Domotics using KNX / Domótica con KNX

The term “domotics” is normally referring to an installation of a centralised automated control system for a building, in this case for a home or smaller house. The domotic system can be configured to control installations like interior climate, lighting, security and other appliances, and to communicate with the Internet to be able display status and events and to receive configurations remotely.

The KNX automation standard has existed for nearly thirty years and was created unifying three older standards. One of the main reasons for making KNX was to create a global independent standard that permitted to connect all kinds of equipment from any supplier adhering to the standard. Another goal was to reduce the amount of electrical cabling done in a building. This is achieved turning every small appliance to a node in a network with its own unique address.

This means that when you, for example, want to turn on the lights in a room you would normally press a light switch mechanism (in our case a pushbutton) on the wall and, instead of directly driving electricity through the switch mechanism and to the lamp in your ceiling, your intention is first interpreted by small unit connected to the button, which sends a signal to the KNX central, that will close an electrical circuit to light the lamp.

While this might seem overly complicated, it does open up a whole range of new possibilities. Now the mere action of pressing that button could lead to any kind of programmable events, it could turn on a whole scenery of different lights and intensities, and perhaps according to the hour of the day, start playing your favourite morning music, open the window blinds, turn on the coffee machine and perhaps step up the heating a couple of degrees. The button press has been “digitalised”, meaning that instead of closing a mechanical circuit, the same button press action can be done on a tablet standing on the kitchen table or from wherever you happen to be at the moment, through the Internet.

The development of KNX installations has been rather complicated before, requiring a trained installer and technician to program the installation through specialist software, called ETS, which put the whole program for the installation in the hands of the installer and not the owner of the building. That also meant that normal house owners were not so likely to spend the extra money on a KNX system, in spite of its advantages.

Now, through the software ETS Inside, it is much easier to directly program and update an installation from a tablet, and the software stays part of the installation and can be further extended and developed by any person of the building owner’s choice. This means that in the future we will probably be seeing a more popularised and generally spread usage of KNX into smaller and cheaper installations.

Home automation with KNX
(copyright knxtoday.com)

El término “domótica” se refiere normalmente a la instalación de un sistema de control automatizado y centralizado para un edificio, en este caso para una casa o una casa más pequeña. El sistema domótico se puede configurar para controlar instalaciones como el clima interior, iluminación, seguridad y otros dispositivos, y para comunicarse con Internet para poder mostrar el estado y los eventos y recibir configuraciones de forma remota.

El estándar de automatización de KNX existe desde hace casi treinta años y se creó unificando tres estándares anteriores. Una de las razones principales para formar KNX fue crear una estándar global independiente, que permitiera conectar todo tipo de equipos de cualquier proveedor que se adhiera a la norma. Otro objetivo era reducir la cantidad de cableado eléctrico realizado en un edificio. Esto se logra convirtiendo cada pequeño dispositivo en un nodo en una red con su propia y única dirección.

Esto significa que cuando, por ejemplo, queremos encender las luces en una habitación, normalmente presionaríamos un mecanismo del interruptor de luz (en nuestro caso, un botón) en la pared y, en lugar de conducir directamente la electricidad a través del mecanismo del interruptor hasta la lámpara del techo, su acción se interpreta primero mediante una pequeña unidad conectada al botón, que envía una señal al central KNX, que cerrará un circuito eléctrico para encender la lámpara.

Si a primera vista esto pueda parecer demasiado complicado, se abre una gama de nuevas posibilidades. Ahora, la simple acción de presionar ese botón podría llevar a cualquier tipo de eventos programables, podría activar un escenario completo de diferentes luces e intensidades, y quizás de acuerdo con la hora del día, empezar a tocar su música matutina favorita, abrir las persianas, encender la máquina de café y tal vez subir la calefacción un par de grados. La pulsación del botón se ha “digitalizado”, lo que significa que, en lugar de cerrar un circuito mecánico, la misma acción de pulsación del botón se puede realizar en una tableta colocada sobre la mesa de la cocina o desde cualquier lugar que se encuentre en este momento, a través de Internet.

