Systémové elektrické instalace KNX/EIB (8. část) Ing. Josef Kunc Snímače a akční členy Snímače a akční členy jsou hlavními prvky systémových instalací. Snímače odesílají informace o měřených hodnotách různých fyzikálních veličin a instrukce s příkazy, které mají vykonat akční členy. Tyto příkazy akční členy přijmou, uskuteční požadovanou akci a odešlou zpětné hlášení o správnosti přijetí telegramu. Podle potřeby (v závislosti na vytvořeném aplikačním programu) mohou být odesílány cyklické telegramy s údaji o aktuálním stavu akčního členu. Tlačítkové snímače Tento typ snímačů, v řadě různých variant, je nejčastěji používaným snímačem v sytémových instalacích KNX/EIB. Pro ruční ovládání osvětlení, žaluzií a dalších funkcí jsou obvykle určeny aplikační moduly vybavené jedním nebo několika ovládacími tlačítky ve vodorovném nebo svislém uspořádání (obr. 1), které se připojují ke sběrnicové spojce. Přitom platí pravidlo: Sběrnicová spojka a aplikační modul musí být vždy od téhož výrobce. Jinak řečeno: aplikační modul od jednoho výrobce nebude komunikovat se sběrnicovou spojkou od jiného výrobce. Ovšem jeden typ sběrnicové spojky může komunikovat s kterýmkoli typem samostatného aplikačního modulu od téhož výrobce. Obr. 1: 4násobný tlačítkový snímač se svisle a vodorovně uspořádanými tlačítky Každé z tlačítek je obvykle vybaveno dvoubarevnou LED (červená/zelená), jejíž funkce se nastavuje při parametrizaci v softwaru ETS. Nejčastějším nastavením této funkce je změna barvy v závislosti na zapnutém nebo vypnutém stavu ovládaného spotřebiče. V určitých případech (např. při určení tlačítka pro centrální funkci, tedy pro odeslání příkazu vyššímu počtu spotřebičů k jejich vypnutí méně často i k jejich zapnutí) by tato stavová LED nezobrazovala aktuální stav v každém okamžiku. Kdykoli po odeslání centálního příkazu může totiž být byť jen jediná funkce změněna jiným ručně nebo automaticky zadaným příkazem. V takovémto případě lze zvolit variantu pro orientační osvětlení stále stejnou barvou anebo trvalé vypnutí LED. Pokud je tlačítko naprogramováno pro spínání dvou eletrických předmětů (např. horní část opakovanými stisky zapíná i vyíná jedno svítidlo, dolní část je určena pro
zapínání a vypínání druhého svítidla) dvoubarevná LED může zobrazovat provozní stav pouze jednoho z těchto svítidel. Pod horním a dolním okrajem každého ze svislých tlačítek a pod levým a pravým okrajem každého z vodorovně uspořádaných tlačítek jsou uloženy miniaturní tlačítkové spínače nebo snímače dotyku, které při stisku odesílají napěťový signál do sběrnicové spojky prostřednictvím aplikačního rozhraní PEI (tvořeného desetipólovým konektorem). Pět pólů se využívá pro přenos dat, další čtyři póly jsou určeny pro napájení obvodů aplikačního modulu ze sběrnicové spojky (tedy jejím prostřednictvím ze sběrnice KNX/EIB). Jeden pól je určen pro základní rozlišení typu aplikačního modulu. V bodě A sběrnicové spojky BCU (obr. 2) se měří napětí, odvozené z děliče napětí tvořeného odpory R a Rb. Velikostí výstupního napětí je udán typ aplikačního modulu AM. Příklady některých z nich jsou v tabulce 1. Obr. 2: Vymezení typu aplikačního modulu Typ Napětí [V] Funkce 0 0,00 Není připojen žádný aplikační modul 2 0,50 4 binární (analogové) vstupy + 1 binární výstup 4 1,00 2 binární (analogové) vstupy + 3 binární výstupy 6 1,50 3 binární (analogové) vstupy + 2 binární výstupy 12 3,00 Sériová synchronizace 14 3,50 Sériová synchronizace pevná délka 16 4,00 Sériová synchronizace 19 4,75 4 + 1 binárních výstupů 20 5,00 Nahrávání Tab. 1: Příklady určení aplikačních modulů Aplikační programy kontaktních snímačů, ukládané v paměti sběrnicové spojky, dovolují tedy zapínání a vypínání spotřebičů jednobitovými spínacími telegramy, odesílanými sběrnicovou spojkou po stisku dané části tlačítkového snímače. Při ovládání spínaných i stmívaných obvodů po krátkém stisku tlačítka sběrnicová spojka odesílá jednobitový spínací telegram, po jeho dlouhém stisku čtyřbitový stmívací
