumista para estas tecnologías de “home automation”, como ha ocurrido con otras, omo la PC, el DVD o una PDA. No obstante, numerosos hogares de Estados Unidos y Europa ya atizan algunas funciones en residencias. momento, en un edificio todos los sistemas eran independientes, hoy la domótica ofrece oluciones que integran y relacionan entre sí dichos elementos suponiendo una clara ventaja para el edificios han tenido que cambiar para albergar diversos y nuevos servicios y atisfacer las necesidades del ser humano actual. Y es aquí donde surge un nuevo concepto: El unas de otras, y en otros casos sólo en la lista de los componentes que los constituyen. or ello se buscó reunir todas aquellas definiciones para poder conceptuar una que pudiera ser más er que la gente se sienta a gusto en su lugar de trabajo. Además este tipo de dificios debe proporcionar medios para un mantenimiento eficiente y oportuno, todo lo anterior , entre otros. cluso se dice structura diseña ica. Los edificios inteligentes proveen sistemas que propician un ambiente hospitalario para los usuarios y equipos. Los principales sistemas de un edificio son: c utilizan dispositivos que autom 4.2. Edificios inteligentes Hasta el s usuario. Las estructuras o s edificio inteligente. Existen varias definiciones de los edificios inteligentes, las cuales, en algunos casos, difieren totalmente P completa. Un edificio inteligente (figura 4.7), se define como “una estructura que ofrece a sus usuarios y administradores, un conjunto coherente de herramientas y facilidades”. Está diseñado para poder cubrir todos los posibles adelantos tecnológicos, siempre tomando en cuenta las necesidades reales de los usuarios y administradores del edificio. La finalidad de un edificio inteligente es la de proporcionar un ambiente de confort y seguridad, con el objetivo de maximizar la productividad y creatividad así como hac e minimizando los costos. Una de las principales características de un edificio inteligente es, el de ser concebido de tal forma que sea flexible a cambios futuros, como podría ser: incorporar nuevas tecnologías, crecimiento de la empresa, actualización de equipos y cambios en la distribución interna de las oficinas In que la única característica que tienen en común todos los edificios inteligentes es la da para acomodar cambios de una manera conveniente y económe Figura 4.7 Sistema de iluminación y calefacción automatizados de un edificio inteligente 60 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica Sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado. rica. os. Comunicación. odos estos elementos dependen directamente del diseño del edificio, ya que debe haber flexibilidad Un edificio anejo de información que soporta el flujo de esta a lo largo de todo el edificio. Esto permite que el edificio inteligente ofrezca servicios avanzados como: s. o de los sistemas de seguridad. o. nto. Administración y mantenimiento efectivo de los distintos subsistemas o servicios del oporcionan de forma centralizada, optimizando así el consumo de energía. demás de las viviendas y edificios de oficinas, la domótica poseen una variada gama de sectores de apl rnamentales en general. Ámbito Educacional: escuelas, jardines de infantes, universidades, etc. as áreas de aplicación de la domótica son grandes, sin embargo ha sido sólo en las viviendas y en s edificios de oficinas donde se puede apreciar plenamente su desarrollo. os beneficios que aporta la domótica son múltiples, y en general cada día surgen nuevos. Por ello es con teligente" de los sistemas y consumos. nriquecimiento de la propia red de comunicaciones. talaciones y equipos domésticos. Luz. Agua. Energía eléct Cableado. Elevadores. Control de acces Seguridad. Administración de información. T para soportar cambios inteligente incorpora sistemas de m Automatización de actividades. Telecomunicacione Control automatizad Fax y fotocopiad Correo electrónico. Mantenimie Estacionamiento y transporte. Monitoreo. edificio de forma óptima e integrada, local y remota. Todos estos servicios se pr 4.3. Otras aplicaciones A icación. A continuación se citan algunos de ellos: Ámbito comercial: fábricas, centros comerciales, hoteles, etc. Ámbito Administrativo: municipalidades, dependencias gube Ámbito sanitario: hospitales, centros de rehabilitación, etc. L lo 5. Beneficios y Desventajas L veniente agruparlos de la siguiente manera: El ahorro energético gracias a una gestión tarifaria e "in La potenciación y e La más contundente seguridad personal y patrimonial. La teleasistencia. La gestión remota (vía teléfono, radio, internet, etc.) de ins 61 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica Como consecuencia de todos los anteriores apartados se consigue un nivel de confort muy superior. La calidad de vida aumenta considerablemente. En cuanto a las desventajas realmente no se puede hablar mucho de ello, debido a que estos sistemas son relativamente nuevos y los posibles contras quizá puedan observarse en futuro cercano. A p necesa léctrica, los dispositivos y el sistema no actuarán. aría un caos que pueden producir erróneos procedimientos. Ni imaginar la orden, por parte del En general los sistemas domóticos poseen una gran número de ventajas y pocas desventajas, sin mbargo el simple hecho de considerar su costo y su, quizá, innecesaria implementación ya lo hace una alternativa poco factible por el momento. Pero no por ello debe suponerse que no los tiene, ya que cualquier sistema por eficiente que sea o parezca, en algún momento tenderá a fallar o cometer errores. esar de no contar con una lista de las desventajas, si se pueden citar algunas de las que no es rio esperar mucho para observarlas plenamente. Estas son: Los dispositivos son totalmente electrónicos y/o eléctricos y al no haber suministro de corriente e El costo de los sistemas, que aunque se ofrecen en el mercado a precios relativamente accesibles, siguen siendo altos al considerar un trabajo mediano de automatización de una vivienda. La desconfiguración del ordenador (controlador) o bien su mal fucionamiento, pues provoc controlador, de comprar doscientos litros de leche cada día, o un diálogo de sordos con el televisor rogándole infructuosamente que se apague, o baje el volumen, o las dos cosas. e 62 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica CAPITULO V. SISTEMA DE CONTROL A DISTANCIA PARA VIVIENDAS POR MEDIO DE LA LINEA TELEFÓNICA 1. Propuesta del Sistema El control a distancia para viviendas es una modalidad que presenta muchas opciones y beneficios para los usuarios, tal es el caso de la Domótica. Dentro de sus principales ventajas se encuentran la comodidad que ofrece el no tener que desplazarse hasta algún sitio para hacer alguna tarea o trabajo, y la rapidez con que se pueden tomar acciones respecto a alguna condición específica, entre otros. El proyecto consiste en un equipo que, a través de la línea telefónica, reciba órdenes o instrucciones conformadas por un sistema de dígitos que el usuario pueda, desde la comodidad de su casa, oficina o cualquier otro lugar, utilizar para ejecutar alguna acción. Por ejemplo, una persona que se encuentre fuera de la ciudad y necesite prender algunas luces de su hogar para simular que la casa no está sola en esos momentos lo podrá hacer simplemente desde cualquier teléfono de red fija, público o con su celular; así mismo, si se desea prender el boiler para que cuando se llegue a la casa el agua esté lista para tomar un baño, puede hacerse de la misma manera. El único requisito necesario es que el teléfono posea marcación por tonos, es decir, está pensado para trabajar única y exclusivamente con líneas telefónicas estándares, no esta ideado para trabajar con líneas integradas a conmutadores privados del tipo PBX (Private Branch Exchanges) ya que estas pueden presentar problemas de incompatibilidad debido a que trabajan con niveles de voltaje y corriente diferentes, lo cual no significa que no se deba considerar la posibilidad. De forma más general, el proyecto fue desarrollado con el objetivo de poder comandar equipos, maquinas, electro-domésticos, luces y cualquier otro tipo de dispositivo de forma remota, mediante un teléfono conectado a la línea telefónica; sin embargo, el sistema de control a distancia no solo se limita a recibir ordenes remotas de un usuario a través de la línea telefónica, sino que también puede responder e informar con mensajes de audio (voz), lo que permite que el usuario pueda seguir fácilmente las acciones que se están llevando a cabo en el sistema e interactuar de una manera sencilla y práctica. 2. Características y Requerimientos Generales El objetivo del sistema es entonces, de manera abreviada, comandar dispositivos remotamente a través de la línea telefónica utilizando tonos DTMF generados por un aparato telefónico, obteniendo una respuesta de audio (voz) como guía y confirmación de estados. El sistema de control a distancia propone lo siguiente: Activar y/o desactivar 4 dispositivos on/off, de forma independiente, de una potencia máxima de 1200 W cada uno. Interactuar e informar, a través de menús y mensajes, de audio (voz) con el usuario remoto. Restringir el acceso remoto al aparato a través de una clave. Esperar un número x de “rings” antes de contestar un llamado. Permanecer en modo stand-by (bajo consumo), cuando no es utilizado. Permite la simulación completa de una llamada real, utilizando simplemente el teléfono local y sin ocupar la línea telefónica (control local). Útil para configurar el sistema de control y simular efectos de forma local. 63 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica En cuanto a los requerimiento del sistema para un funcionamiento optimo se tienen los siguientes: Una línea telefónica fija. Un teléfono con discado por tonos (DTMF). Alimentación eléctrica de 12 Vcd. Conexiones tipo jack RJ-11 para conectar la línea de entrada y el teléfono al circuito. Los dispositivos de potencia son conectados utilizando borneras, las cuales tienen un tornillo para poder conectar un cable de forma correcta. El funcionamiento en sí del circuito de potencia, es exacto al de cualquier interruptor, enciende o apaga un dispositivo seleccionado, de ahí su denominación on/off. 3. Planteamiento del Funcionamiento General del Sistema Antes de comenzar con las descripciones técnicas de la propuesta, se detallará su funcionamiento general y modo de uso, así se facilitará su entendimiento y explicación, posteriormente, el funcionamiento interno y desarrollo circuital del sistema de control. Lo primero que se detallará será la sección de menús, los que se informan al usuario a través de mensajes de audio. Los menús por lo general informan de las opciones disponibles a ejecutar en el sistema de control. El menú principal es el primero en reproducirse al entrar con una clave correcta al sistema, el mismo informa sobre todas las funcionalidades disponibles en él y permite acceder a otros submenús con los que se lleva acabo el control completo del sistema. En el menú principal se reproducen los siguientes mensajes: “UNO, Control de Dispositivo” “DOS, Ver estado de Dispositivo” “TRES, Configurar Rings” “CUATRO, Cambiar Clave” “NUMERAL, Salir” “ASTERISCO, Repetir” La opción NUMERAL (#) se refiere a que cuando se presiona esta tecla, se desconecta al sistema y lo pone en stand-by a la espera de una nueva llamada, o bien, si se encuentra en alguno de los submenús, servirá para salir del menú actual y volver al menú anterior. La opción ASTERISCO (*) se refiere a que cuando se presiona esta tecla, se repite el menú principal o bien el menú activo. Las demás opciones se explican por si solas; por ejemplo si se presiona la tecla DOS (2) de su teléfono, se podrá escuchar un mensaje de voz que indicará el estado actual de los dispositivos, es decir si están activos o apagados y cual se encuentra en cada posición. Si no se presionara ninguna tecla del teléfono luego de que un mensaje fuera reproducido o cuando el sistema espere un dato durante el lapso de 1 minuto, el sistema se desconectará de la llamada actual. Esto es aplicable también en los submenús. 3.1. Control de dispositivos Al oprimir la tecla 1 después de reproducirse el menú principal, el siguiente mensaje será reproducido al ingresar en el menú control de dispositivo: “Ingresar Dispositivo” 64 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica Ahora se deberá elegir un dispositivo, para ello deberá ingresarse un número entre el 1 y el 4, el cual representa él número de dispositivo a activar o desactivar. Seguido de esto deberá especificarse la acción a realizar utilizando las teclas 1 y 0, donde: 1 activa el dispositivo seleccionado y... 0 desactiva el dispositivo. Posteriormente, si todo funciona correctamente, el sistema responderá con el siguiente mensaje: “Dispositivo Activado”, si se eligió activar el dispositivo; ó “Dispositivo Desactivado”, si se eligió desactivar el dispositivo. Una vez hecho esto y actuado el dispositivo, el sistema volverá a repetir este menú para que se pueda desactivar-activar otro dispositivo nuevamente, o simplemente deberá pulsarse la tecla # para volver al menú principal. El tipo de control empleado en esta propuesta es el llamado Control de dos posiciones, en el que un dispositivo solo puede ser activado o desactivado; los dispositivos empleado en este sistema, entonces, serán llamados Dispositivos on/off. 3.2. Ver estado de dispositivos Al oprimir la tecla del número 2 en el menú principal, se ingresará al menú ver estado de dispositivos, este solo informa el estado actual de los dispositivos on/off conectados al sistema de control. Una vez que ha informado el estado de los dispositivos, vuelve al menú principal sin necesidad de presionar ninguna tecla del aparato telefónico. Un ejemplo de función de este menú: Si se tiene los dispositivos 1 y 3 activados, el sistema reproducirá los siguientes mensajes: “Dispositivo: Uno Activado Dos Desactivado Tres Activado Cuatro Desactivado” Y al terminar de reproducir los mensajes volverá al menú principal. 3.3. Configurar rings Al presionar el número 3, se ingresará al menú configurar rings, que permite establecer el número de timbrados ó “rings” que debe esperar el sistema antes de contestar un llamado. El sistema de control esta configurado, por diseño, para responder a los 4 timbrados, pero si se deseara establecer un número diferente de timbrados de espera es necesario ingresar a este menú. Una vez dentro del menú el sistema reproducirá el mensaje: “Ingresar Rings” Después de esto se debe ingresar un número comprendido entre el 1 y el 9, lo cual especificara la cantidad de timbrados que el sistema debe esperar antes de contestar un llamado. Si se quisiera establecer un número mayor a 9 “rings” en el sistema de control, puede hacerse ingresando el número 0, que establece de forma automática 18 “rings” a esperar. Esto es útil por si se quisiera tener activo el sistema, pero que conteste únicamente cuando haya demasiados timbrados. Aquí hay que hacer notar que si se contesta primero el teléfono, el sistema permanecerá inactivo y no interferirá con la llamada actual. Una vez ingresado el número de timbrados el sistema responderá “Listo”, y retornara entoces al menú principal automáticamente. 65 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica 3.4. Cambiar clave El Menú cambiar clave es ingresado al presionar la tecla del número 4. Este menú permite establecer una clave de 4 dígitos en el sistema de control, que será pedida cada vez que el sistema atienda el teléfono. El sistema está capacitado para permitir 3 intentos erróneos de marcación de la clave de ingreso, a lo cual el sistema reproducirá en cada intento fallido “Clave Incorrecto”. Si esta clave es ingresada incorrectamente 4 veces, el sistema se desconectara automáticamente del actual llamado y deberá ser llamado de vuelta para poder ingresar nuevamente la clave. Cuando se selecciona este menú, el siguiente mensaje es reproducido: “Uno, Cambiar Clave” “Numeral, Salir” “Asterisco, Repetir” En esta parte se debe presionar la tecla 1 para confirmar que desea cambiar la clave o # para volver al menú principal. Una vez presionado en 1 se debe ingresar la nueva clave, para ello es preciso pulsar una secuencia de 4 dígitos, la cual será la nueva clave. La clave configurada por diseño es 1234, pero es posible cambiarse por cualquier otra. Los dígitos permitidos para la nueva clave son: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, #, * En este punto no se puede presionar # (NUMERAL) para salir, ya que será interpretado como parte de la nueva clave. Luego de ingresar la nueva clave, el sistema reproducirá “Listo” y retornara de nueva cuenta al menú principal. Esta opción del sistema de control como sistema de seguridad de acceso al sistema es muy práctica y eficiente, un intruso deberá realizar 6912 llamados telefónicos para poder realizar todas las combinaciones posibles de la clave y entrar al sistema de control. 