Anteriormente el desarrollo de las instalaciones de KNX ha sido bastante complicado, ya que se necesita un instalador y técnico capacitado para programar la instalación a través de un software especializado, llamado ETS, que pone todo el programa para la instalación en manos del instalador y no del propietario del edificio. Eso también significaba que los propietarios de viviendas normales no tenían tantas probabilidades de gastar el dinero extra en un sistema KNX, a pesar de sus ventajas.

Ahora, a través del software ETS Inside, es mucho más fácil programar y actualizar directamente una instalación desde una tableta, y el software sigue siendo parte de la instalación y puede ser ampliado y desarrollado por cualquier persona que elija el propietario del edificio. Esto significa que en el futuro probablemente veremos un uso más popularizado y generalizado de KNX en instalaciones cada vez más pequeñas y más económicas.

Choosing solar power system / Elegir sistema de energia solar

When designing your new solar energy system there are quite a number of questions to think about. First of all is perhaps the question if you are building an independent, off-grid system or if you also will be connected to the normal electrical mains system (on-grid).

If you will be on-grid then there is no strict need for a local energy storage (like batteries), as the grid will act as one. Still it is a good idea to have your own energy storage capacity to be able to deal with situations like blackouts.

The next election is between a alternating current (AC) or direct current (DC) based system. A solar energy system will always consist of a number of photovoltaic panels (that produce direct current, DC, when exposed to the sunlight) and a number of inverters that turn that DC current into the AC current that your  household appliances and the grid will require (230 V, 50 Hz in Spain).

In an AC system the inverters are close to where the energy is produced, having perhaps one central inverter for all solar panels or a micro-inverter for each solar panel. The good thing about an AC based system is that you can more easily combine any number and configuration of energy sources (different types or orientations of photovoltaic panels or perhaps wind turbines) and use the mains current as you standard energy form. The cable sections will also be smaller reducing the cost for cabling. This is perhaps the most natural option is you are on-grid and if most of your energy consumption is during the daytime.

In a DC based system on the other hand the direct current will typically go unchanged through a charger to the energy storage media (the batteries) using the same cabling, and thus it will receive stronger currents and require bigger cables. The solar panels should also be of the same type as the weakest panel will set the standard for the rest. This option is perhaps the most common one for a totally off-grid system with all the panels in the same place and looking in the same direction.

A solar panel consists of a number of cells that produce a small current when exposed to the solar light. The most commonly sold photovoltaic panel today consist of 60 cells and produce around 32 volts. The panels can either be connected in parallel, where they still produce the same voltage but a higher current, or in a serial connection, where the voltage will rise but the current stays the same.

In other coming articles we will take a look at other aspects, such as sizing and orienting a photovoltaic installation.

Al diseñar un nuevo sistema de energía solar, hay un gran número de temas en que pensar. En primer lugar, la pregunta es si estás construyendo un sistema independiente sin conexión a la red o si también estará conectado al sistema de alimentación eléctrica normal (en la red).

Si va a estar en la red, entonces no hay una necesidad estricta de un almacenamiento de energía local (como las baterías), ya que la red actuará como almacenamientos por si sola. Aún así, es una buena idea tener su propia capacidad de almacenamiento de energía para poder enfrentar situaciones como apagones.

La siguiente elección es entre un sistema basado en corriente alterna (AC) o corriente continua (DC). Un sistema de energía solar siempre consistirá en una serie de paneles fotovoltaicos (que producen corriente continua cuando se exponen a la luz solar) y una serie de inversores que convierten esa corriente continua en corriente alterna que requerirán los electrodomésticos y la red. (230 V, 50 Hz en España).

En un sistema de corriente alterna, los inversores estarán cerca donde se produce la energía, teniendo quizás un inversor central para todos los paneles solares o un microinversor para cada panel solar. Lo bueno de un sistema basado en corriente alterna, es que se puede combinar más fácilmente cualquier número y configuración de fuentes de energía (diferentes tipos u orientaciones de paneles fotovoltaicos o quizás turbinas eólicas) y utilizar el sistema de corriente habitual de red como forma de energía estándar. Las secciones de cable también serán más pequeñas, reduciendo el costo del cableado. Esta es quizás la opción más natural si estás conectado a la red y si la mayor parte de su consumo de energía es durante el día.

