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Soluzioni "intelligenti" per le reti domestiche

Le reti domestiche richiedono una comunicazione sempre più efficiente tra contatori intelligenti e altri dispositivi di monitoraggio

Le reti domestiche richiedono soluzioni complesse per far comunicare tra loro i contatori intelligenti con le smart grid e i dislay per l’utente finale. Gli ingegneri di Microchip stanno sviluppando una linea di prodotti che consente di semplificare questi collegamenti, in vista di un uso sempre più comune di questi dispositivi in ogni casa. Tra questi prodotti spiccano l’Analog Front-end e MCP3901.

Reti domestiche sempre più diffuse

Le reti domestiche crescono in tutto il mondo insieme alla domanda di energia, perciò diventerà sempre più importante misurare accuratamente l'utilizzo di energia per assicurare che gli sprechi siano ridotti e la domanda possa essere tranquillamente soddisfatta. Molte regioni del mondo ancora gestiscono la situazione in contrasto con la maggior parte delle nazioni sviluppate. Gli ingegneri devono affrontare molte sfide nella loro ricerca per creare soluzioni integrate per rispondere dinamicamente a queste mutevoli esigenze attraverso una serie di infrastrutture variegata e in rapida evoluzione.

I contatori intelligenti e le smart grid sono molto diverse da paese a paese, a causa della disponibilità di energia, vincoli finanziari, politici e legislativi. Affinché la smart grid possano fornire dati sull’energia in tempo reale, i contatori intelligenti devono saper misurare con precisione l'energia utilizzata in tempo reale. Sarà consigliabile utilizzare nelle reti domestiche l’Analog Front-end (AFEs), specificamente progettato per i contatori intelligenti. Microchip ha sviluppato MCP3901 per entrambi i sistemi: sia quello unico, sia quello trifase.

AFE è l'ideale per le applicazioni di misurazione. La PGA integrata e una tensione a bassa dispersione migliorano la capacità di AFE MCP3901 per misurare i segnali a livelli molto piccoli, e ridurre l'importo di componenti esterni necessari. Ciò consente progetti più piccoli a costi inferiori. La compensazione del ritardo di fase permette di bloccare l’MCP3901 per compensare le differenze di fase per la misurazione di energia, mentre l'interfaccia SPI fornisce una semplice connessione ad un microcontrollore, e fornisce agli ingegneri più flessibilità per il loro design. Attraverso l'interfaccia SPI, gli ingegneri possono regolare il rapporto di campionamento ADC per il controllo della risoluzione e della frequenza di campionamento, come dettato dalle esigenze della domanda.

ZigBee nella comunicazione delle reti domestiche

Perché la smart grid e i contatori intelligenti possano comunicare e controllare i consumi di una famiglia, devono essere stabilite avanzate reti domestiche di comunicazione tra i contatori intelligenti, i termostati e i display di monitoraggio. Entrambi i protocolli wireless e via cavo sono oggi in corso di attuazione, tra cui molti basati su IEEE 802.15.4 ZigBee con reti wireless. Ogni nodo di ZigBee è costituito da un microcontrollore PIC e da un ricetrasmettitore 2.4GHz IEEE MRF24J40. Nella maggior parte dei casi, il microcontrollore PIC controlla sia il transceiver ZigBee sia l'applicazione. Questi prodotti offrono una soluzione flessibile, conveniente per gli ingegneri che devono creare le migliori soluzioni wireless per le applicazioni.

Il microcontrollore può essere personalizzato e ottimizzato per soddisfare i requisiti per l'intero sistema, piuttosto che essere costretti a usare un microcontrollore unico che potrebbe non soddisfare le necessità.

In definitiva, la Home Area Network (HAN) deve comunicare al fornitore di energia. Le Smart Grid offrono una serie di benefici sia per il gestore di servizi sia per i clienti, con la lettura del contatore in tempo reale e tariffe variabili per l’energia. Microchip offre quindi una gamma completa di 'building block' per i contatori intelligenti, per le smart grid e per reti intelligenti e per l’Home Area Network. Questi prodotti vanno dal leader del settore Analog Front-end, ai microcontrollori, alle soluzioni di connettività.

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ritratto di stewe

(Nessun oggetto)

In futuro ogni casa sarà dotata di un impianto domotico. La scelta della comunicazione wireless (attraverso ZigBee) è sicuramente comodo (non necessita di stesura di cavi) ma è davvero affidabile come un sistema domotico richiede?

ritratto di jgiudici

X10 e HomePlugAV

Condivido quello che dice stewe.
ZigBee è molto comodo per l'assenza di fili da posare, però esistono anche protocolli come X10 o HomePlug AV che sfruttano l'impianto elettrico esistente per diffondere i segnali di controllo nella casa.
Inoltre, da ormai qualche anno, anche in Italia si trovano facilmente dei dispositivi domotici che sfruttino questi protocolli.
L'HomePlug AV, in particolare, comincia ad essere un sistema molto utilizzato per il trasporto di dati via linea elettrica, perché permette di raggiungere velocità di trasferimento fino a 200 Mbit/s, necessarie per Video in HD e applicazioni multimediali.