3.5. Modo de control local y remoto Estos modos de control se establecen para poder manipular el sistema de forma normal desde un teléfono externo o bien manipularlo con el aparato telefónico propio para configurar el sistema o para checar fallas en el. Esto se hace con un simple switch que habilita uno u otro modo. El modo de control remoto, que es el modo normal, se establece con el interruptor S1 en conexión abierta, esto habilita el sistema de control para que pueda ser operado a través de un llamado telefónico externo. De esta manera se podrá llamar y el sistema contestará y entonces será posible ingresar la clave y luego navegar por los menú, para activar dispositivos, ver el estado actual de los dispositivos, etc.; como se describió anteriormente. El modo de control local se establece más que nada para poder configurar el sistema de control desde el inicio de su instalación o bien en el momento que se desee siempre al gusto del usuario. Se pueden realizar todas las acciones permitidas por los menús sólo que de manera local, es decir, se pueden realizar todas las acciones con el mismo aparato telefónico de la vivienda donde se instala el aparato. Este modo de operación se habilita cuando el interruptor S1 se encuentra en conexión cerrada. Al accionar este interruptor, es necesario hacer una simulación de timbrados, lo que se logra accionando 66 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica el interruptor S2 tantas veces como lo tenga especificado el sistema. De esta manera el circuito adquiere la capacidad de llevar a cabo todas las tareas de los menús con el aparato telefónico propio. Así se podrá entonces cambiar la clave estándar por cualquiera otra que el usuario establezca o bien definir un nuevo número de timbrados de espera antes contestar un llamado, todo desde la comodidad de la vivienda. Es importante aclarar que mientras el sistema de control este en modo control local, no podrá recibir llamadas telefónicas sobre el teléfono conectado al circuito, ni el sistema podrá contestarlas. Por último, si en algún momento se ingresara un número equivocado o erróneo fuera de los parámetros establecidos por el sistema, el sistema de control informara por medio de mensajes de audio del error reproduciendo el mensaje “Número Incorrecto”, y luego volverá pedir que se ingrese nuevamente el dato correcto. 4. Descripción de Funcionamiento del Circuito por Bloques Básicamente el circuito espera en stand-by un llamado telefónico a través de la línea cuando es puesto en modo control remoto a través de la Interface de Control Local-Remoto del sistema; cuando el llamado ocurre, el Detector de Rings le informa al circuito de control (PIC-16f84A) la presencia de un “ring”. Luego el Circuito de Control decide si la cantidad de “rings” es suficiente y contesta el llamado ocupando la línea telefónica a través del Selector de Modo que activa el bloque Aislamiento y Ocupación de Línea telefónica. Posteriormente el circuito de control reproduce los mensajes correspondientes de la Memoria de Mensajes y el usuario ingresa claves y números a través de tonos DTMF (Multifrecuencia de Doble Tono), que son decodificados por el Decodificador DTMF y enviados al circuito de control para ser procesados. Luego el usuario activa o desactiva Dispositivos on/off, o manipula el sistema por medio de los menús. Cuando el sistema de control se encuentra en stand-by, su consumo de energía es realmente bajo y esto es cuando no hay una llamada en progreso, a este estado se le denomina modo de espera. Cuando se tiene lo que se llama modo de respuesta, el sistema de control recibe una llamada y se encuentra interactuando con el usuario remoto. Lo mencionado anteriormente puede simularse de forma local poniendo al sistema en modo de control local a través del bloque interface de control local-remoto, tal como ya se había especificado anteriormente. La descripción de cada bloque se resume de la siguiente manera: • Selector de Modo. Cuando el sistema de control ha recibido una llamada, el selector de modo conecta la línea telefónica a un circuito de aislamiento eléctrico (modo respuesta), por donde fluirá la información al decodificador DTMF. El selector de modo es controlado por el circuito de control. • Detector de Rings. Detecta un llamado telefónico al sistema y activa el circuito de control. Permite también que el circuito de control cuente la cantidad de “rings” para contestar la llamada en un número predeterminado de timbrados. • Aislamiento y Ocupación de la Línea telefónica. Circuito encargado de aislar la línea telefónica eléctricamente del sistema de control; también cumple la función de ocupar la línea telefónica en caso de que el sistema decida contestar una llamada. Por este circuito fluirá la información de los códigos DTMF provenientes del exterior y los mensajes de audio de respuesta (en forma de voz), de la memoria de mensajes. 67 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica • Decodificador DTMF. Permite decodificar los pulsos DTMF a código binario, que serán enviados en forma digital al circuito de control para ser procesados y consecuentemente llevar a cabo una acción. • Memoria de mensajes. Contiene mensajes de audio en forma de voz, que permitirán indicar al usuario que llama remotamente las acciones que se están llevando a cabo en el sistema de control. Los mensajes son del tipo: “Dispositivo Activado”, “Ingresar Clave “, “Bienvenido”, “Número Incorrecto”, etc. • Interface de Control Local-Remoto del Sistema de Control. Permite elegir el modo de operación del sistema. • Circuito de Control. Este es realmente el cerebro del sistema de control a distancia para viviendas; permite procesar los códigos provenientes del exterior y llevar al cabo todas las acciones tales como reproducir mensajes, activar dispositivos, pedir contraseña, controlar al resto de los circuitos del sistema, etc. Como está construido con un microcontrolador, necesita un software para funcionar, el cual comanda el resto de los circuitos y procesa los datos proveniente de ellos. • Dispositivos on/off. Esta es la etapa de manejo de potencia; permite al circuito de control activar y/o desactivar dispositivos de alto consumo eléctrico o bien de bajo consumo. La estructuración de cada bloque se muestra en la figura 5.1: Línea telefónica Dispositivos on/off Memoria de mensajes Circuito de control PIC 16F84A Decodificador DTMF Detector de Rings Interface Control Local-Remoto del Sistema de control Aislamiento y ocupación de la línea telefónica Selector de Modo Figura 5.1 Diagrama de bloques del sistema de control a distancia. 68 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica 5. Explicación del Circuito y Diagramas Debido a que los bloques están estrechamente relacionados, pero no por ello dejan de ser independientes, dividiremos al circuito completo de sistema de control a distancia en 3 circuitos principales: 1. Circuito de interfaz de línea y alimentación. El cual contiene los módulos: Selector de modo Detector de rings Aislamiento y ocupación de la línea telefónica Interface de configuración local 2. Circuito principal. El cual contiene los módulos: Circuito de control (PIC-16F84A) Decodificador DTMF Memoria de mensajes 3. Circuito de potencia. Que consta del módulo: Dispositivos on/off Cada modulo realiza una función específica y necesaria, pero finalmente trabajan en conjunto para poder hacer funcionar el sistema completo. A continuación se dará un explicación detallada de cada circuito y de casi la mayoría de los elementos que los conforman. 5.1. Circuito de interfaz de línea y alimentación La sección de alimentación de este circuito contiene una entrada de 12 a 15 Vcd, la cual es rectificada para luego proveer 5 y 12 Vcd a través de los reguladores de tensión 7805 y 7812 (ver Apéndice Sección A.a), que serán necesarios para alimentar el resto de los circuitos. El circuito completo del sistema consume aproximadamente como corriente mínima 20 a 22mA (en modo stand-by), una en estado activo de 70mA (cuando entra en funcionamiento el circuito), y una máxima de 150mA cuando se controla localmente y todos los relés de los dispositivos on/off están activados. Además, el circuito está diseñado para soportar corrientes de más de 500mA, esto es con la finalidad de poder conectar aparatos u otros dispositivos que hagan uso de las alimentaciones disponibles en el sistema. La línea telefónica se conecta al conector J1, donde se ubica un varistor de 130V para pequeña señal (R3) que pretege al resto de los circuitos de tensiones superiores a 130V que pudieran presentarse en la línea telefónica. Luego el interruptor S1 permite seleccionar el modo de operación del sistema de control; los modos, como ya se ha dicho, pueden ser: Control remoto o Control local. Cuando se elige el modo de control remoto, la línea telefónica es derivada al circuito detector de “rings” a través del relé K1 (ver Apéndice Sección A.b), y al conector J2 donde se coloca el aparato telefónico (podrá ser operado normalmente en este modo, se podrán hacer llamadas, recibir llamadas, etc.). El circuito detector de rings esta compuesto por: - C13: Capacitor donde se elimina cd.; también ofrece relativa baja impedancia a la señal de “ring” de 25 Hz y soporta tensiones elevadas (470nF/250V). - D4,D5: Diodos zener en configuración “espalda con espalda” que filtran picos de ruidos menores a 20V presentes en la línea telefónica. 69 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica - D6: Protege el diodo del opto acoplador de tensiones inversas superiores a 2 V. - R4: Requerido para presentar una impedancia de 10kΩ a señales de audio y limitar la corriente de timbrado de 20mA a 10 mA. - OK1: Opto-acoplador 4N25 (ver Apéndice Sección A.c), que detecta ciclo positivo de la señal de timbrado. Cuando un “ring” es detectado se presenta un 1 lógico en el emisor de T1 (el cual esta en configuración “Darlington” con el transistor del opto acoplador; necesario ya que la corriente generada por un timbrado es muy pequeña para saturar completamente el transistor del opto-acoplador). - C14: Mantiene el 1 lógico del “ring” de forma continua, ya que la señal de timbrado tiene una frecuencia de 25 Hz y eso produciría un estado lógico 1 pulsante a la salida del emisor de T1. - IC3A: Inversor con histéresis, trigger Schmith 4093 (ver Apéndice Sección A.d), que produce la señal lógica de “ring” que llega al PIC (0 = Ring presente; 1 = Ring ausente). El detector de ring fue calculado para funcionar con una señal de “ring” de 95Vpico-pico de 25Hz montada sobre una tensión de 35 a 50 Vcd. Al elegir el modo de control local con el interruptor S1, la entrada de línea telefónica es desconectada del circuito que llega hasta el transformador TF1, pero no de J2; esto para evitar que surjan errores al momento de ingresar números con el aparato telefónico, ya que al reproducirse los mensajes puede causar conflictos en la línea. De esta forma es posible operar el aparato telefónico normalmente pero sin la posibilidad de causar variaciones de señal en la línea telefónica y en el circuito completo. El circuito detector de ring, en su entrada, no se ve afectado por señales erróneas de cd ya que estas no generara flujo gracias a C13. Para poder simular los timbrados de un llamado normal se emplea el interruptor S2 que permite polarizar la base del transistor del opto acoplador OK1 de forma manual, de esta manera se generan “rings” de forma local. Para el circuito simulador de “rings” se empleo un capacitor C14 de 220 µF junto a R5 de 1kΩ, con el objetivo de establecer una constante de tiempo suficientemente grande para eliminar rebotes del interruptor S2, y así mismo generar un 1 lógico estable al producirse un “ring” en el modo de control local. Esta conjunción de C14 con R5 no es un perfecto circuito antirrebote, pero es práctico y satisface esta necesidad. Cuando el sistema detecta los timbrados necesarios para ocupar la línea telefónica, activa al relé K1 a través del PIC16F84, de modo que se conecta la línea telefónica con la entrada de audio telefónico en los nodos T_LINEA-1 y T_LINEA-2 que son conectados al transformador TF1 del sistema de control. En este punto se ocupa la línea telefónica de la siguiente manera: - R2: Toma suficiente cd de la línea telefónica como para ocupar la línea (toma de unos 15 a 25 mA dependiendo de la tensión disponible en la línea telefónica). Este valor fue elegido tomando como promedio la impedancia de los aparatos telefónicos, que es del orden de los 300 a 500 Ohms. - C12: Evita la perdida innecesaria de potencia para las señales de audio superiores a 300 Hz. - TF1: Es un transformador que presenta una impedancia de 600 Ω a 400 Hz y relación 1:1 (ver Apéndice A.e), ello satisface ciertas normas telefónicas que especifican aislamiento eléctrico del aparato conectado a la línea telefónica y adaptación de impedancias para señal de 600 Ω a 400Hz. TF1 debe ser un transformador húmedo, esto para que permita el paso de cd a través de su bobinado y no produzca saturación o distorsión cuando la señal alterna también pase por su bobinado. Finalmente a la salida de TF1 se encuentran dos diodos zener (D2 y D3) de 12V en configuración back-to-back, que permite que el audio que sale de TF1 este limpio de picos de tensiones superiores a 12V (circuito limitador), necesario para proteger al resto de circuitos conectados a las líneas AUDIO-1 y AUDIO-2, que permiten la entrada-salida de audio telefónico. El esquema del Circuito de interfaz de línea y alimentación se muestra en la figura 5.2. 70 S iste m a d e co n tro l a d ista n cia p a ra vivie n d a s p o r m e d io d e la lín e a te le fó n ica SISTEMA DE CONTROL A DISTANCIA POR MEDIO DE LA LINEA TELEFONICA 21 / 08 / 2006 Figura. 5.2 Circuito de interfáz de línea y alimentación 14 a 16 Vcd 7 1 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica 5.2. Circuito principal Este circuito es el principal del sistema de control y su funcionamiento depende altamente de la parte de software que controla al microcontrolador IC4 PIC16F84A. Igualmente se tratará de describir el funcionamiento por hardware. El esquema del Circuito principal se puede apreciar en la figura 5.3. 5.2.1. IC CM8870 El IC7 es un CM8870, el cual es un decodificador DMTF, que traduce los tonos de los números marcados a códigos binarios. Su funcionamiento se explica mejor en su hoja de especificaciones (ver Apéndice Sección A.f), en esta parte sólo se explicará su funcionamiento pero con respecto al sistema de control. T_LINEA-1 y T_LINEA-2 entran en forma diferencial al IC7, ello mejora el comportamiento frente a ruidos. Los capacitores son de 0.1µF y las resistencias asociadas son al 1 % de tolerancia como se indica en la hoja de especificaciones. Sus salidas digitales son: - STD: En nivel alto informa que hay un DTMF presente en la entrada de audio y que ya esta decodificado en binario en Q1, Q2, Q3 y Q4. Esta salida esta conectado a RA4 del IC4. - Q1, Q2, Q3 y Q4: Salidas que representan el código binario del DTMF decodificado. Están conectadas al bus de datos RB[4..7] del IC4. Cuando el PIC-16F84A termina la espera de reproducción de un mensaje de la memoria ISD, envía un señal al CM8870 y este enciende un LED rojo conectado a JP4 unido al pin Q4 por medio de la resistencia R19. Su entrada digital es: - TOE: En nivel bajo mantiene en alta impedancia a Q1, Q2, Q3 y Q4. Se conecta a RA0 del IC4. El integrado IC5 es un 4066, el cual funciona como 4 compuertas analógicas (ver Apéndice Sección A.g), que permiten separar con alta impedancia el bus de datos RB[4..7] de la memoria IC6 ISD1420. Para habilitar las compuertas de este integrado se debe poner en nivel alto la línea RA1 del IC4. 