En un sistema basado en corriente continua, por otro lado, esa corriente normalmente no se transformará y se lleva directamente a través un cargador al sistema de almacenamiento de energía (las baterías) utilizando el mismo cableado, y por lo tanto recibirá corrientes más fuertes y requerirá cables más gordos. Los paneles solares también deberían ser del mismo tipo, ya que el panel más débil establecerá el estándar para el resto. Esta opción es quizás la más común y lógica para un sistema totalmente desconectado a la red con todos los paneles en el mismo lugar y mirando en la misma dirección.

Un panel solar se compone de varias celdas que producen una pequeña corriente cuando se exponen a la luz solar. El panel fotovoltaico más vendido en la actualidad consiste en 60 celdas y produce alrededor de 32 voltios. Los paneles pueden conectarse en paralelo, donde todavía producen el mismo voltaje pero una corriente más alta, o en una conexión en serie, donde la tensión aumentará pero la corriente se mantendrá igual.

En otros artículos miraremos otros aspectos como el dimensionar y orientar el sistema fotovoltaico.

Agriculture without fossil fuel / Agricultura sin combustible fósil

Our conventional agriculture is one of the most voracious consumers of fossil fuels we have, not only fuel for all the machinery involved in the production, but mainly really it is for the production of synthesized fertilizers. Would a future be possible where we manage to reduce our dependence on the more and more declining sources of fossil fuels?

A first step could be to look for other kind of fuels. Some people want to promote biomass-based fuels, thinking that raw material can be transported off the farm to a specialized plant where the fuel first is produced and then transported back to the farm. To me this seems like taking useful nutrients from the farm, transporting them back and forth to be used with the same type of combustions motors. Perhaps it is a small step in the right direction but it still keeps us locked in the same thought schemes.

Setting productive land aside for producing biofuels instead of food seems like adding more momentum to the process of land loss that is already going on because of climate change and destructive farming methods. It would be much better to tap into the abundant and never-ending renewable energy source like the sun.

Looking at the current development for electric agricultural vehicles it seems no important player is working seriously on anything like this. On the internet there are a lot of posts to be found where enthusiasts remodel their tractors to become electric, and companies producing lighter vehicles like Alké (alke.com) are trying to enter the market. There are also electric quads that are used in agriculture like Eco Charger (ecochargerquads.com).

Where things are staring to change is in the market for electric machines and tools more than vehicles. Farms that add numerous solar panels to their installation could quickly transform to apply the electrical energy to many more and new uses, aside from just tools, making this energy form a vital and integrated part of the farm.

Organic agriculture that is not based on a heavy use of fertilizers, pesticides, herbicides and so on are efficiently producing healthy food while maintaining soil fertility and keeping off crop diseases through a good combinations of old and new farming methods, while enormously reducing the need for fossil fuels.

Perhaps we are still far from an agriculture without fossil fuels but there are many interesting initiatives and many projects to start to get moving faster in this direction.

Nuestra agricultura convencional es uno de los consumidores más voraces de combustibles fósiles que tenemos, no solo combustible para toda la maquinaria involucrada en la producción, sino y  principalmente para la producción de fertilizantes sintetizados. ¿Sería posible un futuro en el que logramos reducir nuestra dependencia de las fuentes cada vez más decrecientes de combustibles fósiles?

Un primer paso podría ser buscar otro tipo de combustibles. Algunas personas desean promover los combustibles a base de biomasa, pensando que la materia prima puede transportarse fuera de la granja a una planta especializada donde el combustible primero se produce y luego se transporta de regreso a la granja. Para mí, esto parece quitar nutrientes útiles de la granja, transportándolos de un lado a otro para ser utilizados con el mismo tipo de motores de combustión. Tal vez sea un pequeño paso en la dirección correcta, pero aún nos mantiene encerrados en los mismos esquemas de pensamiento.

Apartar tierras productivas para producir biocombustibles en lugar de alimentos parece dar más impulso al proceso de pérdida de tierras fértiles que ya está ocurriendo debido al cambio climático y los métodos de cultivo destructivos. Sería mucho mejor aprovechar la abundante y eterna fuente de energía renovable como el sol.