telegram. Odesláním každého z těchto telegramů se změní intenzita osvětlení o 12,5 % rychlostí, jaká byla parametricky nastavena v aplikačním programu stmívacího akčního členu. První bit obsahu telegramu značí směr stmívání, další tři bity udávají velikost změny, jak je naznačeno na obr. 3 pro stmívání cyklickými telegramy pro nastavení intenzity osvětlení od 0 do 100%. Obr. 3: Stmívací telegramy a průběh stmívání Další funkcí tlačítka může být odesílání jednobytových telegramů, které se používají pro nastavení předvolené hodnoty nastavení stmívače, žaluzie nebo jiného předmětu v rozmezí od 0% do 100% (od 0 do 255). Dva jednobitové telegramy, odvozené od krátkého a dlouhého stisku tlačítka, se používají především pro řízení provozu žaluzií, rolet a dalších předmětů s elektromotorickými pohony. Kontaktní snímače Jako kontaktního snímače lze využít prakticky jakéhokoli elektromechanického kontaktního prvku. Tím může být klasický tlačítkový ovladač nebo spínač, magnetický kontakt zabudovaný v okně nebo dveřích, zámkový spínač, hladinový spínač, pomocný kontakt stykače apod. Testovací napětí stavu takovéhoto bezpotenciálového kontaktu může být odvozeno z vnějšího zdroje (např. 230 V AC nebo 24 V DC/AC) anebo je vnitřní, tedy odvozené od sběrnicového napětí. Kontaktní vstupy se propojují se systémovou KNX/EIB instalací prostřednictvím tlačítkových nebo univerzálních rozhraní anebo binárních vstupů. Při volbě vhodného KNX/EIB přístroje je potřebné důkladně se seznámit se všemi jeho technickými parametry. Tato rozhraní i binární vstupy mohou být vytvořeny v různých konstrukčních variantách, z nichž každá připouští připojení kontaktních snímačů vedeními o předem stanovené maximální délce.
Tlačítková rozhraní mohou být konstruována pro připojení ke svorkám libovolného kontaktního snímače a jsou tedy opatřena přiměřeným počtem připojovacích vodičů anebo jsou určena jen pro přímé připojení např. k bezšroubovým svorkám domovních spínačů a tlačítkových ovladačů. Možné uspořádání dvojnásobného tlačítkového rozhraní je na obr. 4. Kolíkové vývody jsou určeny pro přímé nasunutí do bezšroubových svorek jednonásobného nebo dvojnásobného domovního spínacího přístroje určeného pro zapuštěnou montáž do elektroinstalační krabice. Spínač nebo tlačítkový ovladač lze potom naprogramovat pro spínání, stmívání, ovládání žaluzií nebo odesílání jednobytových hodnot. Sběrnice KNX/EIB se k tomuto rozhraní připojuje ze spodní strany obvyklým způsobem bezšroubovými svorkami. Rozhraní umožňuje jednoduché začlenění takových designů ovládacích prvků, které nejsou běžně dodávány pro aplikace v systémové technice. Testovací napětí je odvozeno od sběrnicového napájení. Obr. 4: Dvojnásobné tlačítkové rozhraní pro domovní spínače Univerzální rozhraní (obr. 5) lze využívat nejen jako vstupní, ale i jako výstupní zařízení. Jako vstupní zařízení k němu lze připojit libovolné kontaktní snímače při použití vnitřního testování. Každý ze vstupů lze naprogramovat nejen pro spínání, stmívání, ovládání žaluzií a odesílání hodnot, ale také pro kombinační nebo vícenásobné spínání, popř. pro postupné nebo rozdílové čítání. Výstupní funkcí může být spínání LED nebo také řízení ovládacích hlavic topení či chlazení. Délka připojovacího vedení bývá omezena na cca 10 m. Obr. 5: Dvanáctinásobné univerzální rozhraní a osminásobný binární vstup
U binárních vstupů (příklad osminásobného binárního vstupu s možností ručního testování je na obr. 5) je možné prodloužit délku připojovacích vedení mezi kontaktními snímači a vstupními svorkami přístrojů až na 100 m. Aplikační programy těchto přístrojů umožňují pouze vstupní funkce. Mohou být však ve variantách pro cizí nebo vnitřní testovací napětí pro kontrolu stavu připojených bezpotenciálových kontaktů. Snímače analogových hodnot V systémových elektrických instalacích KNX/EIB je potřebné zpracovávat nejen dvoustavové hodnoty, ale také plynule proměnné hodnoty různých fyzikálních veličin, jako teploty, intenzity osvětlení, rychlosti větru, vlhkosti, času, tlaku, elektrického proudu, výkonu, energie atd. Měření teploty se využívá téměř