5.2.2. IC ISD1420 La memoria IC6 ISD1420 es una memoria de voz que almacena todos los mensajes de audio del sistema de control. Dichos mensajes son seleccionados por el IC4 y reproducidos por la memoria ISD1420 a través de sus salidas analógicas SP+ y SP- conectadas a AUDIO-1 y AUDIO-2. Los capacitores C20, C21 y resistores R16 y R17 son necesarios para reducir la amplitud de la señal de salida de audio de la memoria y para filtrar frecuencias bajas. La salida de la memoria es en forma diferencial, esto es para eliminar los ruidos producidos por la misma y permite mejorar el aprovechamiento de la potencia de salida (4 veces superior que en modo común). El modo de operación de la memoria puede ser leído de su hoja de especificaciones (ver Apéndice Sección A.h), o interpretado de la función play_isd del software interno del PIC-16F84A. 5.2.3. IC PIC-16F84A En esta parte se explicará el conexionado y funcionamiento general del IC4 PIC-16F84A en el sistema de control a distancia. El PIC-16F84A es un microcontrolador de propósito general y de reducido costo. Posee 1k-byte de memoria de código de programa, 64 bytes de memoria EEPROM y 68 bytes de memoria RAM, y un CPU RISC. Se utilizo un oscilador de cristal de cuarzo Q1 a 4 MHz, para generar una velocidad de reloj de 1 MHz (ver Apéndice Sección A.i), velocidad suficiente para el proyecto. 72 S iste m a d e co n tro l a d ista n cia p a ra vivie n d a s p o r m e d io d e la lín e a te le fó n ica 7 3 21 / 08 / 2006 SISTEMA DE CONTROL A DISTANCIA POR MEDIO DE LA LINEA TELEFONICA Figura 5.3 Circuito principal Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica La distribución de puertos del PIC se hizo de la siguiente manera: PORTB: - RB[4...7]: Entrada-salida; bus de datos entre dispositivos y el PIC-16F84A. - RB3: Salida; envía señal de ocupación de línea telefónica. - RB1: Entrada; recibe una señal constante de valor alto con la cual se compara la señal de entrada del pin RB0 (PIN_COMP). - RB0: Entrada; recibe interrupción externa. El programa interno del PIC, se encarga de analizar el origen de tal interrupción. PORTA: - RA0: Salida; elige al CM8870 (IC7) y conecta el bus de datos a sus salidas. - RA1: Salida, elige a al 4066 (IC5) que conecta a la ISD1420 (IC6) al bus de datos para controlarla. - RA2: Salida; elige el 4042 (IC8) y conecta bus de datos a su entrada. - RA4: Entrada; recibe pulso que indica que el IC7 recibió un DTMF. Adicionalmente se dejo un jumper JP2 que permite resetear al IC4, para fines de depuración. RB3, al estar en nivel alto, satura el transistor Q2 y el relé K5 se activa ocupando la línea telefónica como se menciono anteriormente. La misma señal activa un LED verde conectado a JP3 que indica que hay una conexión o que se esta ocupando la línea telefónica. La compuerta IC3C, cuando esta en 0 lógico, interrumpe al IC4 a través de RB0. Para comprobar la interrupción, el PIC hace una comparación con ayuda de la señal de RB1 mediante la siguiente lógica: Si hay un “ring” presente el la línea telefónica, RB0 estará a nivel bajo y RB1 en nivel alto, de lo contrario ambos permanecerán en nivel alto. Esto se aprecia mejor de la siguiente forma: - 1 1 = No hay interrupción presente - 0 1 = Interrupción por detector de ring. El comportamiento interno del PIC-16F84A, es producido, en su totalidad, por el software que lo controla (ver Apéndice A.j). La paquetería utilizada para elaborar el software es el ensamblador MPLABv7.20 de Microchip, y con el IC-PROG 1.05C se programo el PIC. El circuito del programador utilizado para escribir el software en el PIC se puede consultar en el Apéndice A.k. 5.3. Circuito de potencia El circuito de potencia consta de 4 relés K[2...5] (ver Apéndice Sección A.l), que son manejados por el IC8 4042, que es un circuito de cuatro compuertas D tipo latch (ver Apéndice Sección A.m). Cuando el latch es habilitado a través de un pulso (1 lógico), en E0, la salidas Q0...Q3 del latch reflejan los valores del bus de datos conectado a la entradas D0...D3. Cuando el latch se inhabilita, con un 0 lógico, el ultimo valor ingresado al latch es mantenido por sus salidas Q0...Q3; de esta manera se polariza los transistores conectados a las salidas Q0...Q3, activando los relés K[2...5], según sea el ultimo valor ingresado a las compuertas latch. De esta forma se mantiene el último estado de los dispositivos on/off. Como el latch 4042 memoriza el estado de los dispositivos on/off hasta que el suministro eléctrico deje de estar presente, el software de control del sistema debe actualizar el último estado de los dispositivos on/off al energizarse el sistema de control. Es por ello que se debe mantener una copia en la EEPROM del PIC-16F84A del ultimo estado de los dispositivos on/off. Los relés se comportan como interruptores y pueden manejar corrientes de hasta 10A a 120Vac o 12A a 120Vac según el tipo de relé que sea empleado. El Circuito de potencia se muestra detalladamente en la figura 5.4. 74 S iste m a d e co n tro l a d ista n cia p a ra vivie n d a s p o r m e d io d e la lín e a te le fó n ica 7 5 21 / 08 / 2006 SISTEMA DE CONTROL A DISTANCIA POR MEDIO DE LA LINEA TELEFONICA Figura. 5.4 Circuito de potencia Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica El circuito sugerido, con los componentes ya incluidos en la tarjeta impresa, se puede observar en el Apéndice A.n. 5.4. Mensajes de voz almacenados en la memoria de audio Ellos deben ser reproducidos con la subrutina play_isd, contenida en el programa de control del PIC y son los siguientes: - SILENCIO (*) 1 - SILENCIO (*) 2 - “NUMERO” 3 - “INCORRECTO” 4 - “INGRESAR” 5 - “DISPOSITIVO” 6 - “LISTO” 7 - “REPETIR” 8 - “DESACTIVADO” 9 - “ACTIVADO” 10 - “CLAVE” 11 - “CAMBIAR” 12 - “SALIR” 13 - “CONFIGURAR” 14 - “ERROR” 15 - “CONTROL DE” 16 - “VER ESTADO DE” 17 - “BUS DCE” 18 - “UNO” 19 - “DOS” 20 - “TRES” 21 - “CUATRO” 22 - “CINCO” 23 - “ASTERISCO” 24 - “NUMERAL” 25 - “EXTERNO” 26 - “CONECTAR” 27 - “RINGS” 28 - “TELEFONICO” 29 - “ALARMA” 30 - “BIENVENIDO” 31 (*) Estos contienen solamente silencio. Los mensajes de audio están en formato WAV y son grabados con el circuito mostrado en el Apéndice A.o. 6. Pruebas y Evaluación de Resultados Las pruebas fueron realizadas tal como se describió anteriormente, siguiendo todos y cada uno de los pasos que se mencionaron para verificar que efectivamente el circuito, el sistema de control a distancia, funcionara de acuerdo a lo establecido. 76 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica Primeramente se alimentó el circuito con un voltaje de 14Vcd suministrado por un eliminador que proporciona 300mA de corriente neta, suficiente para el funcionamiento del circuito aún conectando dos dispositivos extra que utilizaran este suministro. Seguido de esto se posicionó el interruptor S1 (selector de modo), en el modo de control local para revisar el sistema en esta modalidad. Se habilitó el circuito mediante el interruptor S2 (simulador de rings), pulsando para producir los 4 “rings” requeridos por el sistema. Los mensajes de voz no fueron escuchados debido a que cuando se maneja el sistema de modo local el conector J2 se desconecta del transformador TF1 y es imposible, de esta forma, escuchar la señal de audio. Sin embargo, la verificación del funcionamiento del circuito se realizó con ayuda del LED rojo JP4 que indica cuando el PIC está a la espera de una instrucción, que por lo regular es cada que un mensaje es reproducido. Continuando con el proceso, se ingresó la clave de cuatro números de acceso al sistema lo que resultó exitoso; se comenzó a navegar por los menús siendo el menú de cambiar clave (tecla de no. 4), el primero en ser ingresado. Ya dentro de este menú, se siguió el procedimiento correspondiente para establecer una clave diferente a la programada por diseño, lo que se llevó a cabo de una forma rápida y muy sencilla; al terminar se presionó la tecla de numeral (#) para salir de este menú a lo que el sistema respondió satisfactoriamente. Una vez fuera del menú cambiar clave, se dispuso a entrar en el menú configurar rings (tecla de no. 3), para establecer ahora un nuevo número de timbrados que deberá esperar el sistema para comenzar a funcionar; de la misma forma sencilla se ingresaron la nueva cantidad de “rings” a esperar para contestar un llamado y nuevamente se presionó la tecla numeral para salir del menú. La verificación de los dispositivos en el menú ver estado de dispositivos (tecla de no. 2), no fue llevada a cabo debido a la falta de audio en esta modalidad, por lo que se procedió a salir del menú principal y finalmente del sistema, ambas cosas presionando la tecla numeral como ya se ha especificado. De nueva cuenta se procedió a simular la cantidad de timbrados, pero esta vez se simuló el nuevo número de “rings” que anteriormente se había estipulado, lo que resulto completamente exitoso. Se ingresó de forma satisfactoria la nueva clave que se había establecido. Habiendo verificado el correcto funcionamiento de ambos menús, se procedió de manera inmediata con el menú cuya función es el punto principal de este proyecto, el menú control de dispositivos. De manera previa fueron conectados a los distintos relevadores los dispositivos a accionar que constaron de: Dos focos convencionales, un ventilador de 12Vcd y una radiograbadora convencional. Se conectó una línea de 127Vac a los relevadores correspondientes después se conectaron los dos focos a los relés 1 y 2 respectivamente; se conectó una línea de 12Vcd proveniente del mismo circuito al relé 3 y se conectó el ventilador a este mismo de la manera correspondiente. Se conectó finalmente la radiograbadora al relé 4 y una de las líneas de la radiograbadora y de los dos focos se conectaron directamente a la alimentación de 127Vac. El menú control de dispositivos es accesado con la tecla del no. 1 en el menú principal. Una vez ingresado a este menú se prosiguió según lo establecido con el encendido y apagado de los dispositivos. Primeramente se seleccionó el número de dispositivo a activar, que en este caso fue el número 1, para lo cual se presionó la tecla del no. 1 y seguido de esto se activó presionando nuevamente la tecla 1 lo que resulto completamente exitoso, pues el foco instalado en este relé se encendió. Después se procedió a apagar el dispositivo, y presionando nuevamente la tecla 1 y para apagarlo la tecla del no. 0, el foco se apagó. De la misma manera se realizaron las pruebas para los otros dispositivos solamente presionando la tecla del dispositivo a accionar y presionando la tecla no. 1 para encenderlos o bien la tecla de no. 0 para apagarlos. Las pruebas se hicieron de forma independiente obteniendo siempre el mismo resultado. Ya habiendo terminado la revisión se presionó la tecla numeral para salir del menú control de dispositivos, nuevamente se presionó para salir del menú principal y de nueva cuenta se presionó para salir del sistema lo cual resultó satisfactorio. 77 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica Con todo esto fue posible corroborar el buen funcionamiento del sistema en el modo de control local, sólo restaba verificar el funcionamiento en el modo de control remoto a lo que se procedió de forma inmediata. Una vez verificado el correcto funcionamiento en modo local se comenzó con la revisión del sistema en el modo de control remoto, para ello se posicionó el interruptor S1 de forma inactiva para habilitar esta modalidad además de que fue necesario el uso de un teléfono público para la revisión de este modo. Una vez ya en el teléfono (en la calle), se procedió a marcar el número telefónico de la vivienda donde se encontraba el aparato y ya entrada la llamada, se mantuvo a la espera de la nueva cantidad de timbrados establecidos anteriormente a lo que el sistema respondió de forma correcta. Se ingresó la nueva clave y en esta ocasión si fue posible escuchar el mensaje enviado por el sistema, aunque no de la manera esperada pues el mensaje fue reproducido con algunas alteraciones pero sin provocar errores de ningún tipo por lo que se decidió proseguir con la revisión. En esta ocasión se ingresó en el menú de ver estado de dispositivo a lo que el sistema respondió pero no de la forma esperada pues los mensajes seguían siendo reproducidos de manera alterada; aún así fue posible escuchar el estado actual de los dispositivos, que para los cuatro siempre fue desactivado, ya que efectivamente los cuatro se encontraban apagados, y con esto se verificó el correcto funcionamiento de este menú. Después de haber hecho la revisión del menú ver estado de dispositivo, se presionó la tecla numeral para salir de este y dar paso al punto más importante y esperado de este trabajo: El control de dispositivos a distancia. Se ingresó entonces el número 1 en el menú principal y después de escuchar el audio del sistema, se procedió a seleccionar el dispositivo a accionar, se presionó la tecla de no. 2 para accionar este dispositivo y después de presionó la tecla de no. 1 para encenderlo a lo que el sistema respondió exitosamente; nuevamente se presionó la tecla no. 2 y seguido se presionó el no. 0 para apagar el dispositivo y todo resulto correcto. De esta misma manera se estuvo alternando entre los cuatro dispositivos, encendiéndolos y apagándolos y el resultado siempre fue el mismo, todo un éxito. Todo esto fue verificado vía radio (walky-talky), con la ayuda una persona más, además de que al final se dejaron encendidos dos de los cuatro dispositivos para el “chequeo” final, lo fue corroborado posteriormente al arribo a la vivienda. Para terminar con la revisión de este menú y del sistema completo, se presionó la tecla numeral para salir del menú actual, se presionó nuevamente para salir del menú principal y por última vez para apagar le sistema. A todos esto el sistema respondió correctamente y al final se pudo escuchar un sonido específico de cierre de circuito con lo que se dio por terminada la llamada. Ya en la vivienda sólo se procedió a hacer un último intento de revisión, pero en esta ocasión se llevó a cabo con la ayuda de un teléfono celular a lo que el sistema respondió y actuó de la misma forma que con el teléfono público y fue con esto que se dio por terminado el proceso de verificación del correcto funcionamiento del sistema de control a distancia por medio de la línea telefónica. 6.1. Evaluación de resultados Como se puede ver en el texto anterior, el sistema de control a distancia es exitoso en cuanto a su operación, además de ser definitivamente funcional y práctico. En lo que respecta al audio no existe mayor complicación, sin embargo, se consideró que la existencia de ciertas instrucciones de acceso y manejo del sistema podría ser motivo de juego o de una indebida utilización del sistema de control, además el hecho de escuchar los mensajes es una clara señal de que no habría nadie en la vivienda lo que se puede prestar a situaciones propicias para inseguridad, razón por la cual se decidió nulificar la existencia de audio en este prototipo; no por ello debe pensarse que el circuito puede prestarse de manera inevitable a este tipo de circunstancias, definitivamente no, ya que para poder acceder al control total del mismo es necesario, de manera estricta, ingresar la clave de acceso, el punto es que con la nulificación de audio se proveé cierta protección tanto al circuito, como a los dispositivos y a la vivienda. Por lo que resta podemos estipular de manera concreta que el sistema funciona 78 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica correctamente, tanto en la modalidad local como en la modalidad remota, y es altamente implementable en cualquier vivienda. 