MODEM DE BUS PARA SISTEMAS ELECTRICOS DE EDIFICIOS E INDUSTRIALES.

Módem de bus para sistemas eléctricos de edificios e industriales que comprende un módulo (100) que comprende un par de clavijas (1,

2) de entrada previstas para conectarse al bus y un par de clavijas (9, 10) de salida previstas para conectarse al circuito eléctrico de un dispositivo que va a conectarse al bus, caracterizado porque dicho módulo (100) comprende además:

- un circuito (3) de control de tensión que puede tomar la tensión de dicho bus y controlar la tensión (VASB) en un condensador (C1) dispuesto en los bornes de dichas clavijas (9, 10) de salida, y

- un circuito (5) de control de transmisión que puede controlar un conmutador (7) electrónico, que controla un circuito (8) de limitación de corriente que puede limitar la corriente en el bus durante la transmisión de señales desde el bus hasta los dispositivos conectados al bus y viceversa

Módem de bus para sistemas eléctricos de edificios e industriales.

La presente invención se refiere a un dispositivo de módem para la comunicación por bus para sistemas eléctricos de edificios e industriales, tales como por ejemplo el bus conocido por el nombre comercial de "bus Konnex TP1", que hace posible en un entorno residencial, del sector terciario e industrial conseguir la gestión integrada de diversos sistemas tales como, por ejemplo, sistemas eléctricos, de calentamiento, de acondicionamiento de aire, de riego y anti-intrusión y alarmas técnicas, tales como detectores de gas, agua y humo.

El módem según la invención permite tomar del bus la tensión de alimentación necesaria para el funcionamiento de diversos dispositivos de control y proporciona la posibilidad de decodificar las señales transmitidas en el bus y de codificar las señales que van a transmitirse en el bus.

La comunicación entre el módem y el bus es de tipo bidireccional, semidúplex y el soporte de transmisión de los datos intercambiados se consigue mediante un par único de hilos trenzados, también conocidos como cable dúplex.

Las tensiones presentes en el cable conductor de bus son de tipo SELV (Safety Extra Low Voltage, de tensión extra baja de seguridad).

En este campo de aplicación, los dispositivos integrados producidos por Siemens están presentes en el mercado con la función de módems para el bus Konnex TP1. Ejemplos de tales dispositivos de módem se describen en la patente europea EP 0 770 285.

En la técnica se conocen dos componentes: FZE 1066 - EIB Twisted Pair Transceiver (transceptor de par trenzado) y EIB-TP-UART-IC.

El primer componente es un módem integrado que principalmente permite crear una interfaz entre el bus y un microcontrolador. De hecho hace posible generar desde el bus diversas tensiones de alimentación, intercomunicar señales para el microcontrolador, decodificar la señal en el bus y codificar los mensajes que van a transmitirse.

Los mensajes transmitidos en el bus se superponen en la tensión de alimentación continua que oscila entre aproximadamente 20 V y 30 V. Esto es una señal digital en la que el bit "0" único se obtiene consiguiendo una caída de tensión de aproximadamente 7 V con una duración de aproximadamente 35 µs. El bit dura 104 µs en total, dando como resultado una transmisión a 9600 baudios. El bit "1", por otro lado, no lleva a variaciones significativas en la tensión continua del bus.

En la figura 1 se muestran a modo de ejemplo las especificaciones del bus Konnex para la transmisión del bit "0". En la figura 2, por otro lado, se muestra un diagrama que ilustra la transmisión por bus de una secuencia de bits.

La función principal del módem FZE 1066 es obtener las diversas alimentaciones de los dispositivos, de modo que se afecte a la transmisión de la señal en el bus sólo de manera mínima. En particular un módem de este tipo no debe cargar los flancos de subida y de bajada en la creación de la caída de tensión y sólo debe provocar una variación mínima de la corriente en el bus cuando se transmiten mensajes.

En cuanto a la decodificación de los mensajes presentes en el bus, el módem decodifica cada bit individual, adaptando los niveles de las señales presentes en el bus a los necesarios para un microcontrolador. Todos los flancos de los bits transmitidos se decodifican sin ninguna acción de filtrado digital o analógico.

La tercera característica básica del módem FZE 1066 es la de convertir los mensajes transmitidos por el microcontrolador en niveles de tensión adecuados para transmitirse en el bus. Esto debe poder generar caídas de tensión en el bus con flancos y una profundidad adecuados.

En cuanto al segundo dispositivo de módem EIB-TP-UART-IC, la diferencia esencial con respecto al primero se encuentra en la decodificación de los bytes de mensajes presentes en el bus, es decir, convierte los mensajes de tipo TP presentes en el bus en UART para su envío a un microcontrolador y viceversa.