Jacopo Giudici

ritratto di linus

si va

si va verso un controllo anche dell'energia consumata da parte dell'ente gestore, almeno da quanto si evince dall'articolo, non so quali effetti o ricadute possa avere sull'utilizzatore finale, visto che il fornitore di energia mira al proprio profitto.

ritratto di sorex

mcp3901

Questo componente è indicato per effettuare delle misure di tensione e di corrente sulla rete elettrica, non solo in ambito domotico.
Con pochi componenti aggiuntivi e un microc. è possibile monitorare con precisione le grandezze volute, in tempo reale.
Attenzione che, anche con impedenze d'ingresso elevate, vi ritroverete la tensione di rete sul circuito.
Per ovviare a questo vi rimando al precedente articolo
http://it.emcelettronica.com/conversioni-di-tensione-con-isolamento-galvanico.

ritratto di mingoweb

E' sempre stato il mio sogno

E' sempre stato il mio sogno avere tutta la casa dotato di un impianto domotico. Non essendoci delle tubazioni adatte per far passare i cavi non mi è mai stato possibile realizzarlo. Leggendo questo articolo sono venuto a conoscenza della possibilità della comunicazione tramite wireless (attraverso ZigBee) e credo che sia un buon sistema si istallazioni di controlli domotici su case già esistenti!!

ritratto di Fabrizio87

queste nuove tecnologie

queste nuove tecnologie wireless fare hanno tutti lo stesso problema,

sono vulnerabili anche a distanza senza bisogno di connettersi fisicamente,

aspetto al tornante gli hack che avranno il fatto in programma per pirata il protocollo ZigBee,

così il futuro ladronon avrà più le piedi di porco ma un computer portatile e non c'era nemmeno bisogno di forzare la porta si aprirà per conto suo.

ritratto di sorex

MCP3901 Low-Cost Power Monitor

Un progetto da realizzare con MCP3901:
un misuratore di potenza per la nostra rete 220.
Oltre alla descrizione tecnica ci sono anche schemi e pcb.

http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/51915A.pdf

Consiglio, a chi volesse realizzarlo, di dare uno sguardo a questo Application notes dove spiegano le tecniche da utilizzare per i riferimenti di massa.
In tutti le misure di precisione la massa è sempre fonte di errori.

http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/51915A.pdf

ritratto di giuskina

beneeee

addio kasa domotik .... SE ME LA hacherano un attimino non evono neanche scassinare la serratura !

ritratto di Alex87ai

Si è parlato di

Si è parlato di possibilità di accesso facile alle abitazioni e quindi di alta vulnerabilità delle reti domotiche wireless. Sono d'accordo anch'io su tale punto di vista ma penso che prima che un'intera gamma di dispositivi wireless venga introdotta sul mercato, la casa produttrice di tali dispositivi si impegni a definire un protocollo di comunicazione tale da garantire soprattutto la sicurezza e la non vulnerabilità della rete. Quando si parla di zigbee ci si riferisce al livello fisico di un intero stack protocollare definito dall'ingegnere impegnato al progetto. La situazione ideale la si avrebbe se fosse instituito un protocollo adhoc per le reti domotiche, curando l'aspetto della comunicazione sicura e facendo in modo che questo diventi uno standard adottato da tutte le aziende. Ho usato il periodo ipotetico, ma molto probabilmente in qualche parte del mondo si sta già lavorando, come ambito di ricerca, alla definizione di tale standard di comunicazione. Purtroppo, al momento, non sono aggiornato sullo stato dell'arte, ma mi informerò! :)

ritratto di ITGO

Domotica e reti wireless

Da qualche anno mi occupo di domotica ed in un primo step ho progettato e realizzato un sistema proprietario su bus ma questo non andava bene per gli impianti esistenti per cui ho intrapreso la strada del wireless con Zigbee realizzando un sw di controllo e un dispositivo on/off (valido anche per le tepparelle) da inserire nelle cassette 503 standard. Il tutto funziona ma essendo il mio intento quello di fornire una "domotica per tutti" e quindi a basso costo, mi sono scontrato con problemi dovuti all'estetica del dispositivo, ai costi di produzione e per ultimo ma non per ordine di importanza, le interferenze sulla 2.4Ghz che in qualche caso hanno compromesso i test.
A fronte di quanto sopra descritto sono "migrato" alla tecnolocia Zwave usando device che sfruttano la 868 MHz (in Europa) più libera dalla 2.4Ghz e quindi meno soggetta ad interferenze. Per contro non ha una grande banda passante ma per i controlli domotici è sufficiente .

