Domotica - Sviluppo e applicazioni sistemi Bus BTicino

I.T.I.S. A. ARTOM ASTI

La Domotica

Sviluppo e applicazioni sistemi Bus BTicino

Tesi di Diploma di:

Alessio Meli e Manuel Pepe

Classe V BE

Anno scolastico 2008/2009

v

Per gli antichi romani la Domus era qualcosa di più di un semplice edificio. Il loro motto “non ricordava come sia il padrone a

domo dominus sed domino domus”

possederla anziché essa a possedere il padrone.

L’aforisma di Le Corbuisier “Una riprende il

casa è una macchina da abitare”

concetto introducendo uno strumento (la macchina) atto a rendere la casa più confortevole.

I sistemi domotici mirano ad agevolare il possesso da parte dell’uomo del suo bene più intimo. 1

Sommario

Negli ultimi anni si è assistito ad un crescente proliferare, nella casa, di oggetti elettronici digitali che, in modo sempre più sofisticato, assistono l’utente nello svolgimento delle attività di tutti i giorni. Il personal computer è forse il fenomeno più appariscente di questa tendenza ma non bisogna dimenticare i telefoni, le televisioni, i videoregistratori, i forni a microonde, le lavatrici, le lavastoviglie, cioè tutti gli apparecchi elettronici che riempiono le abitazioni. Il passo successivo all’invasione è quello dell’interconnessione: poiché nella casa sono disponibili un gran numero di oggetti digitali, perché non pensare a qualche sistema di comunicazione in grado di far loro scambiare dati e servizi? La sfida è proprio questa cioè permette ai vari dispositivi che ci circondano di comunicare fra loro: è questo il campo d’azione della Domotica. La nascita della domotica si deve alla sempre crescente interazione fra i settori delle Telecomunicazioni, Informatica ed Elettronica di consumo, che per molto tempo si sono sviluppati in modo separato ma oggi, grazie allo sviluppo della tecnologia digitale, stanno convergendo verso la realizzazione di un insieme di prodotti e di servizi che cambiano radicalmente il modo di lavorare e di vivere. Essi, infatti, dopo aver profondamente trasformato il mondo del lavoro e rivoluzionato tutto il settore della comunicazione, stanno entrando anche nell’universo domestico.

Obiettivi e struttura della tesi

Lo scopo di questa tesi è di individuare le caratteristiche, i vantaggi, gli svantaggi e i costi dell’installazione di un impianto elettrico a bus, che utilizza la più moderna tecnologia digitale e automazione domestica disponibili, sostituito o integrato agli impianti elettrici tradizionali, e quindi dimostrare, grazie alla domotica, che si può dare più “intelligenza” ad un impianto elettrico.

La tesi è suddivisa in capitoli e sotto capitoli:

Capitolo I: vengono analizzate le caratteristiche della domotica e le varie applicazioni, vengono individuati i vantaggi derivanti dalla diffusione della domotica e quello di avere uno standard comune. Sono state anche analizzate le fasi di realizzazione di un impianto domotico.

Capitolo II: descrive il sistema MY HOME di BTicino perché è il sistema che maggiormente colpisce per la sua versatilità e semplicità; BTicino è una società leader nel settore impiantistico.

Capitolo III: nel capitolo IV è stato analizzato il sistema di BTicino ma, in realtà, non esiste solo quello. Esistono anche standard creati dalle maggiori case costruttrici che si sono raggruppate in associazioni e che ora corrispondono a standard. In questo capitolo si analizza lo standard della Konnex, formato dalle principali case costruttrici europee. 2

Appendice: in questa appendice viene analizzata, in lingua inglese, la struttura dei motori in corrente continua e alternata, che vengono utilizzati anche per usi domestici, quali frigorifero tapparelle elettriche, ventole, trapani… 3

Indice

Capitolo I ................................................................................................. 6

Cos’è la domotica ................................................................................................. 7