v každé systémové elektrické instalaci KNX/EIB při regulaci vnitřní teploty v objektu. Každá regulační smyčka obsahuje snímač teploty s regulátorem a nastavením regulované hodnoty (zpravidla v jednom konstrukčním celku aplikačního modulu AM obr. 2) a akčního členu pro ovládání dodávky tepla. Tyto prvky vzájemně komunikují po sběrnici. Snímač teploty s regulátorem (nepřesně, ale krátce nazývaný termostatem obr. 6) může řídit dva topné okruhy (např. teplovodní okruh a elektrické přímotopné těleso) nebo topení a chlazení. Obr. 6: Příklad aplikačního modulu termostatu Pro měření vnější teploty se používají samostatné nebo kombinované snímače, např. pro měření teploty a intenzity venkovního osvětlení. Tyto přístroje mívají integrovanou sběrnicovou spojku a jsou tedy přímo připojovány ke sběrnici. Častými jsou také snímače intenzity osvětlení určené pro plynulé měření intenzity pro účely regulace osvětlení na stálou osvětlenost anebo s možností nastavení mezních hodnot (soumrakové snímače) pro ovládání osvětlení, žaluzií nebo jiných funkcí v závislosti na úrovni přirozeného osvětlení. Obr. 7: Snímač pohybu a snímač přítomnosti pro vnitřní montáž
Především pro řízení osvětlení, obvykle ve vazbě na úroveň přirozeného osvětlení, ale také pro účely střežení objektů, jsou určeny snímače pohybu nebo přítomnosti, kombinované se snímači intenzity osvětlení (obr. 7), dovolujícími např. regulaci osvětlení na stálou osvětlenost ve vazbě na přítomnost osob v místnostech. Používají se také pro spínání osvětlení na chodbách, schodištích a v dalších prostorách s krátkodobým pobytem pohybujících se osob, kdy umělé osvětlení je spínáno jen při nedostatku přirozeného osvětlení. Aplikační programy těchto snímačů jsou často vybavovány komunikačními objekty pro předávání informací o pohybu osob, bez ohledu na velikost přirozeného osvětlení. Proto mohou sloužit i jako doplňková ochrana objektu před neoprávněným vnikem. Mnohé další snímače plynule proměnných fyzikálních veličin lze připojovat k univerzálním analogovým vstupům, které jsou volitelně parametrizovány jako normalizované napěťové nebo proudové vstupy (0 až 10 V DC, 1 až 10 V DC, 0 až 10 ma DC, 4 až 20 ma DC atd.), popř i s odporovým vstupem PT 100 a mnohdy i s možností vytvoření vlastní cejchovní křivky pro měření vyhodnocované fyzikální veličiny podle skutečných parametrů nenormalizovaného výstupu snímače. Tyto analogové vstupy dovolují měřit prakticky jakékoli fyzikální veličiny, které lze upotřebit při řízení funkcí nebo pro jejich zobrazování v systémové instalaci KNX/EIB. Zvláštním případem těchto analogových vstupů jsou povětrnostní stanice, které jsou předprogramovány pro konkrétní typy snímačů rychlosti větru, osvětlení, vlhkosti vzduchu, a dalších povětrnostních údajů. Tím se značně urychluje parametrizace přístrojů systémové instalace. Obr. 8: Kombinovaný snímač povětrnostních údajů Další zjednodušení a urychlení prací při oživování KNX/EIB instalace přináší kombinované snímače povětrnostních údajů, které komunikují s vyhodnocovacím analogovým zařízením (vybaveným i ochranou proti přepětím) po vlastní podružné sběrnici. Takto mohou předávat značný objem informací i v krátkých časových intervalech bez nadměrného zatěžování sběrnice KNX/EIB vysokým počtem telegramů. Příklad kombinovaného snímače je na obr. 8 (měří osvětlení ve třech směrech, celkové osvětlení, rychlost větru, venkovní teplotu, déšť, je vybaven soumrakovým snímačem a přijímačem časového signálu). Při použití elektroměru s vestavěným KNX/EIB rozhraním je možné přenášet po sběrnici údaje o velikosti protékajícího proudu, o velikosti napětí, účiníku, okamžitém příkonu i o celkovém odběru elektrické energie. Tyto údaje dovolí vytvářet libovolné logické vazby, při jejichž použití lze optimalizovat spotřebu. To může mít za následek snížení maximálního odběru a tedy i dimenzování hlavního jističe (mnohdy je možné snížit jeho jmenovitou hodnotu až o dva stupně viz dopad na stálé platby vyžadované dodaveteli elektrické energie podle jmenovité hodnoty jističe!).