Instalación domótica y control por voz

Uno de los retos de este proyecto es tener un control integral de las instalaciones de la vivienda mediante domótica.

No todas las funciones deben ser integradas con la domótica aunque en esta casa hay muchas de ellas conectadas: iluminación, climatización, alarmas técnicas, persianas, cortinas, riego, ventilación, bombas y vallado.

La tecnología que hemos usado es KNX, siendo el estándar promovido por los actores que conforman la industria de fabricantes de material eléctrico.

Estos son algunos de los elementos que controlamos e instalamos.

Cuadros domóticos

En una instalación domótica todos los circuitos se llevan a los cuadros eléctricos. En ellos instalamos los módulos domóticos que contienen entradas y salidas de diverso tipo.

Los pulsadores se conectan a entradas y los circuitos a alimentar (luces, electroválvulas, etc…) se conectan a relés de salida que pueden estar abiertos o cerrados.

Acabamos necesitando cuadros más grandes para dar cabida a estos módulos y llevar prácticamente todos los circuitos al cuadro como si fuera una estrella.

En la vivienda se han instalado varios cuadros: uno por planta donde llegan todos los circuitos a controlar.

Antes de instalar los módulos disponemos de un proyecto domótico con todos los circuitos a controlar perfectamente identificados y los correspondientes módulos en los cuadros.

Plano de proyecto domótico.
Esquema de elementos en el cuadro domótico con borneras.
Subcuadro principal en preparación: módulos domóticos a la izquierda y protección eléctrica a la derecha.
Otro subcuadro: en este caso compartido. La electrónica debajo y las protecciones de potencia encima.
Otro subcuadro en preparación. Con todos los circuitos numerados.

Es un trabajo laborioso conectar cada circuito al terminal previsto, pero una vez está completado el conexionado la programación de la instalación ya sólo queda la programación del software. Esto es algo que se puede hacer incluso a distancia por parte de los instaladores.

Este tema es importante porque es habitual que una casa requiera pequeños ajustes en la instalación conforme se va habitando. Y la domótica permite adaptarse.

Estación meteorológica

Una estación meteorológica nos da información sobre lluvia, viento (dirección y velocidad), temperatura e incidencia solar. También nos indica humedad relativa y presión atmosférica. Esta información está disponible en tiempo real en la red y puede ser desde consultada en una pantalla, en el móvil, o sencillamente usarse para sombrear una zona de la casa por exceso de calor, encender las luces, desactivar el riego si ha llovido, etc…

Estación meteorológica Universal JUNG KNX

Control de la iluminación

Las luces de los pasillos se encienden por detectores de paso, la iluminación exterior se adapta a diferentes momentos del día. Tenemos posibilidad de establecer escenas y regular las luces de la cocina y salón.

Los detectores de presencia KNX nos permiten hacer cosas como encender luces en los pasillos ante el paso de personas, pero también lanzar una señal de aviso al teléfono móvil si detectan movimiento cuando la casa está vacía (modo vigilancia).

Algunos modelos como el universal además tienen una sonda de temperatura cuya información inyectan en la red KNX.

Detectores de presencia “mini” universal.

En los lugares de paso de la vivienda se han instalado unos railes de luz led empotrados en el techo. El modelo Black Foster custom, de Arkoslight.

Los carriles instalados en la cocina y en el salón pueden ser regulables. Trabajan con protocolo DALI. El protocolo DALI es un sistema de control electrónico propio para luces que se usa típicamente en railes alimentados donde se pueden “pinchar” diversos tipos de luminarias y queremos que se puedan controlar de manera independiente.

Cada luminaria “escucha” a través de un bus (dos cables) y responde a las órdenes de encendido, apagado o regulación que se transmiten desde un módulo DALI.

La filosofía KNX y la DALI es muy similar. Ambas usan un bus de 2 cables y en ambas cada elemento controlable tiene una dirección en la red que permite ser identificada y llamada.

Si queremos transmitir desde una instalación KNX órdenes a luces con protocolo DALI necesitamos instalar un “gateway”, es decir un módulo que actúa de puente entre ambas redes.

Módulo DALI interfaz con KNX.

El resto de luces son convencionales tipo led y sólo se pueden encender y apagar. Tanto el encendido como el apagado se realiza desde los módulos de salidas (o relés) instalados en cada cuadro. Harán falta tantas salidas como circuitos “on-off” hay que controlar.

Los módulos pueden ser de 8 salidas, de 16 salidas o incluso de 24 salidas. Algunos están preparados para controlar circuitos de luces y otros permiten también controlar persianas (una salida para subir y otra para bajar). Además, estos módulos permiten por software hacer una programación básica añadiendo tiempos, guardando estados internos y reaccionando a información disponible en el bus (como la luz ambiente por ejemplo).