7. Comparación de Costos Se plantea en esta sección una comparación en cuanto a precio y costo del sistema de control a distancia propuesto con otros sistemas existentes en el mercado. La comparación se realizó entre un sistema domótico de proporción media, un sistema de control a distancia con seis salidas a dispositivos y este sistema de control a distancia. Es preciso señalar que los dos primeros son sistemas extranjeros ya que este tipo de productos no se producen en nuestro país, ambos son europeos (Españoles para se exactos), y se comercializan en México vía Internet o por algunos distribuidores que en la actualidad ya se encuentran afiliados a estas empresas. La relación de precios se muestra a continuación: SISTEMA QUE OFRECE? EXTRAS COSTO TOTAL Viva DOMÓTICA Kit SEGURMax (Panel telefónico de control, tres sensores de presencia, accesorios) $3117.50 Kit POWERMax (Detector de humedad, de humo, de cirre de puertas y ventanas; control de iluminación y persianas con dimers por domótica X10) $5785.50 Control de cámaras SPEEDDomo (Panel de control de cámaras, cámaras minidomo, software para PC) $8526 Gastos de envío: 10% del monto total Instalación $1500 $20821.90 CEBEK Telemando telefónico Circuito con disponibilidad de conexión de seis dispositivos y respuesta mediante mensajes de voz; todo controlado vía telefónica $5983 Circuitos de control auxiliares $1200 Gastos de instalación $1200 $8383 ** Sistema de control a distancia por medio de la línea telefónica ** (Propuesta) Aparato de control telefónico con disponibilidad de conexión de cuatro dispositivos, respuesta mediante mensajes de voz (opcional), y eliminador de corriente $3800 Circuitos de control auxiliares $600 Dispositivos actuadores $700 Instalación $1700 $6800 Tabla 2. Cuadro de comparación de costos En la opción del sistema domótico de “VIVA” fue necesario omitir muchas de las opciones existentes en esta área, sin embargo fueron incluidas aquellas que se consideraron básicas en la implementación de estos sistemas, aclarando que se estimó el costo con la suposición de que se posee una computadora, de lo contrario habría que tener en cuenta también este aspecto. En cuanto al sistema de telemando de CEBEK, hay que notar que sólo se da el costo del circuito, es decir, el costo de la tablilla y elementos correspondientes; además hay que considerar el hecho de que necesita un “cascarón” o algún protector, esto claro dependiendo de la aplicación, aunque no deja de ser un costo extra. Los circuitos auxiliares son opcionales, así mismo los gastos de instalación son variantes dependiendo de la habilidad y capacidad del instalador o de si se paga para ello, no por ello dejan de ser considerados como un costo adicional. En el caso del sistema de control a distancia hay que observar que se habla de un “aparato”, esto es porque no sólo se habla del circuito, como en el caso del telemando CEBEK, sino que se refiere a un 79 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica circuito que trae su “cascarón” o cubierta de plástico, además de la inclusión de un eliminador de corriente para su conexión a la línea de alimentación. Esto y el costo de instalación se tomó en cuenta considerando la posibilidad de, en un momento dado, lucrar con esta propuesta; más sin embargo no en términos reales, porque aunque es completamente funcional y altamente implementable, es aún experimental, aunque no por ello se descarta la posibilidad. En lo que se refiere a los circuitos auxiliares y actuadores, al igual que en el telemando CEBEK, son totalmente opcionales pero hay que hacer notar que se estipularon de esa manera pensando en un nivel medio de implementación en una vivienda, en cuanto al sistema de control concierne. Se puede observar que el sistema de control propuesto es una alternativa que implica un ahorro económico considerable en comparación con las opciones existentes en el mercado, aún tomando en cuenta elementos adicionales como circuitos auxiliares e instalación. Cabe señalar que las estimaciones se realizaron tomando en cuenta aspectos básicos y las opciones más económicas y rentables. 8. Alcances y Limitantes En esta sección se hará mención, como principio de cuentas, a las limitantes que implica el sistema citado en este trabajo. Evidentemente, como todos los sistemas electrónicos y todos los sistemas que implican el control remoto de actuadores y/o aparatos, esta propuesta cuenta con ciertas desventajas y limitantes. Entre estas se encuentran el hecho de que, por diseño, sólo pueden controlarse cuatro dispositivos y esto lo pone en desventaja ante los sistemas domóticos actuales; además puede citarse también el hecho de que no se tiene un conocimiento cierto y exacto de que el sistema no puede determinar de manera precisa si existe alguna falla o bien, si es que el circuito tiene algún problema en cuanto a hardware. Esto es importante ya que debe tenerse la seguridad de que lo que se está empleando funcione de acuerdo a lo especificado y no va a causar problemas mayores que en su momento no se puedan solucionar puesto que no se estaría ahí para hacerlo. De manera resumida, se pueden mencionar las desventajas y limitantes de la siguiente manera: La cantidad limitada de dispositivos a controlar. La incertidumbre de las acciones realizadas así como del funcionamiento del circuito. La memorización de cada menú y su manejo. El posible requerimiento de instalaciones extra en la vivienda pudiendo afectar las ya existentes. Como se puede observar, las desventajas realmente no son significativas, esto se debe a que el hecho de utilizar este sistema es sólo como adquirir un aparato electrónico más, lo que no acarrea ningún problema significativo. Con lo que respecta a las ventajas y alcances se puede citar el aspecto económico en cuanto a la adquisición además del ahorro de energía, entre otras más. Podemos mencionarlas, entonces, de la siguiente manera: Una alternativa económica en comparación de los sistemas automatizados actuales. Ahorro moderado de energía. Ahorro de tiempo en cuanto actividades. Simulación de presencia en la vivienda. Acceso restringido al sistema. Capacidad de implementación en cualquier vivienda u oficina. 80 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica La posibilidad de realizar actividades de manera semiautomática de forma remota. Este último punto es interesante, ya que no sólo se pueden conectar aparatos de diferentes voltajes, sino que además es posible accionar dispositivos mediante los cuales se controlen tiempos (temporizadores) o se activen sistemas más complejos para funcionar de manera independiente pero siempre con la capacidad de desactivarlos en el momento que se desee. No debe descartarse la implementación de esta propuesta a nivel industrial ya que, aunque no representa para nada un futuro en cuanto a la automatización industrial, podría ser empleado en empresas para tener un control independiente de un número determinado de oficinas o bien tener la posibilidad de un paro automático de procesos de emergencia mediante una vía alterna. Puede verse que el sistema posee más ventajas que desventajas, lo que lo hace una alternativa para los sistemas domóticos automatizados que actualmente comienzan a ser difundidos; además de una opción altamente viable para implementación. 81 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica CONCLUSIONES Para poder lograr que el sistema funcionara fue necesario hacer un estudio minucioso del software de control y posteriormente modificaciones y arreglos al mismo; es un programa extenso y muy elaborado y realmente resulto un tanto complicado y lento el procedimiento, pero finalmente fue posible su arreglo y su puesta en marcha. Igualmente su construcción fue laboriosa y lenta pero sin poder obtener el resultado esperado al momento de hacer funcionar el circuito, por lo que también fue necesario analizarlo, verificar el arreglo y hasta rearmarlo para lograr que funcionara cual debía hacerlo lo cual se logró de manera satisfactoria. El Sistema de control a distancia por medio de la línea telefónica es definitivamente una alternativa para actividades y labores que no requieren de un alto grado de control y/o automatización, es completamente funcional y altamente factible su aplicación en viviendas de cualquier tipo. Es económico, fácil de usar y de implementar por lo que probablemente, en un futuro cercano, la utilización de este tipo de tecnología será tan cotidiano como el uso del teléfono, por lo que no sería tan aventurado pronosticar un éxito total tanto por su concepción como por su posible implementación en los hogares. Es importante hacer la aclaración que el diseño base sobre el cual fué realizado el circuito del sistema de control es obra de Boris Estudiez de la Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Córdoba en Argentina, con lo que el desarrollo de esta tesis no pierde ningún mérito, porque si bien se tomó como referencia este otro diseño, la construcción del circuito, el análisis del programa de control así como las modificaciones hechas al mismo hacen que el trabajo retome verdadera importancia porque no sólo se hizo funcionar adecuadamente, sino que además se implementó satisfactoriamente y ese, definitivamente, es mérito propio. Reflexión Por último quisiera comentar que a lo largo de la carrera pude darme cuenta de que no siempre las cosas son como se ven ó como nos dicen que debería ser, la mayor parte del tiempo las actividades realizadas en los salones de clase y en los laboratorios tendían a tomar una dirección diferente de la esperada, ya sea con respecto a la actitud del profesor o bien en cuanto a los circuitos y prácticas realizadas. Esto lo comento porque para la realización de este trabajo fue necesario tomar una base ya existente, como ya lo había mencionado antes, y es preciso entender que basarse en algo para desarrollar algún proyecto ó trabajo, en ningún momento quiere decir copiar esa base. Hago mención de todo esto porque durante el desarrollo de este propuesta fue necesario hacer cierta cantidad de modificaciones al circuito original con lo que se logro hacer que funcionara de manera correcta, pero no fue sino hasta que se realizaron estas modificaciones que se obtuvieron resultados satisfactorios y el sistema pudo realizarse e implementarse, y así este trabajo adquirió un fuerte respaldo en cuanto a la propuesta y un valor incalculable para el realizador. Siempre hay que adentrarse más y más en aquello que nos gusta, si es que en verdad nos interesa, y hay que tener en cuenta que no siempre las cosas estarán a la vista, muchas de esas cosas es necesario buscarlas o inventarlas para que aquello que queremos lograr se cumpla en verdad. Y cuando se sienta que ya no se puede más, hay que tomarse una tiempo libre, tomar algo, leer un libro o cualquier cosa, platicar con alguien, dar un paseo y después de un buen, pero buen rato retomar todo con decisión y nueva entrega. No siempre es fácil, pero cuando se obtiene ese resultado tan deseado y esperado, después de tanto intentar e intentar y fallar y fallar y al final lograrlo, es una de las cosas más satisfactorias de esta vida. 82 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica REFERENCIAS Referencias bibliográficas 1. José Manuel Huidobro Moya. “Manual de Telecomunicaciones”. Alfaomega – Ra-Ma. 2004. México, D.F. 2. Louis E. Frenzel. “Sistemas Electrónicos de Comunicaciones”. Alfaomega. 2005. México, D.F. 3. Enrique Herrera Pérez. “Comunicaciones Vol. 2, Comunicación digital y ruido”. LIMUSA. 2002. México, D.F. 4. José Manuel Huidobro Moya. “Manual de Telefonía; Telefonía fija y móvil”. Paraninfo. 1996. España. 5. Katsuhiko Ogata. “Ingeniería de Control Moderna”. Prentice – Hall, Hispanoamericana, S.A. 1985. México, D.F. 6. Roberto Canales Ruiz – Renato Barrera Rivera. “Análisis de Sistemas Dinámicos y Control Automático”. LIMUSA. 1980. México, D.F. 7. 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España 134 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica Paginas Web consultadas //stk.freeshell.org //www.sapiensman.com/control_automatico //www.sapiensman.com/control_automatico/control_automatico6.htm //www.itlp.edu.mx/publica/tutoriales/analisis/13.htm //academic.uprm.edu/lrosario/page/4055_clases/automatico.htm //www.teoveras.com.do/Origenes%20Telecoms.htm //www.domoticaviva.com/presente.htm //www.casadomo.com/noticiasDetalle.aspx?c=14&m=21&idm=21&pat=20&n2=20 //www.domodesk.com/content.aspx?co=51&t=21&c=43 //caeti.uai.edu.ar/boletin/03/05/01/38.asp //jamillan.com/v_domotica.htm //www.monografias.com/trabajos14/domotica/domotica.shtml //www.datasheet4u.com/ //www.winbond-usa.com/products/isd_products/chipcorder //www.microchip.com //www.consulintel.es/html/Tutoriales/Articulos/rdsi.html //www.osiptel.gob.pe/glosario //www.monografias.com/trabajos14/celularhist/celularhist.shtml 135 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica APÉNDICE 83 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica Definiciones de siglas CAD. Computer Assisted Design. Diseño Asistido por Computadora. CAM. Computer Assisted Making. Fabricación Asistida por Computadora. DTMF. Dual Tone Multi Frecuency. Multifrecuencia de Doble Tono. EEPROM. Electrically Eraseable and Programable Read Only Memory. Memoria de Solo Lectura electricamente borrable y programable. IC. Integrated Circuit. Circuito Integrado. IP. Internet Protocol. Protocolo de Internet. LED. Light Emisor Diode. Diodo Emisor de Luz. PBX. Private Branch Exchance. Intercambiador de Derivación Privado ó Comutador Telefónico Privado. RDSI. Red Digital de Servicios Integrados. RTC. Red Telefónica Conmutada. SMS. Short Message Service. Servicio de Mensajes Cortos. STP. Shielded Twisted Pair. Par Trenzado Resguardado. TDM. Time Dividing Modulation. Modulación por División de Tiempo. UTP. Unshielded Twisted Pair. Par Trenzado No-resguardado. 84 POrarionar Semiconducior LM78XX Series Voltage Regulators General Description The LIM 78XX series of three terminal regulators is available with several fixed output voltages making them useful in a wide range of applications. One of these is local on card regulation, eliminating the distribution problems associated with single point regulation. The voltages available allow these regulators to be used in logic systems, instrumenta- tion, HiFi, and other solid state electronic equipment Al- though designed primarily as fixad voltage regulators these devices can be used weith external components to obtain ad- justable voltages an] currents. The LIM78%% series is available in an aluminum TO-3 pack- age which will allow ovar 1.04, load current if adequate heat sinking is provided. Current limiting is included ta limit the peak output current to a safe value. Safe area protection for the cutput transistor is provided to limit intemal power dissi- pation. Ifintemal power dissipation becomes too high for the heat sinking provided, the thermal shutdown circuit takes ower preventing the 16 from overheating. Considerable effort was expanded to make the LM78XX so- ries of regulators easy to use and minimiza the number cf esternal components. lt is not necessary to bypass the cut- May 2000 put, although this does improve transient response. Input by- passing ls needed only ifthe regulator is located far from the filter capacitor of the power supply. For output voltage other than sv, 12% and 15% the LM117 series provides an output voltage range from 1.2 to 57 Features Output current in excess of 14 Internal thermal overload protection Ho external components required Output transistor safe area protection Internal short circuit current lirrit Available in the aluminum TO-3 package Voltage Range LM7SDSc sy LMM178120 124 LMM7a1 50 15 Connection Diagrams Metal Can Packace TO-3 (K) Aluminum ALIPua — IHPUT— Os rraz Bottom View Order Number LM7405CK, LM7812CK or LMITEISCK 500 NS Package Number KC024 Plastic Package TO-220 (T) durar Ru EMO O PIT e A] Top View Order Number LM7205CT, LM7812CT or LM7S15CT 500 N5 Package Number TO3B A A A A Nr O sJ oj ep nb ay ab ey on se ll eS XX 82 /1 7 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica A.a. IC1 e IC2 Reguladores 7805 y 7812 85 Absolute Maximum Ratings ¡note 3) Maximum Junction Temperature If Military/Aorospace specified devices are required, (K Package) 150 please contact the National Semiconductor Sales Office (T Package) 150 Distributors for availability and specifications. Storage Temperature Range -65 € to +150 E Input Voltage Lead Temperature (Soldering, 10 sec.) (Vo = 5, 12% and 151) 35 10-3 Package K 300 E Intemal Power Dissipation (Note 1) Intemally Limited TO-220 Package T 230 C Operating Temperature Range (Ta) OC to +00 Electrical Characteristics LM78XXC ¡note 2) 0C ñ 316/12) 30 3 a 4 4.01) (2] ¡ea 78 he 1,301 za aonoa 449 130 120M1.201 G64-434P-571(20,401-U5, G6A-474P-5T(20,40)-U5 O LA | 35 -—————————— —= > e H———— 1.88) ma e 2ñ% as | (das (3 | ¿ | for p n EE Ll, 2 | 1.09 — m3 2% A TEE [04] pa] 4 (20) | $ - Eo L 260 5.08 5.08 508 E 36) 20 1.304 (301 MN Latching G6AU-234P-5T-US, G6GALU-274P-ST-US 101 30,2 AD, PT 480% rra, FP oman. 7 ¿Ent + (03) 84122) max Lo = AL | + 3161.12] HL 0 | O .60 60 ca | [027 1,05) | 13 16 =- e 1.301 7a soesog 0 4301 1.300 1.201 G64K-234P-51(40/-US, GGAK-274P-ST(40/US 10,4 202 A | ¿ABS maz. e a sa ¿039 2413) nas. a ¿ pt I 36 