Viendo el desarrollo actual de los vehículos agrícolas eléctricos, parece que ningún jugador importante está trabajando seriamente en estos temas. En internet hay muchos textos escritos por entusiastas, que han remodelado sus tractores para convertirles en eléctricas, y las empresa que producen vehículos eléctricos ligeros como Alké (alke.com) intentan entrar en el mercado. También hay quads eléctricos que se utilizan en la agricultura como Eco Charger (ecochargerquads.com).

Donde si se ven cambios está en el mercado para las máquinas eléctricas y las herramientas más que para los vehículos. Las granjas que añaden numerosos paneles solares a sus instalaciones podrían transformarse rápidamente para empezar a usar la energía eléctrica para muchos más y nuevos usos, aparte de las herramientas, haciendo de esta energía una parte vital e integrada de la granja.

La agricultura orgánica que no se basa en un uso intensivo de fertilizantes, pesticidas, herbicidas, etc. produce alimentos saludables de manera eficiente, mantiene la fertilidad del suelo y evita las enfermedades de los cultivos mediante una buena combinación de métodos agrícolas antiguos y nuevos, al tiempo que reduce enormemente la necesidad de combustibles fósiles.

Quizás estamos todavia lejos de una agricultura sin combustibles fósiles pero hay muchas iniciativas interesantes y muchos proyectos por iniciar para andar en esta dirección con más fuerza.

A new revolution / Una nueva revolución

The concept of open software and open hardware, without copyright and free to be used and further developed by anyone, is supposing a new industrial revolution, putting advanced yet low-cost micro computing projects in the hands of new users: children, elderly, low-incomers in developing countries, together with the ever so active “makers” like hobby enthusiast and DIY-people (do-it-yourself).

The maker movement is putting individual creators in the centre that for the first time can use a whole infrastructure and ecosystem of new soft and hardware to create customizable and unique interactive projects. The big commercials companies are also joining in, seeing the potential of this trend, getting involved in workshops and “creative garages” to be able support and snap up the best projects. Through the support of many small funders (crowd funding) many small projects can get flying without the hassle and risks of shareholder money and bank loans.

Tiny inexpensive microcomputer boards like the Arduino or the Raspberry Pi, come prepared for all kinds of extensions and can, using motors, sensors and other equipment be converted into advanced process control systems.

There are many uses for this technology in agriculture, from measuring soil and weather data to check plant health, to controlling fans, lamps or irrigations system pumps to respond to these data. Or you can make your own drone to new overview information from your farm.

A smart DIY plant system with Arduino (seeed.cc)

El concepto de software abierto y hardware abierto, sin derechos de autor y libre de ser utilizado y desarrollado por cualquier persona, supone una nueva revolución industrial, poniendo en marcha proyectos de microprocesadores avanzados, pero de bajo costo en manos de nuevos usuarios: niños, ancianos, personas con bajos ingresos en países en desarrollo, junto con los “makers” siempre tan activos como los aficionados entusiastas  y las personas que hacen bricolaje (hágalo usted mismo).

El movimiento de “makers” está poniendo a los creadores individuales en el centro que, por primera vez, pueden usar toda una infraestructura y ecosistema de software y hardware nuevos para crear proyectos interactivos personalizables y únicos. Las grandes compañías comerciales también se están uniendo, viendo el potencial de esta tendencia, participando en talleres creativos y “de garaje” para poder apoyar y obtener los mejores proyectos. Con el apoyo de varios pequeños financiadores (crowd funding), muchos proyectos pequeños pueden salir a volar sin laos problemas y riesgos del dinero de los accionistas y los préstamos bancarios.

Pequeñas y económicas placas de microprocesadores como el Arduino o el Raspberry Pi, vienen preparadas para todo tipo de extensiones y pueden, usando motores, sensores y otros elementos ser convertidas en sistemas avanzados de control de procesos.

Hay muchos usos para esta tecnología en la agricultura, desde la medición de datos del suelo y el clima para controlar la salud de las plantas, hasta el control de ventiladores, lámparas o bombas del sistema de irrigación para responder a estos datos. O puede crear su propio dron a la nueva información general de su granja.