lunes, 7 de octubre de 2013

Sistemas automáticos activos.Active automatic Systems. Aktive automatische Systeme.

Sistemas automáticos activos.
Active automatic Systems.  Aktive automatische Systeme.
Un gran problema en la automatización de un recinto , vivienda o lugar de trabajo es la disposición de los sistemas de control de manera permanente, evitando el contacto , el accionamiento , lo que implica evitar el diálogo con los mismos.
Porqué evitar el diálogo? El gran problema es tener un lenguaje adecuado con los dispositivos para hacerles entender nuestros deseos. O el lenguaje es muy técnico, básico, desprovisto de cualidades, o por el contrario, deseamos un lenguaje tal cual nosotros nos relacionamos entre humanos.
El primero es muy tedioso para el humano, puesto que debe aprender las reglas y continuamente encontrarse con ellas cuando desea que el sistema responda. Por el otro lado, lograr un lenguaje similar al humano trae una complicación enorme de software e inteligencia adicional para que el mismo se adapte a las vaguedades de la expresión humana, lo que hace costoso un sistema semejante solamente en ese aspecto.

A mi entender la mejor solución es dotar los sistemas de comportamientos establecidos y sensores que detecten presencia para ejecutar las funciones correspondientes.
Un sistema funcionando siempre requiere protecciones especiales para evitar sobre-tensiones, impulsos de la red, o atmosféricos. Es un sistema que no se desconecta, porque justamente, debe estar atento a todas las funciones en todo momento.

Funciones:
alarma de vivienda, iluminación de locales, control de ventilación, control de temperatura de ambientes, lavado de áreas, accionamiento de sectores de captación de calor solar, control de sistemas con refrigeración geotérmica. Protección de incendios, manejo de sistemas telefónicos, y de audio. Interacción con internet.
Funciones no pensadas hasta ahora son posibles, como las de detección de parámetros médicos, ritmo cardíaco, temperatura, presión. Salas de funciones específicas, como las de realizar ejercicios o meditar, o concentrarse en estudiar.
Todo ello incorporado en el sistema general.


El diseño analógico
Todo lo que se desee hacer parte de lectura de estados, o lectura de parámetros físicos: temperatura, humedad, nivel de iluminación, etc.
Ningún sistema se escapará de la parte analógica. Si la señal se lee y se procesa con electrónica analógica es un caso. Si se debe pasar a información digital, previamente debe ser tratada en forma analógica.
Un control de temperatura  o humedad se diseñan en forma analógica. Su habilitación puede hacerse lógicamente lo que no implica un microprocesador aún. En ese sentido la economía es máxima porque el sistema se limita a lo básico.
Las posibilidades de otorgar funciones inteligentes a los sistemas existen en las empresas especializadas en ello. Pero los costos son altos. De allí la idea de diseñar al máximo escapando a los elementos que vende el sistema.
Si las funciones se pueden resolver solamente en forma analógica , mejor.
Elementos que posibilitan resolver problemas:
Transistores, amplificadores operacionales, diodos, fuentes de alimentación reguladas en tensión, sensor de temperatura integrado, sensor de humedad capacitivo, triacs, compuertas lógicas NAND, capacitores, resistencias, circuito LM 555, contador binario en décadas, etc.
Como se puede ver son elementos de bajo costo unitario. En cambio una plaza de adquisición de parámetros puede ser muy costosa  y no depende solamente de ella misma, requiere un ordenador para actuar.