23.161.131 Oo 0 1.01) ma (0 102) ad 154 L 1.301 Too 08 13014.2014.200 Terminal arrangermerkts internal connections (Bottom view) pe ma Terminal arrangemenkt? internal connectlons (Bottorn vien) LUCI 1*4 | o Ena Y] Terminal arrangemenkt? internal connectio na (Biotborn vien) 5H) po MD Pe ae Vd AX Terminal arrangermerk internal connections (Botborn vien) 1 1 sm]. pe Msoe_ué 15 y Sa] me 5 = — Mounming holes [Bottom wie) 2,54 4101 Ejgii 1 ¿Obi Rola 127 2.54 (051 110 1.47 1.051 L O51 na 1.47 LOB) Mounting holes [ NE ¿5 1120 25 (10) Fonticen bi dia holas Mounting holes (Balttom viera) 2,54 : Eigre 1 0004)-d le holes ¿75 1.27 105) 137 1,051 127 1051 137 OB Mounting holes ¡Bottom vien] 2.64 1.104 Ten 1 ¡O0didia. holes 1.37 L06h 354 1 1.504 7 LOB 05) 1081 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica 88 MOTOROLA SEMICONDUCTOR TECHNICAL DATA Orderthis document by 4N25:D' BM OS WON uL cua sam 28 8) CiobalOpirisalator 6-Pin DIP Optolsolators Transistor Output The 4254, 4N26, 4N27 and 4428 devices consist of a galliurn arsenide infrared emitting diode optical y coupled to a monolithic silicon phototransistor detector. * Most Economical Optolsolator Choice for Medium Speed, Switching Applications * Neoots or Excoeds Al JEDEC Registered Specifications * Toorder devices hal aro tested and marked per VDE 0884 requirements, tre suffix "Y must be included al end of part number VDE 0884 is a test opiion. Applications * Goneral Purpose Switching Circuits + Interfacing and coupling systems of different potentials and impedances * 1/0 Interfacing « Solid State Relays MAXIMUN RATINGS (Ta =25'C unless otherwise noted) 4N25* 4N23A* * CTR = 20% Min [ [CTR= 10% Min] “Motorola Preferred Devices STYLE 1 PLASTIC Mi 1 STANDARD THRU HÓLE Rating | Simio! | Walue | Limit CASE T304-04 INPUT LEO Reverse Voltage WA 3 Wolte Forward Curent — Continuous IF 60 mis SCHEMATIC LED Power Dissipation (1 Ta = 25 Po 120 rv with Megligible Power in Cutput Detector ¡ 6 Dierate abowe 25% 1.41 mE _ | k OUTPUT TRANSISTOR 2 5 Collector—E mitter Voltage WOEO 30 Wolts 30— 4 Emitter-Collector Voltage eco T Wolte PIM. LED ANCOE Collector—-Bases Voltage WeBo TO Wolte 2 LED CATHODE Collector Gurrent — Continuous le 150 rrita 3. NE. q¿qIAP 4, EMITTER Detector Power Dissipation (1 Ta = 25C Po 150 erat 5. COLLECTOR with Megligible Power in Input LEO á BASE Derate above 25% 1.76 muro TOTAL DEWICE Isolation Surge Voltage(1) VISO 7500 Wacipki (Peak ac Voltage, 60 Hz, 1 sec Duration Total Device Power Dissipation (0 Ta = 25 PO 250 eri Dierate above 25E 2.04 mE Ambient Operating Temperature Range(2) Ta, 55 to +100 " Storage Temperatura Range?) Tstg — 55 to +150 "a Soldering Temperature (10 see, 116” from case) TL 260 "E 1. Isolation surge voltage is an internal device dielectrie brea kdowen rating. Forthis test, Pins 1 and 2 are common, and Pins 4, 5 and 6 are common. 2. Referto Quality and Reliability Section in Opto Data Book for information on test conditiort. Preferred devices are Motorola recommended choices forfuture use and besi overall value. GlbalOptolsolator is a trademark of Motorola, Ine. Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica A.c. OK1 Opto-acoplador 4N25 89 Philips Sarnkonductors PHILIPS Quadruple 2-input NAND Schmitt trigger HEF4093B gates DESCRIPTION The HE-40936 consists of tour Schmitt-trigger circuits, Each circuit tunctions as a bworinput NAND gate with sehmittttrigger action on both inputs. The gate switches at different points for positive and negative-going signals. The difference between the positive voltage (pl and the negative voltage (y) is defined as hysteresis voltage Cy). Dt y T s o 121!7 e O: A 131!8 Al lel [A l [al ( el [el [a [e 1213704,2 Fig.1 Functional diagram. lg ls HEF4093B8 Dz 0; 12731703 Fig.2 Pinning diagram. HEFADIBGBPINE 14-lead DIL; plastic ¡SOT27-1) HEF4093GBDFE 14-lead DIL; ceramic (cerdipi ¡SOT HEFPADIBBTIDE 14-lead SO: plastic (5071108-1) y Package Designator North 4merica Ly pepa my 123714554, 1 Fig.3 Logie diagram (one gate. FAMILY DATA, Ippo LIMITS category GATES see Family Specifications Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica A.d. IC3 Compuertas NAND Schmitt trigger de 2 entradas 90 PA Mma—e] y 46 Hax, La FIN DOT, | Él 1 | a A? + 174 FA Im a : A 1| . . DAo0FP “73 E 5 600 OHH , LIME — | 3 z ss 174 TÍ o o e E z DsgH E | E .á 3 Aa IALP — Ml TATI PH | IALHH La IC ] T E 4 ELECTRICAL CHARACTERISTICS: € FOR 10344H 4,90, MEET IEC 95D > LL DER 1 PIN 1-2 = 133 OHHH Máx. PIH 3-4 = 160 DHHm HANX, TLRNE R4TIO : PIN le 1: Plid-3 = 14-11 LONGITUDINAL BÉL. = 600 MIA. 4 HZ TAN ¿BOAL 10d Bm = “BUE Mz, HIPO «BiS50YAÁC lmá ESEC.: PEL -— SEL, 2 INDUCTANCE ¿B1KHZ, 1WYrma LP: 1 PIH 1-2 = 2,5Hy MIH, 3. INEERTION LOZZ (A 1£H2Z, ÚelBrs PIN 1-2 = 30 48 MAX, 4 FRE. REZPCRER, 1EH25 + B200H2-4K HZ = +—0,150A A RETURN LOZE £REFR. 60 OHM 1 2 200HZ = 30d MIA, P E BaLKHZ = 3008 HIH. B4RHZ = 2ldE HITA, E 57 E. Y E a , eL], tech oe 20.60 | 0 A AO e E cdo Teobnelogr Co. Hd, 00 FELEME en An EFRTY M HET] OF 1 Ha o [rrvTE CA [erro lA DA" REVIZIDHZ | 112760] CPC Pur 15 1 4/ 2| Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica A.e. Hojas de especificación para transformador TF1 91 CALIFORNIA MICRO DEVICES ALAN > p» jp |» p»- Ccmg8870/70C CMOS Integrated DTMF Receiver Features Applications + Full DTMF receiver . PABX * Less than 35mM%W power consumption * Central office * Industrial temperature range * Mobile radio * Lises quartz crystal or ceramic resonators * Remote control * Adjustable acquisition and release times * Remote data entry * 128-pin CIP, 18-pin DIP ElA.), 18-pin SOI, 20-pin * Call limiting PLE * Telephone answering systems + CM8870€ * Paging systems — Power down mode — inhibit mode Buftered 0563 output (PLCGG package only) CmM88706 is fully compatible with Gain Control (450) | Power Conditioning | | Address Euler | | Device Control | E a o o $ $6 6 56 0 $6 6 6h o o D Woca Via Vio Yoco 40 AT AZ A3 M4 AS AB A7 REC "PLAYE PLAYL RECLED 5. PIN CONFIGURATION NC MIC REF Vaso Mic Moca Moca sp + sp. SOC / POIP Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica 96 7.2. OPERATIONAL MODES The 1501400 series have several bulllan operational modes providing maximum functionality with a minimal additional components. The operational modes use the address pins, but are mapped to outside the normal address range. When the two Most Significant Bits (Ms3Bs), A6 and Af, are HIGH, the remaining address signals are interpreted as mode bits and not as address bits. Therefore, operational modes and direct addressing are no! compatible and cannot be used simultaneous!y. There are two important considerations for using operational modes. Firstly, all operations begin imnitially at address 0, which is the beginning address. Later operations can begin at other address locations, depending on the operational mode(s) chosen. In addition, the address pointer is reset to O when the device [s changed from record lo playback but not from playback to record when 44 is HIGH in Operational Mode. secondly, an Operational Mode ¡s executed wen any of the control imputs, PLAYE, PLAYL or REC, goes LOW and the two MSBs are HIGH. This Operational Mode remains in effect until the next LOW-going control input signal, at which point the current addressímode levels are sampled and execuled. 1.2.1. Operational Modes Description The Operational Modes can be used in conjunciion with a mierocontroller, or they can be hardwired to provide the desired system operation. AO — Message Cueing Message Cueing allows the user to skip through messages, without knowing the actual physical addresses of each message. Each LOW pulse causes the internal address pointer to skip to the next message. This mode is used for playback only and typically used with the A4 Operational Mode. A1 — Delete EOM Markers The A1 Operational Mode allows recording messages sequentially and playback as a single message wilh only one EOM. set at he enc of the final message. A2 -— Unused A3 — Message Looping The 43 Operational Mode allows repeating playback a message continuousiy from the beginning of the memory. Á message can completely fill the 15D1400 device and will loop from beginning to end. Pulsing PLAYE will start the playback and pulsing PLAYL will end the playback. Ad - Consecutive Addressing During normal operation, he address pointer will reset when a message is played through to an EOM marker. The Ad Operational Mode inhibits the address pointer reset, allowing messages to be recorded or played back consecutively. When the device [s in a static state: Le., nol recording or playback, momentarily taking this pin LOW will reset the address counter to zero. Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica 97 MICROCHIP PIC16F8X 18-pin Flash /EEPROM 8-Bit Microcontrollers Jevices Included in this Data Sheet: - PIC1I6FS3 - PIC16FS54 PICI6CRAS3 PIC16CR64 Extended voltage range devices available (PICI6LFSX, PICIOLCERSX digh Performance RISC CPU Features: -- Only 35 single word instructions to learn - Allinstructions single cycle except for program branches which are bwo-cycle - Operating speed: DC - 10 MHz clock input DC - 400 ns instruction cycle Pin Diagrams PDIP, SOIC RAZ —» 1 — 18] +—= RA RAS —a [] 2 17] «—> RA RAATOCKI=—=[03 yu 1ts-—oOSCUCLKIN MIR—=[D4 00 15) —* 0SC2ICLKCUT Vos —eDOs am 1411 =— bo (3 mn REOINT—eOó6 3 13] -—e RB7 Rise Or E% 197 a—e res RE2 a—e [] 110 —=- RB5 RES =— [5 10 +—= REA Program Data Data Max. Dowlce Memory RAM EEPROR | Frec words] (bytes) | (bytes) [WIHZ] PIC16FG3 512 Flishn 36 4 10 PIC16FG4 1KFlasn 60 4 10 PIC16CRA3 |512 ROM 36 4 10 ¡PIC16C0R54 | 1 K ROM 65 4 10 -14-bit wide instructions - B8-bitwide data path - 15 special function hardware registers - Elght-level deep hardware stack - Direct, indirect and relative addressing modes - Four interrupt sources: - External RBO/'NT pin - TMRO timer overflor - PORTB<7:4> interrupt on change - Data EEPROIRMA write complete 1000 eraseávrite cydes Flash program memory - 10,000,000 eraseñwrite cycles EEPROR data mem- ory EEPROM Data Retention > 40 years Seripheral Features: 1319 pins with individual direction control High current sink'source for direct LED drive - 25 má sink max. per pin - ¿0 má source max. per pin - TMRO: $-bit timerícounter with 8-bit programmable prescaler Special Microcontroller Features: += + += In-Circuit Señal Programming (ICSPT4 - via two pins (ROM devices support only Data EEPROM prog rarn mina) Power-on Reset (POR Power-Uup Timer (PR TI Osdllator Startup Timer (OST Watchdog Timer (4DT with its owen on-chip RIC oscillator for reliable operation Code-protection Power saving SLEEP mode selectable osdillator options CMOS FlasHEEPROM Technology: += + + + Low-power, high-speed technology Fully static design Wide operating voltage range: - Commercial: 2.0% to 6.0 - Industrial: 2.0% to 6.0 Low power consurn ption: - <2 má typical (1 5%, 4 MHz - 15 1A typical (1 24, 32 kHz - 1 14 bpical standby current (1 24 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica 98 A.i. IC4 Microcontrolador PIC16F84A PIC16F3X FIGURE 3-1: — PIC16F8X BLOCK DIAGRAM 13 Data Bus 5 Flash/ROM 4 Program Counter z EEPROM Data Memory Program Memory PICI6FSVCRASI RAM 512x 14 _ Flle Reglsters A EEPROM PIC16F54/CR84 0 o PICIBFAVCRA qe] FEDATA_ [ex] Dala Memory 1Kx 14 6x8 PIC16F24/CRE4 Program Hed 11 Bus [14 EEADR Instruction reg 5 Direct Addr TMRO RA4/TOCKI 8 e Pomer-up . AS Timer O Ports Instruction Gscllator | Decode 5 EA | start-Up Timer anta Powar-on h- RASRAD mar e Timing Walchdog he RB7:RB1 Generation [>> Timer 1] > e] RBOANT OSCZ/ICLKOUT MCCR vob, ves OSCUCLKIN TABLE 1-1 PIC16F38X FAMILY OF DEVICES Maximum Frequency of Operation (MHZ) Flash Program Memory EEPROM Program Memory — ROM Program Memory — Data Memory (byles) 36 36 Data EEPROM (bytes) 64 64 Timer Modulals) in lerrupl Sources 4 4 110 Pins 13 13 13 voltage Range (Vols) Packages 2.0-6,0 18-pIn DIP, soIc 2.0-6.0 2.0-6.0 18-pIn DIP, 18-pIn DIP, 18-pIn DIP, sol soIc soIc AllNPIGMICro Family devices hawa Power-on Resal, selactabla Waltchdog Timer, selectable code protect and hlgh 16 current capear billty. AN PIC16F8X Family devices use sertal programming with clock pin RB6 and data pin RB7. 2.0-6.0 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica 99 PIC16FSX TABLE 3-1 PIC16F8X PINOUT DESCRIPTION Pin Mame le Type une Description OSC1CLKIN 16 16 sTiCmos Y) |oscillator crystal Inputjexternal clock source Imput. OSCZCLKOLUT 15 15 o — Oscillator crystal output. Connects to crystal or resonator In crystal oscillator mode. In RE moda, OSC2 pin outputs CLKOUT which has 14 The frequency or Os 1, and denotes he Instruction cycle rate. MCLR 4 4 LP sT Master clear (reset) Input'programming voltage Input. This pin ls an active low reset to the device. PORTA Is a bedirectional 1/0 port. RADO 17 17 1/0 TTL Ral 13 18 1/0 TTL RA2 1 1 110 TTL RA3 2 2 1/0 TTL RA4/TOCKI 3 3 1/0 sT Can also be selected to be ine clock Input to ne TMRO timercounter. CutputIs open draln type. PORTB ls a bi-directlonal 1/0 port. PORTB can be sofware pro- grammed for Internal weak pull-up on allimputs. RBOINT 6 E 110 TTLiST UY RBOJNT can also be selected as an external Interrupt pin. RE 7 7 1/0 TTL RB2 8 6 110 TTL RB3 g 9 1/0 TTL RB4 10 10 1/0 TTL Interrupt on change pin. RB5 11 11 1/0 TTL Interrupt on change pin. RB6 12 12 1/0 TTLiST Interrupt on change pln. Serial programming clock. RB7 13 13 110 TTLST Interrupt on change pin. Serial programming data. Wes 5 5 P — Ground reference Tor loglc and 19 pins. WOD 14 14 P — Posllive supply for loglc and 1/0 pins. Legend: 1= Imput O = output 110 = Inpubicutput P= power —= Not used TTL =TTL Input ST = Schmitt Trigger Input Mote 1: This buffer ls a Schmitt Trigger Input wNien configured as the external Interrupt. Z This buftar ls a Schmitt Trigger Input wen Used In serial programming moda. 3 This bufter ls a Schmitt Trigger Input when configured In RG oscillator mode and a CMOS Input olherwlsa. Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica 100 PIC16F3X FIGURE 4-1: ¡REGISTER FILE MAP - PIC16F583/CR33 Flle Address Elle Address ooh | Indirectaddr1 | indirect adar. 0 | son oth TMRO OPTION eh 02h PEL PCL s2hn o3n STATUS STATUS e3n 04h FSR FSR s4n 05h PORTA TRISA ssh 06h PORTB TRISB sn o7h e7h oBh EEDIATA, EECON1 ssh o5h EEADR Eeconmn2 sun DAR PCLATH PCLATH san DBh INTCON IMTCON sen 0ch ach 36 General Mapped Purpose (accas50s) Istars IinBank 0 ¡ mI) 2Fh AFh 30h Bon 7Fh FFn Bank 0 Bank 1 O Unimplemented data memory location; read as '0". Mota 1: Nota physical register. FIGURE 4-2: ¡REGISTER FILE MAP - PIC16F384/CR8d Flla Address Flla Address ooh | Indirectadar.0% | indirect adar. 0% | son o1h TMRO OPTION e1h o2n PCL PL e2n osn STATUS STATUS aan o4n FSR ESR 24h osn PORTA TRISA ash pen PORTE TRISB Ban o7n e7hn pan EEDIATA EECON1 8shn pon EEADR EECONZÓ aah DAn PCLATH PCLATH BAn 6h INTCON INTCON sen och ech 65 General Mapped Purpose (accessas) registers in Bank Q (SRAM) 4 Fn cFn son Don TEN FFR Bank 0 Bank 1 O Unimplemented data memory locatlon; read as '0". Mote 1 Nota physical registar. Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica 101 PIC16F8X TABLE 4-1 REGISTER FILE SUMMARY Value cn Value on all Address | Name Bit 7 Bit 6 Bits Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit O Power-on other resets Reset (Note3) Bank 0 0h INDF Uses contents ol FSA to sddress data memory (nol a physical register - Elo ---- óth TMRO B-bit real-time dlock'counter EXE OXXEX | UU UU 02h PEL Low order 8 bils of he Program Counter (PC) E 03h starus 0 | mp | epi | rro |. TO | roo | oz | me | oc Do0g1 lexx | 0003 quuu dh FS5R Indirect data memory address pointer ( XEXX XXRX | uuu uuu ósh PORTA — — — RA TOC] RAS RAZ RA?1 RAD E MXEX | ---1 ULuU 06h PGRTA REBT RBS RAB5 RBA RB3 RB2 RB1 RBOTNT | oaxaca coc | ur a orh Unimplemented location, reed es '0' - == | ooo ---- o0BRh EEDATA EEPROM data register XXXX XXEX | uUuua uuu 00h EEADR EEPRCIM address regisber XEXX XEXXO| uu uu 04h PELATH — — — Write bulfarfor upper 5 bits of the PC (Y ---0 00d0 | ---0 0000 0Bh INTCON GE EEIE TOIE INTE RBIE TGIF | INTF | RBIF E Bank 1 Boh INDF Uses contents ol FSA to address data memory (nol a physical register - E loro ---- ano | | REPO | INTEDG| T0cS TO0SE psa | ps2 | psi | pso | 19001011 [ 1111 1111 a2h PEL Low order 8 bits of Program Counter (PC) boda pega | ac dao 83h srarus 2 [| me | ore | rro | To | PD | oz | one] oc A A 24h FSR Indirect data memory address pointer 0 XXXX XXEXX | UuUra uuu ash TRISA = | = | = | PORTA data direction register 2221 1111 | ---1 1111 B6h TRISB PORTE data direction register 1111 1111 | 1111 1111 arh Unimplemented location, reed es *0' - -- 2. .