Analysis, modeling and implementation of a system of power line communications for home automation

Os sistemas domoticos ainda sao pouco explorados no Brasil. Impedimentos para a sua popularizacao devem-se ao alto custo da tecnologia e o nao estabelecimento de um padrao nacional. Neste contexto, a tecnologia de comunicacao por meio de cabos da propria instalacao eletrica (PLC – Power Line Communication) pode contribuir para uma solucao mais eficiente e economica, por nao exigir antenas ou cabeamento adicional, bem como ter disponivel para uso uma elevada largura de banda de frequencias. Entretanto, ainda nao e encontrado na literatura a caracterizacao do canal com parametros de modelo tipicos brasileiros. Deste modo, por meio de medicoes no canal PLC sob circunstancias gerais das instalacoes eletricas residenciais brasileiras, o presente trabalho sugere uma metodologia de extracao de parametros e os aplica em tres modelos de resposta do canal PLC discutidos na revisao de literatura. Como resultado, o modelo por Matriz de Transferencia ABCD e o que se apresentou mais eficiente e flexivel a incorporacao de alteracoes no percurso. Ja a medicao, caracterizacao e simulacao dos diferentes tipos de ruido deste canal corroboram a possibilidade de implementacao de um emulador regido por parametros deterministicos e estocasticos por meio de cadeias de Markov. Por fim, e demonstrado que tanto por simulacao como por implementacao em circuito, a demodulacao FSK nao coerente atendendo as especificidades da camada fisica do protocolo KNX PL-132, que diferentemente de outros sistemas domoticos tambem analisados, utiliza-se de apenas um chip microcontrolador de 8 bits e demais componentes discretos. Os resultados das simulacoes demonstraram admissivel degradacao de desempenho do sistema implementado quando comparado a um detector otimo.The domotic systems are still little explored in Brazil. Some of the impediments to its popularization can be attributed to the high cost of technology and to the fact that there is not a established national standard. In this context, power line communication itself can contribute to a more efficient and economical system, due to not require additional cabling or antennas and have a wide band of frequencies available for exploration. However it is not yet found characterization of the channel with a model that includes brazilian typical parameters in the literature. Thus, by measuring the channel under general circumstances of the brazilian residential electrical installations, this work extract parameters and applies them in three models of the channel’s response discussed in the literature review. As a result, the model for Matrix Transfer ABCD is what was most efficient and flexible to changes in route. The characterization, measurement and simulation of various types of noise from this channel confirmed the possibility of implementing an emulator governed by some deterministic and other stochastic parameters by means of Markov chains. Finally, it is demonstrated that both by simulation and by implementation on circuit, the not coherent FSK demodulation given the specificities of the physical layer of the KNX PL-132 protocol , which unlike other home automation systems also analyzed, it uses only one 8 bits microcontroller and other discrete components. The simulation results show acceptable performance degradation of the implemented system when compared to an optimal detector