Casa intelligente ................................................................................................... 8

Quali sono i vantaggi ........................................................................................... 9

Quali sono gli svantaggi ................................................................................... 10

Le fasi di realizzazione ........................................................................................ 10

I componenti di un sistema domotico ............................................................ 11

I mezzi trasmissivi ................................................................................................ 11

Scenari tipici ......................................................................................................... 12

Sensori ed attuatori per la sicurezza antintrusione e la sicurezza

ambientale ............................................................................................................ 13

Impianto a norma di legge ................................................................................ 16

Capitolo II .............................................................................................. 17

Introduzione MY HOME ....................................................................................... 18

Descrizione del sistema SCS ................................................................................ 20

Apparecchi di comando e attuazione .............................................................. 21

Dispositivi di comando ....................................................................................... 22

Centralina scenari .............................................................................................. 25

Ricevitore IR .......................................................................................................... 26

Gli attuatori ........................................................................................................ 27

Le interfacce ......................................................................................................... 29

La configurazione ............................................................................................... 33

Risparmio energia di MY HOME .......................................................................... 43

Centrale gestione energia ................................................................................. 45

Attuatore controllo carico ................................................................................ 46

Pannello di visualizzazione e controllo .......................................................... 47

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Configurazione di MY HOME risparmio ........................................................... 48

Limiti di MY HOME risparmio

Gestione dei sovraccarichi ................................................................................ 50

Capitolo III ............................................................................................. 51

EIBA International .................................................................................................... 52

EHSA ........................................................................................................................ 54

BUTIBUS ................................................................................................................... 54

Appendice .............................................................................................. 56

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Capitolo I

La domotica 6

Cos’è la domotica

La domotica è una disciplina che si occupa dell'integrazione dei dispositivi elettronici, degli elettrodomestici, di sistemi di comunicazione e controllo che si trovano nelle nostre abitazioni, col fine di migliorare la qualità della vita.

semplificare la vita domestica,

È nata per con la domotica è possibile la gestione integrata dei principali impianti presenti in casa:

• Gestione del riscaldamento e comfort ambientale
• Gestione dell'illuminazione e apparecchi elettrici
• Gestione della sicurezza (security, safety)
• Gestione degli impianti audio-video
• Gestione delle comunicazioni e trasferimento dati.

Una soluzione domotica può essere installata, in un appartamento o caseggiato, di nuova costruzione o ristrutturazione, in alcuni casi è possibile intervenire anche tramite canalizzazioni e dispositivi wireless. Il costo rispetto ad una soluzione tradizionale è superiore, ma i vantaggi sono molteplici, inoltre l'investimento è ripagato in pochi anni grazie al minor consumo di energia.

Possono essere realizzate soluzioni minime iniziali che in fasi successive possono essere arricchite ed adattate alle esigenze più disparate semplicemente riconfigurando il sistema tramite programmazione senza necessariamente posare nuovi cavi.

nuovo rapporto uomo ambiente

La domotica realizza un tramite arredi funzionali, luci, colori, audio e video; è una tecnologia che mette insieme tutti queste variabili creando sinergia e un circolo virtuoso tra la casa e l'utente. 7

funzionamento

Il è possibile grazie ad un sistema a tecnologia "bus" (un doppio sottile cavo incassabile) o con trasmissione in radiofrequenza (senza fili). I dispositivi collegati - a radiofrequenza e bus, antifurto, videocitofono, telecamere, audio e video, motori, ecc… - comunicano con la centrale che permette all'utente attraverso computer, touchscreen, telecomandi, di eseguire qualsiasi operazione di routine o di nuova esigenza.

smartphone,

piccolo esempio:

Un alle 8:00 prima di uscire dalla propria abitazione con un semplice comando (tramite un interruttore) si spengono le luci, la tv, la radio, o l'impianto stereo, gli elettrodomestici non necessari, si chiudono le elettrovalvole di gas e acqua, la temperatura casalinga si abbassa, le tapparelle vengono azionate secondo i diversi momenti della giornata e l'antifurto si attiva.