--- aBh EECON1 — | — | — | EEIF | WRERR | WIREN | WR | RD ---9 x000 | ---D q000 Bah EECOMNZ EEPRC control register 2 [nota physical register] - Elo ---- 04h PELATH — — — Write bulferfor upper 5 bits of the PC 4 ---9 00d0 | ---0 0000 0Eh INTCON GIE EEIE TOIE INTE | RBIE | TOIF | INTE | RBIF. | 0000 000x | 9000 000u Legend: == unKnewn, vu = unchanged. - =unimplemented read as '0', q = valle depends on condition. Mote 1: The upper byte of the program counter ls not directly access/ble. PCLATH E a slave register Tor PC<12:8>, The contents of PCLATH can betransferred to the upper byte of ine program counter, but the contents of PC<12:5> 5 never trans- terred to PELATH. 2: TneTO ano PO status bits In the STATUS reglster ara nof affected by a MELA rasel. 3 Olfher non power-Up) resets Include: external reset through MITRA and the Watehdog Timer Resat. Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica 102 PIC16F8X TABLE 9-2 PIC16FXX INSTRUCTION SET Mnemonic, Descripilon Cyclos 14-81 Opcode Status | Motas Operands MED Lsp | Affected EY TE-GRIENTEO FILE REGISTER SPERATICONS ADIOWWF 1, dl add Ww arc T 1 Co 111 drrr rrrf| COCZ 12 ANCOWEF 1, dl ARO Y ettA Y 1 oo 0101 darrr Errr E 1,2 CLRF 1 Clear 1 1 00 0001 1£1f ffrrr Z ELRAW - Clear 4 1 0 DOOL. DXEXXO xxx E COMF 1d Ccomplement T 1 00 1001 arrr rrrt Z 1,2 DECF 1d Decrement 1 1 00 0011 arrf frrt Z 1,2 DECFSZ 1, dl DecrementT, Skip IT 0 112] 00 1011 arrr Errr 1,25 INC F 1d Increment 1 1 00 1010 arrr rrrr Z 1,2 IMNSFSZ 1 dl Iincrement 1, SkIp IT O 162] 00 1111 arrr Errr 1,23 ICIRAWWF 1, dl Inclusiva COR We vaithT 1 ca 0100 darrr rrrr E 1,2 MOWF 1d Mowe 1 1 DO —— 1000 arrr rrrr Z 1,2 MOVE 1 Move Vw to 1 1 DO —— 0000 1£1f Trrr NOP - No Oparatlon 1 00 0000 Dxx0 0000 RLF 1d Rotate Lertrinrough Carry 1 00 1101 arrr rrrt c 1,2 RRF 1d Rotate Right Tthrough Carry 1 00 1100 arrr rrrt c 1,2 SUBWE 1, dl Subtract 4 from T 1 oo 0010 arre rcrrr| C.OCZ 1,2 SWAPF 1d Swap nibbles In 1 1 00 1110 arrr rrrr 1,2 XORWE 1d Exclusive OR Welt T 1 Ho 0110 arrr rrrr É 12 BITORIENTEOD FILE REGISTER SPERATIÓONS BcoF 1.b Blt Clear 1 1 01 DObb DIT 11tr 1,2 BSF T.Db alt sett 1 01 D1bb bf Tt1tr 1,2 BTFSCE Tb BltTestT Skip EG lear 112) 01 10bb bTfTr ttrr A BTFSSs Tb Blt Test T, SkIp IT Sel 112) 01. 11lbb brrr rrtrr a LITERAL AND CONTRESL GPERATICGNHS ADO K ado Ilteral and Vw 1 11. 111% XKKHKHH KEHKxX[| EDCc,Z ANDLW K AND Iltaral weth 4 1 11. 1001 KKHKHH KKKKE E CALL k Call subroutine 2 10 DXkXkX KkkKkKK KkKXK CLRWDT - Clear Watchdog Timer 1 vo 0000 0110 0100| TOPD GOTO k Goto address 2 10 1KXXX KkKKkK KkKXx ICALI K Inclusive CA literal vadth 4 1 11 1000 KXKHKHK KkKKKKE E MOVLW — k Move literal ho Wv 1 11 DOXxX KkkKKK KKkKxK RETFIE - Retum from Interruipt 2 go 0000 0000 1001 RETLW Return with literal In y 2 11 DIXX KKKK KKKXK RETURN - Return from subroutine 2 go 0000 0000 1000 SLEEP - Go Into standby mode 1 vo poo o110 o0011| TOPD SUBLW K subliractW* from Illera! 1 11. 110% XKHKHH KEEX|[| EODC.Z XORLW K Exclusive GR Ilteral velth 4 1 11 1010 KKHKHK KKKE E Note 1: When an O register ls modifled as a funcion of ltself (6.0. MOVE PORTE, 1), the value used will be that value presant on the pins themselves. For example, Ifthe data laten 1s'1' Tor a pin configured as Input and ls driven low by an external device, the data well be written Dack weth a *Cr. 2 Míhls Instruction ls executed on the TMRO register cand, “Niere applicable, d = 15, the prescaler “ill be cleared Ifassligned to he Timeró Module. 3 MProgram Counter (PIC ls modifled or a conditlonal test ls true, the Instruction requires two cycles. The second cycle ls executed as a NOR. Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica 103 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica A.j. Software de control del Sistema de Control a Distancia ;Programa principal para manipular el circuito de control de vivienda ;modificado por J. Benito Avila V. para el trabajo de tesis: ;*Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la linea ;telefonica* ;Creado: 18/9/03 ;Modificado: 9/8/06 ;Author: Boris Estudiez LIST P=PIC16F84A #include #include "ctrldist.inc" __CONFIG _PWRTE_OFF & _WDT_ON & _XT_OSC & _CP_OFF ;********************************************************************* ;* INICIO DEL CODIGO DE PROGRAMA * ;********************************************************************* RESET: ORG 0x00 clrf INTCON ;Interrupciones Desactivadas. goto SETUP ;********************************************************************* ;* RUTINAS DE ATENCION A INTERRUPCIONES * ;********************************************************************* RSI: ORG 0x04 bcf INTCON, GIE ;Inhibir toda interrupcion call push_STATUS ;Salvamos registro STATUS y W. call push_w ;RESPETAR ORDEN DE COMPROBACION DE INTERRUPCION. btfsc INTCON, T0IF ;Int. TMR0 Overflow? goto RSITMR0 ;Si, atender int. por TMR0. btfsc INTCON, INTF ;Int. externa? goto int_ext ;Si, determinar tipo de interrupcion. goto end_RSI ;No, salir. int_ext: movlw d'25' ;Esperamos que tensiones se estabilicen call mpause ;en los puertos. btfss UCTINT_PIN ;Interrupcion por BUS DCE ? goto RSI_DCE ;Si, int. por BUS DCE. -> UCTINT_PIN=0. goto RSIR ;No, int. por Detector de RINGS. end_RSI: ;Devolver control a programa. call pop_w ;Reponer W y STATUS. call pop_STATUS retfie ;Devolver control. RSIR: bcf INTCON, INTF ;INTF=0, reponer flag. bsf UCT_STATUS, RINGING ;Intento de llamada. RINGING=1 movlw S10 call set_timeout ;Seteo TIMEOUT en 10 segundos. decf RINGS_LEFT, F ;RINGS_LEFT-- 104 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica movf RINGS_LEFT, F btfsc STATUS, Z ;RINGS_LEFT==0? bsf UCT_STATUS, ANSWERCALL ;Si, ANSWERCALL=1 -> responder llamada. end_RSILL: goto end_RSI ;Devolver control a programa. RSI_DCE: bcf INTCON, INTF ;INTF=0, reponer flag. bsf UCT_STATUS, DCEINT ;DCEINT=1. btfsc UCT_STATUS, RINGING ;RINGING==1??? call unset_timeout ;Si, Sacar TIMEOUT debido a RSIR. end_RSI_DCE: goto end_RSI ;Devolver control a programa. RSITMR0: bcf INTCON, T0IF ;T0IF=0, Reponer flag. BANK_0 movlw 0x06 ;Recordar que TMR0 esta en el banco 0. movwf TMR0 ;Proxima interrupcion en 250 cuentas. decfsz TMR0_AUX, F ;TMR0_AUX == 0?, paso 1 segundo? goto end_RSITMR0 ;No, seguir esperando. movlw d'125' ;Si cargar TMR0_AUX con 125 y decrementar movwf TMR0_AUX ;SECONDS. decfsz SECONDS, F ;SECONDS==0? TIMEOUT? goto end_RSITMR0 ;No, seguir esperando. bsf UCT_STATUS, TIMEOUT ;Si, setear TIMEOUT. btfsc UCT_OPTION, QTIMEOUT ;QTIMEOUT==1? call close_call ;Si, inicializar UCT (RESET). end_RSITMR0: goto end_RSI ;devolver control. ;********************************************************************* ;* RUTINA PRINCIPALES DEL UCT * ;********************************************************************* ;* Notas de programacion: * ;* 1) Banco 0 se supone siempre por defecto, si se cambia a * ;* banco 1 en una rutina, luego al salir, volver a poner a 1. * ;* 2) QTIMEOUT se supone siempre 1, si se pone a 0 en una rutina * ;* luego al salir de rutina volver a poner a 1. * ;********************************************************************* SETUP: BANK_1 ;accedemos al banco 1 de la mem. ram ;Config. Puerto A movlw b'00010000' ;A7-5=X,A4=E,A3=S,A2=S,A1=S,A0=S movwf TRISA ;Config. Puerto B movlw b'00000011' ;B7-4=S,B3=S,B2=S,B1=E,B0=E movwf TRISB ;Conf. OPTION_REG Reg. movlw b'10001111' movwf OPTION_REG ;RBPU=OFF PSA=ON->TMR0 DIV=111, INTEDG=0 FALL EDGE. 105 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica BANK_0 ;accedemos al banco 0 de la mem. ram ;Valor inicial Puerto A ;A0 | A1 | A2 | A3 | Poner Dispositivo en el bus RB4-7: ; 1 | 0 | 0 | 0 |8870 (DTMF DECODER) ; 0 | 1 | 0 | 0 |ISD1420/4016 (Memoria De Voz) ; 0 | 0 | 1 | 0 |4042 (LATCH/DISP. ON OFF) ; 0 | 0 | 0 | 1 |BUS DCE/4016 ; 0 | 0 | 0 | 0 |Ningun Dispositivo. clrf PORTA ;Limpiamos Latch's de puerto A, Salidas=0. ;Valor inicial Puerto B ;Telefono/Linea Desocupado. clrf PORTB ;Limpiamos Latch's de puerto B, Salidas=0 bsf DCEINT_PIN ;DCEINT_PIN=1 -> RB2=1. ;Actualizamos estado de Dispositivos ON/OFF. movlw 0x05 ;W > 4. call ctrl_disp ;Actualizar Latch 4042. Ver ctrl_disp(). ;Borramos registro de estado y opciones del UCT clrf UCT_STATUS ;SKIPMENU=0, QMSG=0, QF_DTMF=0, ISD_SURE_RESET=0. clrf UCT_OPTION bsf UCT_OPTION, QTIMEOUT ;QTIMEOUT=1 -> salir si hay timeout. ;Seteamos variables movlw EE_RINGS call eeprom_read ;W=*EE_RINGS movwf RINGS_LEFT ;Número de RINGS que faltan para contestar llamada ;Activar Interrupcion solo externa por RB0/INT movlw b'10010000' movwf INTCON ;GIE=1, INTE=1 ;********************************************************************* ;* wait_event: Mantiene al UCT a la espera de un LLAMADO o conexion * ;********************************************************************* wait_event: clrwdt ;WDT=0. btfsc UCT_STATUS, ANSWERCALL ;RESPONDER LLAMADO? ANSWERCALL==1?. goto reply_call ;Si!. goto wait_event ;No, Seguir esperando algun evento. ;********************************************************************* ;* RUTINAS DE ATENCION DE LLAMADO DEL UCT * ;********************************************************************* reply_call: BANK_0 call unset_timeout ;Sacar TIMEOUT introducido por RSIR. bcf INTCON, INTE ;NO permitir Interrupcion Externa. bcf UCT_STATUS, RINGING ;RINGING=0 bsf UCT_STATUS, ANSWERCALL ;ANSWERCALL=1 - UCT respondiendo llamada bsf UCT_OPTION, QMSG ;QMSG=1,Desconectar con mensage de aviso 106 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica bsf PORTB, 3 ;RB3=1, Ocupar linea, al circ. selector de modo. movlw S2 call spause ;Esperar aprox. 2 segundos antes de contestar ;Pedimos clave de acceso de 4 digitos. y damos 3 oportunidades. movlw 3 movwf cx ;cx = 3 for_passwd: movlw ISD_INGRESAR call play_isd ;reproducir "INGRESAR" movlw ISD_CLAVE call play_isd ;reproducir "CLAVE" movlw 4 call get_dtmfstr ;Tomar 4 digitos DTMF y almacenar en AX:BX. movlw EE_PASSW_0 ;Comprobamos password. call eeprom_read xorwf ax, W btfss STATUS, Z ;ax==EE_PASSW_0? (digito 3 y 2) goto wrong_pass ;No, passwd incorrecto. movlw EE_PASSW_1 call eeprom_read xorwf bx, W btfss STATUS, Z ;bx==EE_PASSW_1? (digito 1 y 0) goto wrong_pass ;No, passwd incorrecto. goto end_for_passwd ;Passwd Correcto. wrong_pass: movlw ISD_CLAVE call play_isd ;"CLAVE" movlw ISD_INCORRECTO call play_isd ;"INCORRECTO" decfsz cx, F ;Pedir de nuevo clave? goto for_passwd ;Si. Uhh :) end_for_passwd: movf cx, F btfsc STATUS, Z ;Desconectar? cx==0? call close_call ;Si,claves incorrectas. Desconectar :( bcf UCT_OPTION, QTIMEOUT ;QTIMEOUT=0 movlw S2 call getdtmf ;Esperar 2 segundos para DTMF_0. bsf UCT_OPTION, QTIMEOUT ;QTIMEOUT=1 xorlw 0x00 btfsc STATUS, Z ;DTMF_0 recibido? bsf UCT_OPTION, SKIPMENU ;Si, UCT_OPTION/SKIPMENU=1 ;********************************************************************* ;* uct_main_menu_start: Rutina de Menu principal. * ;********************************************************************* uct_main_menu_start: movlw ISD_BIENVENIDO ;Reproducir solo por primera vez: call play_isd ;"BIENVENIDO" 107 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica uct_main_menu: btfsc UCT_OPTION, SKIPMENU ;SKIPMENU==1? goto get_menu_option ;Si, omitir mensages del main_menu. movlw ISD_UNO call play_isd ;"UNO" movlw ISD_CONTROL_DE call play_isd ;"CONTROL DE" movlw ISD_DISPOSITIVO call play_isd ;"DISPOSITIVO" movlw ISD_DOS call play_isd ;"DOS" movlw ISD_VER_ESTADO_DE call play_isd ;"VER ESTADO DE" movlw ISD_DISPOSITIVO call play_isd ;"DISPOSITIVO" movlw ISD_TRES call play_isd ;"TRES" movlw ISD_CONFIGURAR call play_isd ;"CONFIGURAR" movlw ISD_RINGS call play_isd ;"RINGS" movlw ISD_CUATRO call play_isd ;"CUATRO" movlw ISD_CAMBIAR call play_isd ;"CAMBIAR" movlw ISD_CLAVE call play_isd ;"CLAVE" call play_sal_rep ;"NUMERAL SALIR, ASTERISCO REPETIR". ;Tomamos DTMF y ejecutamos lo que corresponda. get_menu_option: movlw S60 ;Tiempo de espera maximo para getdtmf. call getdtmf movwf ax ;ax=DTMF recibido. movf ax, F btfsc STATUS, Z ;ax==DTMF_0 ? goto skip_menu_msg ;Si, des/activar UCT_OPTION/SKIPMENU movlw 0x01 xorwf ax, W btfsc STATUS, Z ;ax==DTMF_1 ? goto ctrl_disp_menu ;Si, ir a control de dispositivos. movlw 0x02 xorwf ax, W btfsc STATUS, Z ;ax==DTMF_2 ? goto disp_stat_menu ;Si, ver estado de dispositivos. movlw 0x03 xorwf ax, W btfsc STATUS, Z ;ax==DTMF_3 ? goto conf_ring_menu ;Si, ir menu de configurar RINGS. movlw 0x04 xorwf ax, W btfsc STATUS, Z ;ax==DTMF_4 ? goto chpassw_menu ;Si, ir a menu de cambio de clave. movlw DTMF_AST xorwf ax, W btfsc STATUS, Z ;ax==DTMF_* ? goto uct_main_menu ;Si, repetir main menu. 108 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica movlw DTMF_NUM xorwf ax, W btfsc STATUS, Z ;ax==DTMF_# ? call close_call ;Si, desconectar UCT. call play_incorrecto ;"NÚMERO INCORRECTO" goto uct_main_menu ;Volver a reproducir el menu principal. skip_menu_msg: btfsc UCT_OPTION, SKIPMENU ;SKIPMENU==0? Desactivado? goto skipmenu_off ;No, desactivar. bsf UCT_OPTION, SKIPMENU ;Si, activar. goto uct_main_menu skipmenu_off: bcf UCT_OPTION, SKIPMENU ;Desactivar. goto uct_main_menu ;********************************************************************* ;* ctrl_disp_menu: menu de control de dispositivos ON/OFF. * ;********************************************************************* ctrl_disp_menu: btfsc UCT_OPTION, SKIPMENU ;SKIPMENU==1? goto get_disp ;Si, omitir descripcion del menu. movlw ISD_INGRESAR call play_isd ;"INGRESAR" movlw ISD_DISPOSITIVO call play_isd ;"DISPOSITIVO" get_disp: ;Esperamos número de dispositivo. movlw S60 call getdtmf movwf ax ;ax=Número de Dispositivo. movf ax, F btfsc STATUS, Z ;ax==0 ? goto wrong_disp ;Si, dispositivo incorrecto. movlw 5 subwf ax, W ;w=ax-5 btfss STATUS, C ;ax < 5 ? goto on_off_disp ;Si, des/activar dispositivo. movlw DTMF_AST xorwf ax, W btfsc STATUS, Z ;ax==DTMF_* ? goto ctrl_disp_menu ;Si, repetir menu. movlw DTMF_NUM xorwf ax, W btfsc STATUS, Z ;ax==DTMF_# ? goto uct_main_menu ;Si, volver a menu principal. wrong_disp: call play_incorrecto ;"NÚMERO INCORRECTO" goto ctrl_disp_menu ;Repetir menu. on_off_disp: movlw S60 call getdtmf ;Esperamos accion a tomar, movwf bx ;activar o desactivar dispositivo? 109 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica movlw 0x01 xorwf bx, W btfsc STATUS, Z ;bx==DTMF_1 ? goto on_disp ;Si, activar dispositivo. movf bx, F btfsc STATUS, Z ;bx==DTMF_0 ? goto off_disp ;Si, desactivar dispositivo. movlw DTMF_NUM xorwf bx, W btfsc STATUS, Z ;bx==DTMF_# ? goto ctrl_disp_menu ;Si, volver a pedir dispositivo. movlw DTMF_AST xorwf bx, W btfsc STATUS, Z ;bx==DTMF_* ? (No tiene sentido repetir) goto ctrl_disp_menu ;Si, volver a pedir dispositivo. call play_incorrecto ;"NÚMERO INCORRECTO" goto on_off_disp ;Pedir de vuelta accion. on_disp: bsf ax, 7 movf ax, W ;w=1000xxxx call ctrl_disp ;activar dispositivo. movlw ISD_DISPOSITIVO call play_isd ;"DISPOSITIVO" movlw ISD_ACTIVADO call play_isd ;"ACTIVADO" goto ctrl_disp_menu ;Repetir Menu. off_disp: movf ax, W ;w=0000xxxx call ctrl_disp ;desactivar dispositivo. movlw ISD_DISPOSITIVO call play_isd ;"DISPOSITIVO" movlw ISD_DESACTIVADO call play_isd ;"DESACTIVADO" goto ctrl_disp_menu ;Repetir Menu. ;********************************************************************* ;* disp_stat_menu: muestra estado de los dispositivos ON/OFF * ;********************************************************************* disp_stat_menu: movlw EE_DISPSTAT call eeprom_read movwf ax ;ax=estado de dispositivos. movlw ISD_DISPOSITIVO call play_isd ;"DISPOSITIVO" movlw ISD_UNO call play_isd ;"UNO" btfss ax, 0 ;Disp. 1 activado ? goto d1_off ;No. movlw ISD_ACTIVADO ;Si. call play_isd ;"ACTIVADO" goto d1_end d1_off: movlw ISD_DESACTIVADO call play_isd ;"DESACTIVADO" 110 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica d1_end: movlw ISD_DOS call play_isd ;"DOS" btfss ax, 1 ;Disp. 2 activado? goto d2_off ;No. movlw ISD_ACTIVADO ;Si. call play_isd ;"ACTIVADO" goto d2_end d2_off: movlw ISD_DESACTIVADO call play_isd ;"DESACTIVADO" d2_end: movlw ISD_TRES call play_isd ;"TRES" btfss ax, 2 ;Disp. 3 activado? goto d3_off ;No. movlw ISD_ACTIVADO ;Si. call play_isd ;"ACTIVADO" goto d3_end d3_off: movlw ISD_DESACTIVADO call play_isd ;"DESACTIVADO" d3_end: movlw ISD_CUATRO call play_isd ;"CUATRO" btfss ax, 3 ;Disp. 4 activado? goto d4_off ;No. movlw ISD_ACTIVADO ;Si. call play_isd ;"ACTIVADO" goto d4_end d4_off: movlw ISD_DESACTIVADO call play_isd ;"DESACTIVADO" d4_end: goto uct_main_menu ;Volver a menu Princial. ;********************************************************************* ;* conf_ring_menu: Menu para configurar el número de rings que * ;* deben pasar antes del que UCT conteste un llamado. * ;********************************************************************* conf_ring_menu: btfsc UCT_OPTION, SKIPMENU ;SKIPMENU==1? goto get_rings ;Si, omitir descripcion del menu. movlw ISD_INGRESAR call play_isd ;"INGRESAR" movlw ISD_RINGS call play_isd ;"RINGS" get_rings: ;Esperamos cantidad de RINGS. movlw S60 call getdtmf movwf ax ;ax=Número de RINGS. movf ax, F btfsc STATUS, Z ;ax == 0? goto set_LOT_RINGS ;Si, setar EE_RINGS = _LOT_RINGS movlw DTMF_AST 111 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica xorwf ax, W btfsc STATUS, Z ;ax = DTMF_*? goto conf_ring_menu ;Si, Repetir Menu. movlw DTMF_NUM xorwf ax, W btfsc STATUS, Z ;ax = DTMF_#? goto uct_main_menu ;Si, Volver a menu Princial. goto set_EE_RINGS ;No, Setear EE_RINGS = ax. set_LOT_RINGS: movlw _LOT_RINGS movwf ax ;ax = _LOT_RINGS set_EE_RINGS: movlw EE_RINGS movwf ex movf ax, W call eeprom_write ;EE_RINGS = ax movlw ISD_LISTO call play_isd ;"LISTO" goto uct_main_menu ;Volver a menu Princial. ;********************************************************************* ;* chpassw_menu: Menu para cambiar clave de acceso en el UCT. * ;********************************************************************* chpassw_menu: btfsc UCT_OPTION, SKIPMENU ;SKIPMENU==1? goto get_chpassw_menu_option ;Si, omitir descripcion. movlw ISD_UNO call play_isd ;"UNO" movlw ISD_CAMBIAR call play_isd ;"CAMBIAR" movlw ISD_CLAVE call play_isd ;"CLAVE" call play_sal_rep ;"# SALIR, * REPETIR" get_chpassw_menu_option: ;Esperamos opcion. movlw S60 call getdtmf movwf ax ;ax=opcion. movlw 0x01 xorwf ax, W btfsc STATUS, Z ;ax == 1? goto set_passwd ;Si, setear nuevo password. movlw DTMF_AST xorwf ax, W btfsc STATUS, Z ;ax = DTMF_*? goto chpassw_menu ;Si, Repetir Menu. movlw DTMF_NUM xorwf ax, W btfsc STATUS, Z ;ax = DTMF_#? goto uct_main_menu ;Si, Volver a menu Princial. 