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
http://viviendoenlarealidadconcreta.blogspot.com.ar/2013/04/sistemas-interactivos-y-adaptativos.html
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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