El problema del ordenador es que a su vez implica un adicional de energía permanente, porque el sistema debe actuar todo el tiempo , dado que son sistemas que requieren  funcionamiento permanente.
Una idea respecto al consumo del ordenador era la de detener el funcionamiento del disco rígido una vez cargado el programa principal. De esa manera el programa correría en la memoria RAM, y el disco rígido, incluso el monitor se apagan por programa. Una determinada señal, que puede ser el movimiento del mouse, activa nuevamente disco rígido y pantalla. Esta acción se puede realizar sobre un relé de estado sólido que se acciona a voluntad.
Ello podría solucionar un problema pero no el total de costos implicados. La tarjeta de adquisición de datos es costosa, son productos generados en países con alta tecnología ( USA o algunos europeos, Japón, China).
A la vez también es necesario utilizar software que , según el caso dependerá de otros que implican pagos de derechos, como Windows. Un control de placa de adquisición se puede programar en Assembler, o C, pero requiere tener un sistema operativo instalado en la computadora.
Idealmente es controlar la computadora con software propio, partiendo de sistemas no pagos como Linux, y programando luego los puertos de la computadora o un sistema de adquisición realizado para procesar información analógica en la computadora.

El tema es verificar hasta qué punto es necesario transformar los datos en digitales. La mayor parte de los problemas se pueden resolver en forma analógica con inteligencia propia. Los parámetros se pueden ajustar manualmente. La habilitación o no del dispositivo se puede hacer en forma lógica, lo que no es complicado.

Un control de temperatura, se hace con sensores de temperatura integrados, que se leen y comparan con valores analógicos preestablecidos. De esa manera la actuación de los dispositivos de temperatura es comandada. Si se desea cambiar los parámetros de temperatura ajustada, se mueve un potenciómetro, o se puede usar  un económico instrumento de medición digital adaptado para ello. En ese caso se lee el valor que se desea ajustar, en forma digital mientras se mueve el potenciómetro.

Un circuito de control de ventilación de un local se genera con un temporizador basado en LM 555, combinado con dos contadores en cascada en décadas.
Cada contador recibe impulsos del 555 y los cuenta hasta generar una salida al final de su cuenta establecida. Así se activan ventiladores o extractores de aire en períodos determinados con un tiempo de duración de la actuación.
Si se desea cambiar el valor de temporización , se ajusta un potenciómetro o nuevamente , como se dijo se usa un medidor digital económico ajustado para ello.
Un sistema de alarma y detección en una vivienda se realiza en forma totalmente analógica: transistores, compuertas NAND, Monoestables con LM555, triacs, regulador de tensión.

Programación de funciones con PIC  u otro microprocesador.
Otra manera de escapar a los productos de mercado costosos, es usar microprocesadores económicos, que en definitiva concentran funciones en  un programa, ahorrando electrónica, o trabajo de armado. El conocido PIC es un microprocesador que hasta trae conversión analógica digital de 10 bits, pero, tiene limitada capacidad de programación, por lo cual es ideal para resolver problemas concretos, no sistemas extensos. En caso de requerir resolver numerosos problemas de control se instalarían diversas cantidades de PICs , cada una por cada problema puntual.
Inconvenientes que he notado son la difícil adquisición de todos los elementos necesarios para programarlo. No se encuentra toda la información , con ejemplos claros. Por otra parte se queda expuesto a los vaivenes de la empresa fabricante de los PICs, siendo que ellos cambian sus modelos continuamente y no hay garantías de adquirir un mismo modelo por cierto tiempo.
En ese sentido vuelvo a la idea de que generar la propia electrónica con elementos análogos es lo más conveniente. Ellos son universales, no cambian nunca, son de bajo costo, permiten el reemplazo de partes del sistema, etc.
En caso de usar una computadora personal, evaluar como disminuir el consumo eléctrico en situación tiempo completo de funcionamiento. Es el centro del problema, además está el de desarrollar el software y las interfaces para adquisición de datos. En ese sentido el puerto paralelo fue el más accesible e ideal para resolver numerosos problemas.


Referencias.

www.palermo.edu/ingenieria/downloads/CyT3/CYT308.pdf



viviendoenlarealidadconcreta.blogspot.com/.../casas-adaptativasadaptive-...

¿Qué es Adquisición de Datos?

http://www.ni.com/data-acquisition/what-is/esa/

( en edición…)


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