El objetivo de la presente invención es realizar un circuito de módem para la comunicación por bus, en particular para un bus Konnex TP1, que es extremadamente versátil, puede adaptarse fácilmente a diversas aplicaciones para controlar, a través del bus, diversos tipos de dispositivos.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un módem de bus de este tipo que es modular, compuesto por diversos módulos flexibles que pueden añadirse al bus según las necesidades de los diversos dispositivos que deben conectarse al bus.

Otro objetivo más de la presente invención es proporcionar un módem de bus de este tipo en el que los módulos proporcionan componentes intercambiables que pueden añadirse según las diversas necesidades.

Otro objetivo más de la presente invención es proporcionar un módem de bus de este tipo que tiene un número limitado de componentes discretos, para optimizar los costes y el espacio ocupado.

Estos objetivos se consiguen según la invención con las características enumeradas en la reivindicación 1 independiente adjunta.

Las realizaciones ventajosas de la invención son evidentes a partir de las reivindicaciones dependientes.

El módem de bus para sistemas eléctricos de edificios e industriales según la invención comprende un módulo que comprende un par de clavijas de entrada diseñadas para conectarse al bus y un par de clavijas de salida diseñadas para conectarse al circuito eléctrico de un dispositivo que va a conectarse al bus. El módulo comprende además:

- un circuito de control de tensión que puede tomar la tensión del bus y controlar la tensión en un condensador dispuesto en los bornes de las clavijas de salida, y

- un circuito de control de transmisión que puede controlar un conmutador electrónico que controla un circuito de limitación de corriente que puede limitar la corriente en el bus durante la transmisión de señales desde el bus hasta los dispositivos conectados al bus y viceversa.

La ventaja principal de este tipo de sistema es la flexibilidad, entendida como la posibilidad de poder programar y reprogramar funciones y controles a voluntad.

La conexión entre los dispositivos tiene lugar de una manera "lógica". Cada componente, incluso los que realizan las funciones más simples tales como por ejemplo un botón pulsador, puede recibir y transmitir órdenes y señales codificadas en el cable de bus. Los datos así transmitidos circulan en el bus y se reciben sólo por el aparato para el que están previstos.

Los dispositivos de control, señalización y accionamiento individuales pueden conectarse en cualquier punto del bus, sin ninguna lógica particular. Las funciones y conexiones lógicas se definen mediante un procedimiento de configuración adecuado.

Las correlaciones y condiciones de funcionamiento del sistema se modifican modificando la configuración del sistema sin intervenir en el cableado. Esta es una oportunidad fundamental no sólo en relación con la configuración residencial sino también en la configuración del sector terciario e industrial, en la que es más frecuente la necesidad de modificar el uso designado o la división de entornos de funcionamiento (oficinas, espacios abiertos, divisiones móviles).

La versatilidad del sistema se hace por tanto completa. En cualquier momento el uso de los componentes puede "reprogramarse" para cumplir mejor con las necesidades para el uso de cada espacio.

Puede satisfacerse cualquier petición del cliente, ofreciendo a cada uno una solución personalizada, dedicada que puede cumplir con las necesidades específicas.

La instalación es además mucho más sencilla que para un sistema tradicional. No se requiere un cableado dedicado para los dispositivos de control; un cable dúplex trenzado simple es suficiente para conectar entre sí todos los dispositivos domóticos del sistema. La comunicación entre los diversos dispositivos tiene lugar en forma de paquetes digitales. Cada paquete contiene un determinado número de bytes, generalmente no más de diez. Los paquetes se denominan a menudo con términos equivalentes: mensajes, telegramas o tramas. Velocidades de transmisión típicas son 9,6 kbit/s.

La compartición de los medios de comunicación hace posible que cada vez sólo un elemento acceda al bus para transmitir datos; de otro modo, en caso de un acceso simultáneo, se producen colisiones. El número...

1. Módem de bus para sistemas eléctricos de edificios e industriales que comprende un módulo (100) que comprende un par de clavijas (1, 2) de entrada previstas para conectarse al bus y un par de clavijas (9, 10) de salida previstas para conectarse al circuito eléctrico de un dispositivo que va a conectarse al bus, caracterizado porque dicho módulo (100) comprende además:

- un circuito (3) de control de tensión que puede tomar la tensión de dicho bus y controlar la tensión (V_ASB) en un condensador (C1) dispuesto en los bornes de dichas clavijas (9, 10) de salida, y

- un circuito (5) de control de transmisión que puede controlar un conmutador (7) electrónico, que controla un circuito (8) de limitación de corriente que puede limitar la corriente en el bus durante la transmisión de señales desde el bus hasta los dispositivos conectados al bus y viceversa.