Casa intelligente

La definizione di un sistema domotico passa attraverso la declinazione del concetto di intelligenza. Per intelligenza, appunto, si intende la capacità di “comprendere”, riferibile tanto alle persone fisiche quanto alle apparecchiature. Il concetto di intelligenza comprende in sé la capacità di trasmettere una informazione verso una o più direzioni. Grazie a questo, la domotica rende più sicura e confortevole la nostra casa, la casa “intelligente” è una casa dove l’automazione e il controllo si realizzano grazie a nuove tecnologie in grado di migliorare, a costi accessibili, il confort e la sicurezza di chi la vive. 8

Quali sono i vantaggi

Flessibilità

Il funzionamento di ogni singolo dispositivo domotico è determinato dalla propria configurazione e non dal cablaggio. Per questo motivo è possibile cambiare facilmente la configurazione del sistema sia in corso d’opera sia in un secondo momento.

Multifunzionalità

Ogni dispositivo domotico può svolgere contemporaneamente più funzioni. Si viene così a ridurre il numero dei dispositivi che sarebbero necessari in un impianto tradizionale.

Cablaggio ridotto del 50%

Il cavi sono limitati a prese e attuatori. Tutti gli altri collegamenti possono essere effettuati con cavi SELV o cavetti di piccola sezione.

Versatile

La separazione tra dispositivo di comando e dispositivo d’attuazione permette di posizionare i primi anche in zone non consentite con gli impianti tradizionali.

Modificabile

In un sistema domotico integrato, una ridefinizione del funzionamento non implica necessariamente il rifacimento del lavoro già eseguito. Per questo motivo i costi delle varianti in corso d'opera sono assai contenuti.

Più sicurezza

La riduzione della complessità, del numero e della sezione del cablaggio riduce conseguentemente il carico infiammabile, con un miglioramento della sicurezza e una semplificazione delle misure antincendio.

Ideale per ogni soluzione

L'impianto domotico è adatto alle nuove costruzioni, alle ristrutturazione e anche alle vecchie costruzioni.

E' infatti possibile sfruttare il cablaggio esistente, modificandolo e integrandolo, per adattarlo alla funzione domotica.

Implementazione

In ogni momento, anche a impianto ultimato, si possono implementare facilmente nuove funzionalità, senza necessità di cambiare dispositivi o rifare il cablaggio.

Controllo remoto

Un sistema domotico è facilmente gestibile a distanza.

Minori costi d’esercizio

Ogni dispositivo utilizza le informazioni provenienti da altri dispositivi per autoregolarsi, economizzando al massimo i costi. 9

Quali sono gli svantaggi

Gli svantaggi di un impianto domotico rispetto ad un impianto tradizionale si riducono semplicemente a:

Costi leggermente più alti

I dispositivi domotici sono infatti più costosi dei dispositivi tradizionali che sostituiscono.

Tuttavia, la multifunzionalità di alcuni dispositivi, unita alla semplificazione ed alla riduzione del cablaggio, annullano per certi impianti la differenza.

Se si pensa poi ai numerosi vantaggi che la realizzazione (o la trasformazione) di un impianto domotico comporta (anche in termini di risparmio energia), sul lungo periodo il non considerevole aumento iniziale dei costi si trasformano in guadagno.

Maggiore specializzazione per i tecnici

Sebbene la Domotica, da terra di frontiera sconosciuta ai più, cominci a fare capolino assai più spesso come soluzione progettuale per nuove costruzioni e ristrutturazioni importanti, è una tecnologia che non tutti i progettisti e gli installatori conoscono. Per questo motivo non è semplice essere correttamente informati dei vantaggi di un sistema domotico integrato. Anzi, molto spesso si è letteralmente fuorviati nelle scelte se ci si rivolge a tecnici non troppo preparati su questo terreno.