112 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica call play_incorrecto goto chpassw_menu ;Volver a repetir Menu. set_passwd: movlw ISD_INGRESAR call play_isd ;"INGRESAR" movlw ISD_CLAVE call play_isd ;"CLAVE" movlw 0x04 ;Tomar 4 digitos DTMF y almacenar en call get_dtmfstr ;AX:BX. movlw EE_PASSW_0 ;EE_PASSWD_0 = Digito 3 y 4 movwf ex movf ax, W call eeprom_write ;EE_PASSWD_0 = ax movlw EE_PASSW_1 ;EE_PASSWD_1 = Digito 1 y 2 movwf ex movf bx, W call eeprom_write ;EE_PASSWD_1 = bx movlw ISD_LISTO call play_isd ;"LISTO" goto uct_main_menu ;Volver a menu Princial. ;********************************************************************* ;* close_call(): Desconecta al UCT de la llamada actual. * ;********************************************************************* close_call: btfss UCT_OPTION, QMSG ;Reproducir mensages antes de salir? goto end_close_call ;No, salir sigilosamente...shhh! movlw ISD_SALIR ;Si, "SALIR". call play_isd ;antes de desconectar. movlw S2 call spause ;Esperar 2 seg. antes de RESETEAR. end_close_call: goto RESET ;Good Nigth! get_dtmfstr: ;ax y ex se stakea en getdtmf. call push_cx call push_dx clrf ax clrf bx ;BX y AX Almacenan DMTF's recibido. movwf cx ;Número de digitos DTMF a tomar. for_get_dtmfstr: movlw S60 ;timeout en 60 segundos para getdtmf call getdtmf ;W = codigo DTMF recibido. W=0000XXXX addwf bx, F ;bx=DTMF decfsz cx, F ;Tomar otro codigo DTMF? goto get_next_dtmfstr ;Si! goto end_for_get_dtmfstr ;No! cx==0. 113 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica get_next_dtmfstr: ;Prepara [ax:bx] para recibir proximo DTMF. movlw 0x04 movwf dx ;dx=4 número de rotaciones. rotate_4left: ;Desplazo [ax:bx] 4 lugares a la izquierda. bcf STATUS, C ;Limpio CARRY, en proxima rotacion meto C=0. rlf bx, F ;Roto izq. bx y 7 bit se pone en CARRY. rlf ax, F ;Roto izq. ax e introdusco CARRY anterior. decfsz dx, F goto rotate_4left goto for_get_dtmfstr ;Busca proximo DMTF! end_for_get_dtmfstr: ;No hay mas DTMF que obtener. call pop_cx call pop_dx return ;back to caller! ;********************************************************************* ;* play_incorrecto(): reproduce "NÚMERO INCORRECTO". * ;********************************************************************* play_incorrecto: movlw ISD_NUMERO call play_isd ;"NUMERO" movlw ISD_INCORRECTO call play_isd ;"INCORRECTO" return ;********************************************************************* ;* play_rep-sal(): reproduce "NUMERAL SALIR, ASTERISCO REPETIR". * ;********************************************************************* play_sal_rep: movlw ISD_NUMERAL call play_isd ;"NUMERAL" movlw ISD_SALIR call play_isd ;"SALIR" movlw ISD_ASTERISCO call play_isd ;"ASTERISCO" movlw ISD_REPETIR call play_isd ;"REPETIR" return mpause: movwf ex ;ex=W -> Multiplicador. BANK_1 movlw b'11010000' ;TOCS=0,PSA=0,PS2=0,PS1=1,PS0=0. andwf OPTION_REG, F ;OPTION_REG=xx0x0000 bsf OPTION_REG, PS1 ;OPTION_REG=xx0x0010 BANK_0 bcf INTCON, T0IE ;T0IE=0 -> no interrupcion por TMR0. bcf INTCON, T0IF ;TOIF=0 -> Ponemos Flag a cero. wait_mpause: clrwdt movlw 0x83 ;W=neg(0x7D)=neg(d'125')=0x83 movwf TMR0 ;Cargamos TMR0=W 114 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica tmr0_overflow: btfss UCT_OPTION, QF_DTMF ;Salir si hay un Codigo DTMF presente? goto no_dtmf_chk ;No. Ignorar comprobacion de DTMF. btfsc PORTA, 4 ;Hay un codigo DTMF presente en el 8870 ? return ;Si. Salir de funcion. no_dtmf_chk: btfss INTCON, T0IF ;Desbordo el TMR0? goto tmr0_overflow ;No, Seguir esperando. bcf INTCON, T0IF ;Si, Reponemos flag. decfsz ex, F ;ex == 0? goto wait_mpause ;No, seguir esperando. return ;Si, volver. spause: bcf UCT_OPTION, QTIMEOUT ;No resetear al producirse un TIMEOUT call set_timeout ;Producir un TIMEOUT en W segundos. wait_TIMEOUT: clrwdt btfss UCT_STATUS, TIMEOUT ;Ocurrio un TIMEOUT==1? goto wait_TIMEOUT ;No, seguir esperando. (TIMEOUT==0). end_spause: ;Si, volver. TIMEOUT==1. call unset_timeout ;Desactivar interrupcion por TMR0. bsf UCT_OPTION, QTIMEOUT ;QTIMEOUT siempre debe estar activada. return ;back to caller. set_timeout: movwf SECONDS ;Número de segundos para que ocurra el TIMEOUT. BANK_1 movlw b'11010000' ;TOCS=0,PSA=0,PS2=0,PS1=1,PS0=0. andwf OPTION_REG, F ;OPTION_REG=xx0x0000 bsf OPTION_REG, PS2 ;OPTION_REG=xx0x0100 BANK_0 movlw d'125' ;Decrementar SECONDS cada 125 interrupciones movwf TMR0_AUX ;del timer 0. movlw 0x06 ;Producir una interrupcion cada 250 cuentas movwf TMR0 ;o incrementos del TMR0 bsf INTCON, T0IE ;habilitar interrupcion por TMR0 return ;back to caller! unset_timeout: bcf UCT_STATUS, TIMEOUT ;Nos aseguramos que TIMEOUT=0. bcf INTCON, T0IE ;desactivar interrupcion por TMR0. BANK_1 bsf OPTION_REG, PSA BANK_0 return 115 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica ;********************************************************************* ; RUTINAS DE MANEJO DE CIRCUITOS DEL UCT * ;********************************************************************* ;********************************************************************* ;* ctrl_disp(): activa o desactiva dispositivo externo. * ;* I: W=S000xxxx * ;* Donde si S: 1 -> activa dispositivo 0 -> desactiva dispositivo. * ;* y xxxx representa el número de dispositivo a activar. * ;********************************************************************* ctrl_disp: movwf ex ;Dispositivo a activar. BANK_1 ;Configuramos BUS de datos RB4-7 entre dispositivos. ;RB4-7=S -> conectados a latch 4042. movlw 0x0F andwf TRISB, F ;TRISB=0000XXXX BANK_0 clrf cx ;cx bit-0 = Tipo de operacion. 1=Activar/0=Desac. btfsc ex, 7 ;Activar disp. -> S=1? bsf cx, 0 ;Si activar dispositivo. bcf ex, 7 ;Borramos bit-7 de ex. movlw EE_DISPSTAT ;EE_DISPSTAT=0000XXXX call eeprom_read movwf dx ;Estado de dispositivos ON/OFF actual. ;Determinamos que dispositivo activar o desactivar. ;El nuevo estado de los disp. ON/OFF queda en dx. ;if_d4 movlw 4 xorwf ex, W btfss STATUS, Z ; ex==4, Dispositivo 4 ? goto else_if_d3 ; No. btfss cx, 0 ; Activar? goto d4_turn_off ; No. bsf dx, 3 ; D4 Activado. goto end_if_switch d4_turn_off: bcf dx, 3 ; D4 Desactivado. goto end_if_switch else_if_d3: movlw 3 xorwf ex, W btfss STATUS, Z ; ex==3, Dispositivo 3 ? goto else_if_d2 ; No. btfss cx, 0 ; Activar? goto d3_turn_off ; No. bsf dx, 2 ; D3 Activado. goto end_if_switch d3_turn_off: bcf dx, 2 ; D3 Desactivado. goto end_if_switch 116 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica else_if_d2: movlw 2 xorwf ex, W btfss STATUS, Z ; ex==2, Dispositivo 2 ? goto else_if_d1 ; No. btfss cx, 0 ; Activar? goto d2_turn_off ; No. bsf dx, 1 ; D2 Activado. goto end_if_switch d2_turn_off: bcf dx, 1 ; D2 Desactivado. goto end_if_switch else_if_d1: movlw 1 xorwf ex, W btfss STATUS, Z ; ex==1, Dispositivo 1 ? goto end_if_switch ; No, solo actualizar latch 4042. btfss cx, 0 ; Activar? goto d1_turn_off ; No. bsf dx, 0 ; D1 Activado. goto end_if_switch d1_turn_off: bcf dx, 0 ; D1 Desactivado. end_if_switch: ;Grabamos estado de los dispositivos en el memoria EEPROM. ;Si el nuevo estado de disp. es igual al anterior, no ;grabamos en la mem. eeprom, pero si actualizamos latch 4042. movlw EE_DISPSTAT call eeprom_read xorwf dx, W btfsc STATUS, Z ;dx == EE_DISPSTAT ? goto latch_update ;Si. Solo actualizar latch. movlw EE_DISPSTAT ;No. Grabar en eeprom y actualizar latch. movwf ex ;Direccion eeprom y movf dx, W ;Dato a grabar. call eeprom_write latch_update: ;Ponemos estado de disp. en el BUS de datos RB4-7 movlw 0x0F andwf PORTB, F ; PORTB=0000xxxx swapf dx, F ; dx=xxxx0000 movf dx, W ; W=xxxx0000 iorwf PORTB, F ; PORTB[4-7]=dx ;Seleccionamos Latch 4042 para usar con BUS de datos RB4-7 y ;el estado de los dispositivos se transfieren al LATCH. bsf PORTA, 2 ;RA2=1 -> activa entradas de 4042. nop ;Esperamos tiempo de propagacion del 4042 nop ;del orden de nano-segundos. ;Desactivamos Latch 4042 del Bus de datos RB4-7 bcf PORTA, 2 ;RA2=0 -> desactiva entradas de 4042. movlw 0x0F andwf PORTB, F ;PORTB=0000XXXX, Bus de datos a CERO. 117 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica end_ctrl_disp: return ;back to caller! ;********************************************************************* ;* getdtmf(): Espera un codigo DTMF por un tiempo determinado * ;* almacenado en W. Si el codigo dtmf no se recibe en el * ;* tiempo especificado en W, produce una intertupcion * ;* que es manejada por RSITMR0. De lo contrario devuelve * ;* en W el codigo DTMF recibido. * ;* Si QTIMEOUT=0, y el tiempo de espera expira la funcion regresa * ;* W=0xFF, como indicacion que ningun dtmf fue recibido. * ;* I: W = time-out en segundos. * ;* O: W = codigo DTMF recibido. (DMTF 0 se codifica como W=0x00) * ;* Registros stack-eados: ax, ex * ;********************************************************************* getdtmf: call push_ax ; salvamos ax. call push_ex ; salvamos ex. call set_timeout ; seteamos un timeout en W segundos. wait_dtmf: clrwdt btfsc PORTA, 4 ;Hay un codigo DTMF presente en el 8870 ? goto dtmf_recived ;Si, tomar codigo. btfss UCT_STATUS, TIMEOUT ;Se produjo un TIMEOUT==1? goto wait_dtmf ;No, seguir esperando. call unset_timeout ;Si, sacar timeout y retornar movlw 0xFF ;con W=0xFF. goto end_getdtmf ;Salir de funcion. dtmf_recived: ;Codigo DTMF recibido. call unset_timeout ;No permitir timeout en W segundos. BANK_1 ;Configuramos BUS de datos RB4-7 entre dispositivos como entradas. movlw 0xF0 iorwf TRISB, F ;RB4-7=Entradas -> conectado a Q1-4 de 8870. BANK_0 ;Seleccionamos al decodificador 8870 para usar con BUS de datos. bsf PORTA, 0 ;RA0=1 -> saca de alta Z, Q1-Q4 de 8870 nop ;2 uS para que Q1-Q4 salgan de alta impedancia. nop ;(del orden de nano-segundos) ;Leemos codigo DTMF movf PORTB, W ;En 8870 Leo Codigo DTMF de Q1-Q4 andlw 0xF0 ;W=xxxx0000 movwf ax ;ax=W=xxxx0000 swapf ax,F ;ax=0000xxxx ;Quitamos 8870 del Bus de datos RB4-7 bcf PORTA, 0 ;RA0=0 -> pone en alta impedancia Q1-Q4 de 8870. ;Dejamos Bus de datos RB4-7 conf. como salidas. BANK_1 movlw 0x0F 118 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica andwf TRISB, F ;RB4-7=Salidas BANK_0 ;Dejamos banco cero (por convencion) movlw 0x0F andwf PORTB, F ;PORTB=0000XXXX, Bus de datos a CERO. ;El 8870 codifica el DTMF 0 como 0x0A, si se recibe DTMF 0 ;la funcion devolvera W=0. Para preservar naturalidad en numeros. movlw 0x0A xorwf ax, W btfsc STATUS, Z ;ax == 0x0A ? clrf ax ;Si, hacer ax=0. movf ax, W ;W = DTMF recibido. ;Esperamos que el usuario deje de enviar el mismo DTMF. wait_dtmf_end: clrwdt btfsc PORTA, 4 ;El codigo DTMF todavia esta presente? goto wait_dtmf_end ;Si, esperar a que finalize. end_getdtmf: call pop_ax ;reponemos viejo valor de ax. call pop_ex ;reponemos viejo valor de ex. return ;back to caller! ;********************************************************************* ;* play_isd(): Reproduce el mensaje número W almacenado en la * ;* memoria ISD1420, retorna el control al programa cuando termina de * ;* reproducirse el mensaje. * ;********************************************************************* play_isd: btfsc PORTA, 4 ;Hay un codigo DTMF presente en el 8870 ? return ;Si. Salir de funcion. call push_ax call push_bx call push_ex movwf ax ;ax=W -> Número de mensage. ;Permitimos que mpause() retorne imediatamente si hay un DTMF. bsf UCT_OPTION, QF_DTMF ;Si play_isd() retorno de un llamado anterior sin haber esperado ;el EOM de un mensaje (por lo tanto no se reseteo el address ;pointer) esperamos un tiempo ISD_SURE_RTIME para que la isd1420 ;pueda resetear su puntero interno, al dejar de reproducir el mensaje. ;Esto es util cuando se llama a play_isd() y el mensaje anterior ;todavia se esta reproduciendo. ISD_SURE_RTIME depende del ;tama#o en segundos del mayor mensaje almacenado en la ISD1420. ;El reset se produce por hardware debido a que en la isd1420, ;el pin 5 (A4) esta con un pull-down. Ver esquematicos. btfss UCT_OPTION, ISD_SURE_RESET ;ISD_SURE_RESET==1? goto configure_isd ;No, entonces omitir espera. ;Esperar por (ISD_SURE_RTIME * 0xFF) milisegundos. movlw ISD_SURE_RTIME movwf bx 119 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica wait_ISD_SURE_RTIME: movlw 0xFF call mpause decfsz bx, F goto wait_ISD_SURE_RTIME bcf UCT_OPTION, ISD_SURE_RESET ;ISD_SURE_RESET=0. configure_isd: BANK_1 ;Configuramos BUS de datos RB4-7 entre dispositivos. ;RB4=S Conectado a A0 de ISD1420, RB5=S Conectado a /PLAYE de ISD1420 ;RB6=E Conectado a /RECLED de ISD1420, RB7=S Conectado a A4 de ISD1420 movlw 0x0F andwf TRISB, F ;TRISB=0000xxxx=SSSSxxxx bsf TRISB, 6 ;TRISB=0100xxxx=SESSxxxx BANK_0 ;Valor inicial del BUS de datos RB4-7 ;ISD1420: en modo MESSAGE CUEING + CONSECUTIVE ADDRESS movlw b'10110000' ;RB7=RB5=RB4=1 => (A4=1,A0=1, /PLAYE=1) iorwf PORTB, F ;Seleccionamos ISD1420 para usar con BUS de datos. bsf PORTA, 1 ;RA1=1 -> Saca de alta Z a 4016. nop ;Esperamos Tiempos de propagacion. nop ;Elegimos mensage a reproducir en ISD1420. decf ax, F ;AX=W-1 (Ver principio de funcion) loop_msg_select: bcf PORTB, 5 ;RB5=0 -> /PLAYE=0 pone puntero interno ;de ISD en siguiente mensage. movlw d'20' call mpause ;Esperar 20 mS. btfsc PORTA, 4 ;Hay un codigo DTMF presente en el 8870 ? goto end_play_isd ;Si. Salir de funcion. bsf PORTB, 5 ;RB5=1 -> /PLAYE=1 movlw d'20' call mpause ;Esperar 20 mS. Esperar Avance de Ptro. Interno. btfsc PORTA, 4 ;Hay un codigo DTMF presente en el 8870 ? goto end_play_isd ;Si. Salir de funcion. decfsz ax, F goto loop_msg_select ;Quitamos modo MESSAGE CUEING, pero dejamos CONSECUTIVE ADDRESS ;en ISD1420 para que no se resetee puntero interno. bcf PORTB, 4 ;RB4=0 -> A0=0 en ISD1420 movlw d'5' ;Esperar 5 mS call mpause btfsc PORTA, 4 ;Hay un codigo DTMF presente en el 8870 ? goto end_play_isd ;Si. Salir de funcion. 