2. Módem según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho circuito (3) de control de tensión comprende un condensador (C3) que se carga y estabiliza mediante un circuito (31) de carga conectado a los bornes de las clavijas (1, 2) de entrada para controlar la tensión en el condensador (C1) mediante un circuito (30) de estabilización de ten- sión.

3. Módem según la reivindicación 2, caracterizado porque dicho circuito (31) de carga del condensador (C3) comprende un diodo (D1) Zener conectado a un divisor (R1, R2) resistivo.

4. Módem según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque dicho circuito (30) de estabilización de tensión comprende al menos un transistor (Q3, Q4) estabilizador cuyo emisor está conectado, mediante al menos un resistor (R6, R7) y al menos un diodo (D2, D3, D4, D5), a dicho condensador (C1) en el que debe estabilizarse la tensión.

5. Módem según la reivindicación 4, caracterizado porque dicho circuito (30) de estabilización de tensión comprende un transistor (Q2) amplificador de corriente cuyo emisor está conectado a la base de al menos un transistor (Q3, Q4) estabilizador.

6. Módem según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho circuito (3) de control de tensión comprende un circuito (32) de reducción de consumo de energía que puede reducir el consumo de energía del circuito (3) de control.

7. Módem según la reivindicación 6, caracterizado porque dicho circuito (32) de reducción de consumo de energía comprende un condensador (C4) conectado, mediante un divisor (R3, R4) resistivo, a un transistor (Q1) cuyo colector está conectado mediante un resistor (R5) a un condensador (C5) conectado a dicho condensador (C3) de tensión estabilizada.

8. Módem según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho circuito (8) de limitación de corriente comprende un transistor (Q5) de potencia estando conectados el emisor y el colector a dicho par de clavijas (1, 2) de entrada controlado por un circuito de polarización, que puede limitar la tensión entre la base y el emisor de dicho transistor (Q5) de potencia.

9. Módem según la reivindicación 8, caracterizado porque dicho circuito de polarización de dicho transistor (Q5) de potencia comprende un transistor (Q6) en configuración de Darlington y al menos un diodo (D6, D7, D8), en paralelo con un resistor (R10) y con un condensador (C6), colocados entre la base de dicho transistor (Q6) y la clavija (1) de entrada.

10. Módem según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho conmutador (7) electrónico comprende un transistor (Q7) en el que la base de dicho transistor (Q7) está conectada a dicho circuito (5) de control de transmisión y el emisor y el colector de dicho transistor (Q7) están conectados a dicho circuito (8) de limitación de corriente y a una clavija (9) de salida de dicho módulo (100), respectivamente.

11. Módem según la reivindicación 10, caracterizado porque entre el colector de dicho transistor (Q7) del conmutador (7) y dicha clavija (9) de salida del módulo (100) está interpuesto un resistor (R11) en serie con al menos un diodo (D10, D9).

12. Módem según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho circuito (5) de control de transmisión comprende un microcontrolador (50) que puede enviar una señal (SEND) de control a dicho conmutador (7).

13. Módem según la reivindicación 12, caracterizado porque dicho circuito (5) de control de transmisión comprende un transistor (Q8) cuyo colector está conectado a dicho conmutador (7) y un circuito (51) de acoplamiento que acopla la base de dicho transistor (Q8) a dicho microcontrolador (50).

14. Módem según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un segundo módulo (200) que comprende:

- un par de clavijas (11, 12) de entrada previstas para conectarse al bus,

- un par de clavijas (16, 17) de salida previstas para conectarse al circuito eléctrico de un dispositivo que va a conectarse al bus, y

- un circuito (13) de control de tensión que puede tomar la tensión de dicho bus y controlar la tensión (V_{M_BUS}) en un condensador (C2) dispuesto en los bornes de dichas clavijas (16, 17) de salida.

15. Módem según la reivindicación 14, caracterizado porque dicho circuito (13) de control de tensión comprende un transistor (Q9) que puede tomar la corriente del bus y enviarla a dichas clavijas (16, 17) de salida del segundo módulo (200).

16. Módem según la reivindicación 15, caracterizado porque dicho circuito (13) de control de tensión comprende un diodo (D13), un resistor (R18) y un condensador (C9) dispuestos en serie en los bornes de las clavijas (11, 12) de entrada y en el que entre la base y el emisor de dicho transistor (Q9) están dispuestos al menos un diodo (D14, D15) y un resistor (R20) y entre el emisor y el colector de dicho transistor (Q9) hay un diodo (D16).