Disinformazione

Purtroppo non esiste ancora una cultura domotica radicata nell'opinione pubblica. Ad ogni occasione, il progettista o l'installatore "domotico" deve compiere un'azione educativa e spesso persuasiva nei confronti del cliente, cercando di mettere sul piatto vantaggi e svantaggi dell'impiego della nuova soluzione.

Le fasi di realizzazione

1. Progettazione dello stabile (a cura degli architetti)
2. Progettazione impianto domotico
3. Realizzazione dell'infrastruttura elettrica per il supporto dei dispositivi domotici
4. Installazione dei dispositivi
5. Progettazione del software
6. Prima installazione del software e messa in funzione
7. Revisione del software e degli scenari

Punto 1: un architetto (o più di uno) progetta lo stabile secondo i vostri desideri, ovviamente questo è totalmente indipendente da come vorrete realizzare l'impianto fino a che non si arriva alla progettazione dell’impianto elettrico

Punto 2: l’ingegnere si reca sul posto insieme a voi e possibilmente insieme all'architetto proponendo un'idea di come organizzare l'impianto, quali interfacce utilizzare e dove utilizzarle. La concezione di impianto domotico è differente da un impianto elettrico: dove avreste messo un interruttore potreste mettere un touch-screen se non addirittura eliminarlo a favore di un telecomando. Mentre l'architetto può darvi consigli stilistici, il compito dell’ingegnere è quello di fornirvi l'esperienza tecnica per scegliere tra una soluzione anziché l'altra. 10

Punto 3: la stesura delle tubazioni e l'organizzazione dei passaggi cambia radicalmente quando si parla di domotica, è quindi importante che il lavoro venga affidato a personale competente e preparato con una assidua supervisione del progettista in base anche previsione di future evoluzioni del sistema.

Punto 4: dopo la finitura delle opere murarie vengono installati i dispositivi, il software e messo in funzione l’impianto

Punto 5: sono previsti 2 momenti di revisione, in quanto, statistiche hanno dimostrato che un qualunque software per raggiungere la sua forma più performante ha bisogno di almeno tre revisioni "modifiche".

I componenti di un sistema domotico

Unità centrale

E' il cuore del sistema domotico, elabora i segnali provenienti in input dai sensori e dalle interfacce utente e gestisce i dispositivi periferici. Può essere un pc dedicato o una centralina domotica con sistema operativo embedded.

Interfacce utente

Sono una parte fondamentale, in quanto permettono all'utente finale di interagire con il sistema. E' necessario che le interfacce siano semplici e di facile utilizzo (user-friendly).

Dispositivi ausiliari

Trasduttori, sensori (dispositivi che raccolgono i segnali dall'ambiente), attuatori (traducono i comandi ricevuti, in azioni sui dispositivi connessi), circuiti di interfaccia (es. smart adapter).

Gateway residenziale

Unità per la connessione con la rete di comunicazione esterna.

I mezzi trasmissivi

Per realizzare un sistema domotico possono essere utilizzati svariati mezzi trasmissivi a seconda delle necessità strutturali e personali. Il mezzo trasmissivo utilizzato assume un ruolo fondamentale all'interno di un sistema domotico, in quanto lo rende adeguato ad un'eventuale e semplice ampliamento.

I mezzi trasmissivi possibili per la rete d’interconnessione sono:

Onde convogliate

Sistema di trasmissione dati che utilizza i conduttori di distribuzione dell’energia elettrica 50-60Hz. Tutti i componenti del sistema sono collegati in parallelo e comunicano tra loro attraverso la rete elettrica grazie ad opportuni dispositivi. Il vantaggio nell'utilizzare le onde convogliate risiede nel fatto che viene sfruttata la linea elettrica esistente, evitando il problema dell'installazione di nuovi cavi. I comandi vengono inviati sulla rete elettrica e raccolti dalle utenze interessate attraverso un codice di indirizzamento univoco.