Los módulos de Zennio tienen una buena relación calidad/precio. Además tienen buenas posibilidades de programación.

Módulo de 16 salidas Zennio KNX: permite controlar 16 circuitos ON-OFF u 8 persianas.

Interruptores

Lógicamente la casa también tiene interruptores manuales para encender y apagar luces. Usamos dos tipos de soluciones.

La primera solución es optar por botoneras multifunción en estancias con un alto número de elementos a controlar.

Por ejemplo en una mesita de noche donde queremos controlar persianas, estores, una luz de lectura, las luces generales de la habitación y quizás encender y apagar música por ejemplo necesitaríamos muchas teclas en una instalación convencional.

Por estética hemos optado por las botoneras KNX de la serie F40 de JUNG. Consta cada una de ellas de 4 teclas. Cada tecla puede ser pulsado arriba/abajo y mantener pulsaciones cortas o largas. Además las botoneras incluyen una sonda de temperatura adicional (como ocurría con los detectores de presencia).

El acabado escogido finalmente es en plástico lacado negro mate. Es una combinación que ha salido al mercado en 2020.

Botonera F40 de JUNG.

La segunda solución escogida son pulsadores convencionales. En lugar de pagar un pulsador KNX (con un precio de más de 50€ por unidad) se puede optar por un pulsador mecánico convencional (con un precio de 10€) y llevar un par de hilos (basta usar un par de hilos de un cable informático por ejemplo – no llevan tensión -) hasta una entrada disponible en un módulo domótico con entradas.

Este tipo de pulsadores son prácticos a la entrada de habitaciones donde básicamente lo que vamos a hacer es encender o apagar luces.

Control de climatización

La climatización funciona por aerotermia. La aerotermia permite con una única instalación obtener agua caliente sanitaria, proveer aire acondicionado y además suelo radiante calefactable (también refrescante). Y permite hacerlo además con un consumo 3 veces inferior al de una calefacción eléctrica.

¿Dónde está el truco? El truco está en que la aerotermia NO genera calor (o frío) sino que lo mueve de sitio. Es una tecnología capaz de “robar” calor del ambiente aunque la temperatura exterior sea bajo cero e introducirla en casa en invierno y al revés, en ciclo inverso “robar” calor del interior de la vivienda y sacarlo al exterior en verano.

Unidades interiores de aerotermia, proveen calor y frío.

En la vivienda los suelos disponen de suelo radiante para dar calor en invierno y unidades interiores de conductos para dar frío en verano.

Tubos de suelo radiante y colector donde se instalan las electroválvulas.

Al colector llega agua caliente y se distribuye mediante electroválvulas a las diferentes zonas que requieren calefacción.

Colector con los cabezales de electroválvulas instalados.

Cada electroválvula a controlar se conecta a una salida disponible en los módulos domóticos.

Las máquinas de aire acondicionado son módulos de expansión directa que se instalan en cada habitación en el falso techo.

Máquina de expansión directa que provee de aire acondicionado a la cocina y el salón.

A diferencia del suelo radiante, cuyas electroválvulas se abren o se cierran, las máquinas de aire acondicionado suelen tener temperaturas de consigna, controles de velocidad del aire e incluso diversos modos de funcionamiento (deshumectar, calentar, refrescar…) y se controlan mediante un mando a distancia.

Para que este mismo control se pueda llevar a la domótica, en cada máquina se conecta un módulo (pasarela KNX) compatible con el fabricante (Daikin en este caso).

Pasarela AC Daikin – KNX de Intesis

El control posterior de las temperaturas se podrá hacer desde varias pantallas ubicadas en cada planta. También se podrá hacer desde el teléfono móvil e incluso por comandos de voz.

Pantalla controladora de Zennio.

El sistema domótico es capaz de leer la temperatura de diversas fuentes: sabe la temperatura del exterior gracias a la estación meteorológica, sabe la temperatura interior en varios puntos de la habitación (botoneras, sensores de presencia, máquinas de aire acondicionado) y puede aprender de forma inteligente a actuar los circutos.

Recordemos que el suelo radiante es un sistema de calefacción de actuación lenta: tarda en calentarse y tarda en enfriarse, por lo que es importante que la domótica aprenda a anticipar este comportamiento.

El cerebro que controla las máquinas de climatización no deja de ser un “software” que suele ir en un módulo de la instalación domótica. Hay módulos que sólo saben de climatización, y hay otros módulos que son como un pequeño ordenador que permiten manejar la climatización y muchas más cosas.

En nuestro caso, el control de la climatización lo lleva el Miniserver de Loxone. Loxone es un fabricante de domótica propietaria pero en nuestra instalación lo usamos conectado a nuestro bus KNX.

Miniserver Loxone.