Riguardo ai commenti relativi alla sicurezza penso che qualunque sistema (meccanico o elettronico) possa essere violato. E' la competizione tra chi è deputato a proteggere e chi invece vuole violare che determina la vittoria tra le parti, sia unsando un "piede di porco" che usando un portscan ...

Ad ogni modo credo che la domotica sarà un argomento molto trattato da ingegneri ed informatici nei prossimi anni.

ritratto di mingoweb

Certamente che si

Certamente che si svilupperà moltissimo. Nel campo universitario si stanno facendo già passi da gigante!

ritratto di linus

la domotica

e il suo sviluppo riguarda il settore elettrico soprattutto quello professionale, infatti ABB nota marca nel settore elettrico e molto conosciuta sia dai progettisti che dagli istallatori, già nel 2004 ha adottato la tecnologia wireless per gli edifici di pregio che non potevano avere altre canalizzazioni per il rispetto del pregio storico e artistico.

Il problema sostanziale è che questo tipo di impianti, per il momento, il loro costo/beneficio vale solo per edifici di pregio artistico e storico e non certamente per una abitazione periferica e di basso pregio.

ritratto di sorex

Progresso

Certamente la tecnologia porta progresso e il progresso porta benessere,ma fino a che punto?
Siamo veramente sicuri che riempire le nostre case di inquinamento elettromagnetico sia necessario?
O forse ci sono altre alternative, anche tecnologiche, che possono risovere lo stesso problema con un minor impatto ambientale?

La nota non è polemica ma vuole solo essere uno spunto riflessivo, del resto non sono ancora certi gli effetti dei campi elettromagnetici sull'uomo.
In ogni caso meditate.

http://www.apat.gov.it/site/_Files/DocumentoEffetti_RTI_CTN_AGF_2_2000.pdf

ritratto di mingoweb

Secondo me, fanno molto più

Secondo me, fanno molto più male le antenne dei cellulari che abbiamo a 100 metri da casa che la nostra piccola rete wi-fi in casa... Si deve prima iniziare ad intervenire sulle grasse antenne e poi sulle nostre piccole case... Purtroppo ancora non esistono delle leggi chiare sull'inquinamento elettromagnetico!

ritratto di gabri87

quando si parla

quando si parla degli effetti delle onde elettromagnetiche sull'uomo, non so cosa dire. non sono nè informato io in primo luogo, nè comunque mi sembra che ci siano dei risultati chiari e definitivi sull'argomento.
però se penso che comunque al giorno d'oggi "tutti" abbiamo già in casa televisioni, cellulari, router wireless, computer ecc. (ho citato solo il minimo), allora non penso che una rete wifi domestica sia una reale aggravante.
se vogliamo fare un discorso di questo genere, dobbiamo partire alla base ed eliminare il superfluo quando possibile. chi è disposto? :)

ritratto di Alex87ai

Dici bene, e poi c'è da

Dici bene, e poi c'è da considerare il fatto che la comunicazione zigbee è una comunicazione a bassissima potenza, progettata per permettere di poter realizzare nodi di rete e apparecchiatura a basso consumo energetico! La potenza emessa da un modulo ricetrasmettitore zigbee è notevolmente inferiore a quella emessa dai dispositivi che tu hai citato e che oramai governano la nostra vita...prima di preoccuparci degli effetti sull'uomo dovuti dalla trasmissione di un sensore wireless, dovremmo chiederci a quali conseguenze può condurre un cellulare tenuto in tasca per diverse ore, ad esempio...

ritratto di linus

tempo fa

Sono andato ad un incontro tecnico-scientifico, dove si affermava che il danno più grave causato dai cellulari, non è quando si tiene in tasca, nè quando si ascolta, ma quando si parla perchè si innalza la potenza del trasmettitore e quindi le onde irradiate che in quel momento sono molto vicine al nostro orecchio, quindi si raccomandava di utilizzare le cuffiette.

ritratto di giuskina

integrata

con riscaldamento a pavimento non si vede più nulla oltre alle perosne in una casa

ritratto di max75

Domotica

La domotica è il futuro in ogni abitazione questo è scontato gli interrutori spariranno,ma al momento i prezzi sono inaccetabili. Una casa domotica seria cioè completamente automatica ti viene a costare un occhio della testa. Se vogliono che prenda piede dovranno abbasare un po i prezzi altrimenti rimaremo ancora per un po ancorati al nostro vecchio economico interrutore(parlo per noi poveri operai)

 

 

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