120 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica ;Reproducimos mensage bcf PORTB, 5 ;RB5=0 -> /PLAYE=0 reproduce mensage seleccionado. movlw d'5' ;Esperar 5 mS call mpause bsf PORTB, 5 ;RB5=1 -> /PLAYE=1 ;Esperamos a que el mensage se termine de reproducir. wait_play_msg: clrwdt btfsc PORTA, 4 ;Hay un codigo DTMF presente en el 8870 ? goto set_sure_reset ;Si, Salir de funcion pero con SURE RESET. btfsc PORTB, 6 ;(RB6=/EOM) == 0? goto wait_play_msg ;No, /EOM == 1. Seguir esperando. goto end_play_isd ;Si, /EOM == 0. Salir de funcion. set_sure_reset: ;Si hay un codigo DTMF presente en el 8870 y la ISD esta repro- ;duciendo un mensaje, ponemos ISD_SURE_RESET=1, ;asi en la proxima llamada a play_isd() ;esperamos ISD_SURE_RTIME, y nos aseguramos que la memoria ;ISD1420 sea reseteada, antes de reproducir un mensaje. bsf UCT_OPTION, ISD_SURE_RESET end_play_isd: ;Reseteamos puntero interno de memoria de la ISD1420. ;SOLO valido, si la memoria no esta reproduciendo mensaje. bcf PORTB, 7 ;RB7=0 -> A4=0 en ISD1420. ;Quitamos ISD1420 del Bus de datos RB4-7 bcf PORTA, 1 ;RA1 -> pone en alta Z a 4016. ;Dejamos Bus de datos RB4-7 conf. como salidas. BANK_1 bcf TRISB, 6 ;RB6=S BANK_0 ;Dejamos banco cero (por convencion) movlw 0x0F andwf PORTB, F ;PORTB=0000XXXX, Bus de datos a CERO. movlw d'20' call mpause ;Esperar 20 mS.Por si se usa play_isd() en loop ;QF_DTFM=0. bcf UCT_OPTION, QF_DTMF call pop_ax call pop_bx call pop_ex return ;back to caller! ;********************************************************************* ; RUTINAS DE APOYO INDEPENDIENTES DEL UCT * ;********************************************************************* eeprom_read: BANK_0 movwf EEADR ;Direccion a leer BANK_1 bsf EECON1, RD ;Leer EEPROM 121 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica BANK_0 movf EEDATA, W ;W = EEDATA return ;Back to caller! eeprom_write: BANK_0 movwf EEDATA movf ex, W movwf EEADR BANK_1 bcf INTCON, GIE ;impedir interrupciones. bsf EECON1, WREN ;activar permiso de escritura de eeprom. movlw 0x55 ;start: secuencia de inicializacion. movwf EECON2 movlw 0xAA movwf EECON2 ;end: secuencia de inicializacion. bsf EECON1, WR ;empezar a escribir en eeprom. wait_eeprom_write_time: clrwdt btfss EECON1, EEIF ;escritura finalizada? goto wait_eeprom_write_time ;No, seguir esperando. bcf EECON1, EEIF ;reponer flag. bcf EECON1, WREN ;desactivar permiso de escritura de eeprom. bsf INTCON, GIE ;activar interrupciones. BANK_0 return ;back to caller! ;********************************************************************* ;* pop_*(): Reponen un registro que fue almacenado con push_*(). * ;********************************************************************* pop_ax: movwf TEMPX ;TEMPX=W movf TEMP_ax, W ;W=TEMP_ax movwf ax ;ax=TEMP_ax=W movf TEMPX, W ;W=TEMPX return pop_bx: movwf TEMPX movf TEMP_bx, W movwf bx movf TEMPX, W return pop_cx: movwf TEMPX movf TEMP_cx, W movwf cx movf TEMPX, W return pop_dx: movwf TEMPX movf TEMP_dx, W 122 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica movwf dx movf TEMPX, W return pop_ex: movwf TEMPX movf TEMP_ex, W movwf ex movf TEMPX, W return pop_w: ;pop_w no altera al registro STATUS. swapf TEMP_W, F ;TEMP_W = swap(TEMP_W) swapf TEMP_W, W ;W=swap(TEMP_W) return pop_STATUS: ;pop_STATUS, Restaura STATUS y no afecta el movwf TEMPX ;registro STATUS ni a W. swapf TEMP_STATUS, W ;Ver push_STATUS para entender esta linea. movwf STATUS swapf TEMPX, F swapf TEMPX, W return ;********************************************************************* ;* push_*(): Ponen un registro en el stack. * ;********************************************************************* push_ax: movwf TEMPX ;TEMPX=W movf ax, W ;W=ax movwf TEMP_ax ;TEMP_ax=W=ax movf TEMPX, W ;W=TEMPX return push_bx: movwf TEMPX movf bx, W movwf TEMP_bx movf TEMPX, W return push_cx: movwf TEMPX movf cx, W movwf TEMP_cx movf TEMPX, W return push_dx: movwf TEMPX movf dx, W movwf TEMP_dx movf TEMPX, W return push_ex: movwf TEMPX movf ex, W movwf TEMP_ex movf TEMPX, W return push_w: ;push_w y push_STATUS no modifican el registro movwf TEMP_W ;STATUS. return push_STATUS: movwf TEMPX ;TEMPX=W 123 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica swapf STATUS, W ;W=swap(STATUS) movwf TEMP_STATUS ;TEMP_STATUS=W swapf TEMPX, F ;TEMPX=swap(TEMPX) swapf TEMPX, W ;W=swap(swap(TEMPX))=TEMPX return ;************************************* END ;Fin de programa de control * ;************************************* ; Archivo: ctrldist.inc ; Creado: 18/9/03 ; Author : Boris Estudiez ; Modificado por J. Benito Avila V. ; Modificacion: 9/8/06 ; DESCRIPCION: ; Definicion de Constantes/Macros/Variables para ctrldist.asm. ; ;****************************************************************** ;* Definicion de Macros Generales * ;****************************************************************** #define BANK_0 bcf STATUS, RP0 #define BANK_1 bsf STATUS, RP0 ;****************************************************************** ;* Definicion de "variables estaticas" en EEPROM . * ;* PRIMEROS 15 BYTES RESERVADOS PARA CONF. DEL UCT * ;****************************************************************** ;[0x00 - 0x02] ID DEL DISPOSITIVO: ;ID_2:ID_1:ID_0 = 0x000258 = 600 -> STX600 EEPROM_ADDR: ORG 0x2100 STX_ID_0 equ 0x00 ;ID_0 del dispositivo de 0x58 ;ID_0 = 0x58 STX_ID_1 equ 0x01 ;ID_1 del dispositivo de 0x02 ;ID_1 = 0x02 STX_ID_2 equ 0x02 ;ID_2 del dispositivo de 0x00 ;ID_2 = 0x00 ;[0x03 - 0x05] VERSION DEL FIRMWARE: ;FV_2:FV_1:FV_0 = '0' '8' '1' -> 0.8.1, en ASCII. FV_2 equ 0x03 ;FV_0 del dispositivo de '0' ;FV_0 = '0' FV_1 equ 0x04 ;FV_1 del dispositivo de '8' ;FV_1 = '8' FV_0 equ 0x05 ;FV_2 del dispositivo de '1' ;FV_2 = '1' 124 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica ;[0x06 - 0x0E] CONFIGURACION DEL UCT: EE_RINGS equ 0x06 ;Cantidad de RINGS para atender llamado. de d'4' ;Valor de fabrica: 4 RINGS. EE_PASSW_0 equ 0x07 ;Digito 3 y 2 de la clave de acceso (MSB) de 0x12 ;Valor de fabrica: 1 y 2 EE_PASSW_1 equ 0x08 ;Digito 1 y 0 de la clave de acceso (LSB) de 0x34 ;Valor de fabrica: 3 y 4 EE_DISPSTAT equ 0x09 ;Ultimo Estado de Dispositivos ON/OFF 0000xxxx de 0x00 ;Valor de fabrica: Todos disp. desactivados. ;[0xF - 0x3F] LIBRES. ;****************************************************************** ;* Declaracion de Nombres de Variables en RAM * ;****************************************************************** ax equ 0x20 ;Variable de proposito general bx equ 0x21 ;Variable de proposito general cx equ 0x22 ;Variable de proposito general dx equ 0x23 ;Variable de proposito general ex equ 0x24 ;Variable de proposito general UCT_STATUS equ 0x30 ;Registro de estado del UCT. ;Bit0=RINGING. Intento de llamada. ;Bit1=ANSWERCALL. Respondiendo llamada. ;Bit2=DCEINT. Interrupcion por DCE. ;Bit3=TIMEOUT. Ocurrio un time-out. ;(se debe borrar antes luego de ser usada). UCT_OPTION equ 0x31 ;Opciones de funcionamiento del UCT . ;Bit3=ISD_SURE_RESET. Reset seguro de puntero ; de direcciones para ISD1420. ;Bit4=SKIPMENU. Evita repro. mensages de menu. ;Bit5=QF_DTMF. Salir de funcion al recibirse un ; codigo DTMF. Solo valido para mpause(). ;Bit6=QMSG. Reiniciar reproduciendo mensage/aviso. ;Bit7=QTIMEOUT. Reiniciar al producirse un TIMEOUT. RINGS_LEFT equ 0x32 ;Número de RINGS que faltan para contestar llamado. ;DIRECCIONES 0x33 a 0x39 reservadas para el ;Bus DCE. No USAR!. Ver mas abajo. TMR0_AUX equ 0x46 ;Variable auxiliar para ser usada como contador ;del timer. SECONDS equ 0x47 ;Almacena número de segundos que se deben ;temporizar. Usada por set_timeout. TEMPX equ 0x48 ;Variable para almacenar valor temporal. ;No usar. P/uso interno de funciones del stack. TEMP_ax equ 0x49 ;Ultimas 7 direcciones reservadas para usar TEMP_bx equ 0x4A ;con funciones pop_* y push_* TEMP_cx equ 0x4B ;Ambas manejan el stack de profundidad: 1 TEMP_dx equ 0x4C TEMP_ex equ 0x4D TEMP_W equ 0x4E TEMP_STATUS equ 0x4F 125 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica ;****************************************************************** ;* Definicion de constantes numericas del programa. * ;****************************************************************** DTMF_AST equ 0x0B ;Codigo del DTMF Asterisco. DTMF_NUM equ 0x0C ;Codigo del DTMF Numeral. _LOT_RINGS equ d'18' ;Permite poner 18 RINGS. Ver conf_ring_menu(). ERR equ 0xFF ;Operacion no exitosa. OK equ 0x00 ;Operacion exitosa. ;UCT_OPTION BITS: QTIMEOUT equ 7 QMSG equ 6 QF_DTMF equ 5 SKIPMENU equ 4 ISD_SURE_RESET equ 3 ;UCT_STATUS BITS: TIMEOUT equ 3 DCEINT equ 2 ANSWERCALL equ 1 RINGING equ 0 ;CTES. DE TIEMPO - Pueden usarse con set_timeout(). M04 equ d'240' ;240 segundos -> 4 Minutos. S60 equ d'60' ; 60 segundos -> 1 Minuto. S30 equ d'30' ; 30 segundos S10 equ d'10' ; 10 segundos S2 equ d'2' ; 2 segundos S1 equ d'1' ; 1 segundos ;CTES. DE TIEMPO - Usadas por play_isd(). ISD_SURE_RTIME equ d'3' ; ISD_RESET_RTIME*0xFF milisegundos. ;****************************************************************** ;*PIN_COMP = Pin de comparación para establecer llamado por rings * ;****************************************************************** ;PIN DE COMPARACIÓN ;Interrupcion (utiliza logica negada): #define DCEINT_PIN PORTB, 2 ;Estado alto para hacer comparación #define UCTINT_PIN PORTB, 1 ;No conectado ;****************************************************************** ;* Numeros de posicion Asociados a los Mensages Almacenados en la * ;* memoria ISD1420. * ;****************************************************************** ;Silencio (primeros dos mensages), Duracion 25 ms cada uno. ISD_SILENCIO_1 equ d'1' ISD_SILENCIO_2 equ d'2' ;Generales/Genericos ISD_NÚMERO equ d'3' ISD_INCORRECTO equ d'4' ISD_INGRESAR equ d'5' ISD_DISPOSITIVO equ d'6' 126 Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica ISD_LISTO equ d'7' ISD_REPETIR equ d'8' ISD_DESACTIVADO equ d'9' ISD_ACTIVADO equ d'10' ISD_CLAVE equ d'11' ISD_CAMBIAR equ d'12' ISD_SALIR equ d'13' ISD_CONFIGURAR equ d'14' ISD_ERROR equ d'15' ;Menus ISD_CONTROL_DE equ d'16' ISD_VER_ESTADO_DE equ d'17' ;Teclas ISD_UNO equ d'18' ISD_DOS equ d'19' ISD_TRES equ d'20' ISD_CUATRO equ d'21' ISD_CINCO equ d'22' ISD_ASTERISCO equ d'23' ISD_NUMERAL equ d'24' ;Especiales ISD_EXTERNO equ d'25' ISD_CONECTAR equ d'26' ISD_RINGS equ d'27' ISD_TELEFONICO equ d'28' ISD_ALARMA_2 equ d'29' ;Otros ISD_BIENVENIDO equ d'30' 127 8T l PROGRAMADOR DE FICS 16F24 ING. JORGE BUENODIA GÓMEZ REFERENCIA DE INTERNET: tp: pablin. com.ar +18 Vcc pS AI an E our an 2 wouT E A pd] L a 02 03 + cu + e + c1 Ma 100 uF Y Ma 100 UF T100 ur Lrera | A reos | A VERDE |% | | = == =] = = a PUERTO PARALELO Da Ena, NTE DE La PC Ri Ra BASE 18 Pines + 1144007 Tk Tk e a E mame dd pl iones 7 ies Era 5 a 3 E UE: E EEE) 3 DA dal 4 5 11D A LES y o 5 4 14 Mearicia Gai 11940 ver >) E 3 y e 11 10 Daz | A 7 22 e — *——= Pei MA - A o ña l A EE C A 1k Eo wo 4 3 2 A 14007 01 e . BC547 emmm EN A E Ro 6 e ad 10k Colo O o E - A o A EJ? RS 74LsD4 .. de 1k 15 Die sica 13 E 5 E Z En” 7 men > LF Me o = CONNECTOR DBZ5 MACHO Laos BI547 11111] > 74L504 LIT T] ES CB E 1 7 A V 9l d 9p 10 pe ue 1b Bo ld Oy n9 19 es 1u oJ aj a] ea ul ] e] ap or pa u Jo d se pu al nl a eJ ed er pu ej si p e jo .J ju os ap eu wa ]s is S is te m a d e c o n tro l a d is ta n c ia p a ra v iv ie n d a s p o r m e d io d e la lín e a te le fó n ic a A .k . C irc u ito p ro g ra m a d o r d e P IC 1 2 8 QIDRON. PCB Relay G5LE A Gubic, Single-pole 10-4 Power Relay s | Subminiature “sugar cube” relay s — Contact ratings of 10 A a Wiithistands impulses of up to 4,500 Y E Two types of seal available: flux protection and plastic-sealed a Ll class-E insulation certified, UL class-F available a ldealfor applications in security equipment, household electrical appliances, garage door openers, and audio equipment Ordering Information To Order: Select he part number and add ihe desired coll voltage raling, (6.9., G5LE-1-0C12). Part number Contact malena soal Contact iorm AGano Agodo Flux protection SPOT G5LE-1 G5LE-1-ACD La - 1 e Plastic-sealed SPOT G5LE-14 G5LE-14-A4C0D SPST-NO G5LE-144 G5LE-1A4-ACD M MODEL NUMBER LESEND ste O 000 1203465 1 Number of Poles ad. Contactiaterial 1: 1 pole Mone: Agsn0O, AC: Agodo ABI: Agsnin Hi . Contact Form Mone: SPET A SPST-NO 5 Iireulation Class Hone:: Cass B hsulalion CF: Cass PF Ireutalion 3. Seallng None: Fiux-protection a: Plaello-sealed Agsenin G5LE-1-451 S5LE-14-45 1 S5LE-144-45l Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica A.l. Hojas de especificación para los relés K[2...5] 129 G5LE AM STANDARD Terminal Arrancemert Internal Connections ¡Bottom Wlerwó 5 PDT mx MNeuntindg Holes (¡Bottom Ver) Toktsranos: +01 mm SPOT Fiva, 1.316. holcz de) 1 mo or LN 2.55 123 25 2 ¡046 A A SPST-HO Four 1.2 da hol 75 [0.0554 e AE . 12 ts nd Ti ] + 155 13 255 0:10 7 [048] '575 7. CU 06 pza] 1009] Note Orientation marks are ndcaled as dollows: A] [] M APPROVALS UL325, ULSOS, UL1409, UL1950 (File No. Ed1643) G5LE Part number Col raling Contact ralng G5LE 3 to 48 WDC 54, 250 WAC (general Use 54, 30 WDC (resisiwe ked) 125 WA, 120 WAC (P.D 100,000 celos] 54, 125 W4C (G.P), 30, 70% (158%F) NO: 1/8 hp, 120 VAC (50,000 cyclas) 4 FLA, 4 LRA, 120 WAC (100,000 coles) 1125, ON:OFF Ambient tamperalure: 10570 (221%) 5 FLA, 30 LRA, 120 WAC Mechanical lle: 100,000 cycles TW-3, 120 WAC NC: 1110 hp, 120 VAC (50,000 eyes) 2 FLA, 4 LBA, 120 WAC (100,000 cycles) 1125, ON:OFF Ambient temperalure: 1050 (221%) 10 A, 250 WAC (general 152) BA, 30 VD (reelsitve ked) NO: 1/6 hp, 120 WAC (50,000 cyclas) 1/3 hp, 125 AC, 30K, 70%0 (158 F) NC: 1/8 hp, 120 WAC (50,000 cyclas) Nolte: Only part numbers aith he sulfbe “ASI” are TW-5 approved. Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica 130 Quadruple D-latch E DESCRIPTION The HEF4042B is a 4-bit letch with four data inputs (Dip, to Dai, four bufferad latch oulputs (Op to Oy), four bufferad complementary lateh outputs (Cy to Ci) and teo common enable inputs (Ey and Ex). Information on Dip to Dz is transferred to Co to 3 while both Es and Ex are in the same state, either HIGH or LOW. Cp to O follow Dip to Dx as long as both Ey and Ey remain in the same state. When Ep and Ex are different, Dj to Dx do notaffect Cp to y and ihe information in the latch is stored. Goto 3 are always the complement of Op to Oz. The exclusiva-SR input structure allows the choice of either polarity for Ey and E. With one enable input HIGH, the other enable input ls active HIGH; with one enable input LOW, the other enable input is actiwe LOMA, 0 4 [00 o oLE ep FF - 5 2ol3 7|D1 3110 E A Ñ O, 3 13102 Oal11 EF bh 3 Ga ly2 14|D3 3/1 Cl FF E 4 6lE; l 1260550.] Fig.1 Functional diagram. IE 151 Ma] [13] [12] [1] fo] E Yoo Dy Dz O Ó7 0, 0, Ó, ' HEF4042B 03 On On Doy En Ej Dr Vos 1 a ] de 5 b 1 B de AS Fig.2 Pinning diagrarn. HEF4042BP(Nj: 16-lead DIL; plastic (50T38-1) HEF4042BD(Ft 16-lead DIL; csramie (cerdipi (¡SOTT4) HEF4042BT[D'r 16-lead SO; plastic (50T106-1) (y: Package Designator North America PINNINS Co to Ez data inputs Eg and Ey enable inputs Op to O parallel latch outputs Dn to Os complementary parallel latch cutputs APPLICATION INFORMATION Some examples of applications for the HEF4042B are: * Buffer storage * Holding register FAMILY DATA, Ipp LIMITS category MSI See Family Specifications Sistema de control a distancia para viviendas por medio de la línea telefónica A.m. IC8 Flip-Flop’s D tipo Latch 4042 131 S i s t e m a de control a distancia para viviendas por medio de la linea telefónica El] y Hase A.n. Tarjeta de circuito i m p r e s o con c o m p o n e n t e s Al c A — = h t = E d A R C O a l + 3 a + d e o d u l o e o 9 3 e 0.1uF Z o =p [ 0 0 | | [ 0 8 | ta o t r o a DA El Y DU a C6 é s ) S O D o o J É L o O o o o Ñ + R6 a WARISTOR-150W Re e j e S F 2 0 0 Ó Ó ATQÚEIZoW e e a 9 C O O0kO0 Y o o ea " , O u r m o w Ss 1 c s > 11 G6A z Ra c14 o 0 = > o 4 9 oo t a y 0d e c17 TI m o.0 [oo] _ o a a 78127 R19 10nF ÓO Oo O $ 6 0 E T E css _ JAS [040] < o argGrneN 10nF O O o 0.1uF o o 011 o t r o o oO EE 0.1uF C L 107 cia O O Pi z o RO É 0 sobr e o 3 cz 4 O O o j o o D Tur J o 2 105 E o yo S L 5 o a + 3 0. tuF o ? D + o4o o al; o [El o o o o o o = 1 0 0 o RS o 194198 E o 9 . 5, e p o e . or EA 5 O o E o Ri o E z o 000 «muje E li dei «Bi O + o Dg D10 011 E 1 9 1 8 E o p o o e f e e f e “ A z : 13 194004 194004 1N3004 a = 1 ] oO R14 o o o ? lo po o añ G5LE GSLE G5LE G5LE 216 Er 0 - 9 [ 0 - 0 [ 0 - 0 0 D . a RELE RELE RELE RELE A e j e 39 ¿9 q 32 39 ¿2 q9 32 o ka ka kg ko 132 S is te m a d e c o n tro l a d is ta n c ia p a ra v iv ie n d a s p o r m e d io d e la lín e a te le fó n ic a A .n . T a rje ta d e c irc u ito im p re s o c o n c o m p o n e n te s 1 3 2 ££ l ET +1 1001 00% Printer Port. [DE-251 1 —— ME 14 100% 2 [op — A Alo sr Pz5 P1- qlo a — 27 PL 5 o 3j0 1h Pob pap] 52, |113 P25 pal [0 o [[19

10 Cruens Ea SPEAEER E Ohms o y dS | o! pn e ap en to w a u el ed J o p e u w e D o l d 03 1n N9 .1 19 es 1u oJ aj a] ea ul ] e] ap or pa u Jo d se pu al nl a eJ ed er pu ej si p e jo .J ju os ap eu wa ]s is S is te m a d e c o n tro l a d is ta n c ia p a ra v iv ie n d a s p o r m e d io d e la lín e a te le fó n ic a A .o . C irc u ito p ro g ra m a d o r p a ra m e m o ria d e a u d io IS D 1 3 3