La primera generación del Miniserver tenía una interfaz KNX incorporada. La segunda generación requiere de un módulo separado que permite la interconexión al bus KNX… ¿por qué lo han hecho? Para ganar más dinero al que quiera usar su módulo en instalaciones KNX (que no dejan de ser competencia de su sistema).

Loxone provee además un servidor WEB interno que permite visualizar y controlar la domótica desde el teléfono móvil.

Persianas y cortinas

En la vivienda hay 42 cortinas, estores y persianas que pueden subir y bajar. Además, en muchas habitaciones hay varias ventanas conectadas por lo que las órdenes de subir y bajar se podrían dar en simultáneo a varias de ellas.

Algunas de las acciones que la domótica podrá manejar con los elementos de sombreado son:

  • Aprovechar la luz del sol en invierno para calentar la casa abriendo persianas en las estancias orientadas al sol. Y al contrario, entornar las persianas en las estancias orientadas al sol en verano para controlar la incidencia del sol. Además la domótica sabrá diferenciar el momento del día para entender qué zona de la casa es la que recibe la incidencia del sol.
  • Manejar la privaciad. Al ocaso cerrar las persianas y por la mañana abrirlas.
  • Simular presencia en la vivienda activando las persianas automáticamente también en periodos de ausencia.
  • Subir persianas en caso de vendavales que puedan poner en peligro la instalación.
  • Subir y bajar grupos de persianas y cortinas al unísono. Por ejemplo, el salón tiene 6 cortinas enrollables: 3 al norte y 3 al sur. Si damos orden de subir será más cómodo manejar por grupos tanto las del sur como las del norte.

Las cortinas y persianas funcionan con motores alimentados por dos hilos (además del neutro y el cable de tierra): uno hace que la cortina suba y el otro hace que la cortina baje. Estos cables se llevan al cuadro. Cada par (subida/bajada) se conecta a un par de salidas de los módulos de relés. Cada circuito de persiana ocupa un par de salidas.

Tipo de persiana basculante usada en la vivienda.

Alarmas técnicas

En la vivienda se instalan también sensores de humos e inundación en zonas particularmente sensibles.

Sensores de humo en la cocina, en el cuartos de máquinas, garaje y planta primera.

Sensores de humedad en las zonas donde puede haber roturas de cañerías grandes como la sala hidráulica.

Tenemos un sensor de alarma en caso de malfuncionamiento de las bombas de extracción de aguas sucias en el sótano. Esta bomba recoge los desagües de la cocina y del baño del sótano.

Bombas de aguas sucias.

Otros sistemas

Los extractores de los baños: se activan cuando se sale del baño de manera temporizada. Así no se escuchan.

Control de un aljibe de agua de lluvia: un control de nivel nos permite saber cuando el aljibe de agua de lluvia está lleno o vacío. Si está lleno y hay lluvia torrencial se activan bombas de vaciado. Si este vacío se abren válvulas de llenado para mantener un nivel mínimo.

El riego se programa de manera centralizada, tanto para el jardín como para los patios interiores. Si llueve no hará falta regar.

Cámaras y puertas: Puertas exteriores, cámaras también pueden controlarse aunque su funcionamiento es independiente de la domótica.

Control por voz

Un control por voz nos permitirá además, “hablarle” a la casa y que responda a escenas. Estará integrado con los sistemas de Apple (y/o Google) y con altavoces inteligentes.

Básicamente lo que se necesita es de nuevo un “software” que haya de traductor entre el mundo KNX y el mundo Homekit (si somos de Apple). También hace falta que la red local de la vivienda (IP) esté conectada con la red KNX para que ambos mundos estén conectados.

Para resolver esto tenemos dos opciones:

  • Instalamos un módulo IP – KNX que ya incorpora este software, como el de 1HOME.
  • O bien instalamos un módulo IP – KNX estándar e instalamos un software por ejemplo en el Miniserver de Loxone. El software también lo puede proveer 1HOME.

En el momento en que nuestro iPhone es capaz de reconocer todos los módulos KNX de la casa podemos ver su estado, controlarlos y por supuesto aprovechar la potencia del reconocimiento de voz par poder activar escenas hablando a nuestro gestor de voz favorito.

Llevar la domótica al iPhone y poderla controlar con la voz con 1HOME.

Mi objetivo en esta vivienda es poder hacer cosas como:

  • Encender y apagar luces con la voz. Incluso manejar escenas: modo cine,…
  • Encender y apagar música.
  • Llamar de manera interna entre habitaciones.
  • Apagar todas las luces de una planta automáticamente al irse a dormir.
  • Preguntar qué temperatura hace en casa o fuera de casa exáctamente.

Esta entrada ha sido demasiado larga y todavía hay mucho por enseñar cuando esté terminada.

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