13.4.4 KNX snímače
Ing. Josef Kunc
Snímače prostřednictvím telegramů odesílají informace o měřených hodnotách různých fyzikálních veličin a instrukce s příkazy, které si lze představit jako požadavky pro vykonání konkrétních činností akčními členy. Tyto příkazy přijmou akční členy, uskuteční požadovanou operaci a odešlou zpětné hlášení o správnosti přijetí telegramu.
Podle konstrukce a způsobu předávání informací rozlišujeme snímače:
-
tlačítkové,
-
pasivní infračervené,
-
teploty,
-
kombinované,
-
jiné.
Bez ohledu na konstrukční uspořádání lze také rozlišovat mezi snímači binárními a analogovými.
Jiné rozdělení může být vázáno na způsoby montáže. Potom můžeme rozeznávat:
-
snímače pro zapuštěnou montáž,
-
snímače pro vestavnou montáž,
-
snímače pro nástěnnou (povrchovou) montáž,
-
snímače pro montáž na nosné lišty do rozvaděčů.
Tlačítkové snímače pro zapuštěnou montáž
Jsou to snímače, určené pro ukládání do elektroinstalačních krabic, nejčastěji zapuštěných pod povrch stěn. V systémových instalacích určených pro řízení funkcí v budovách to je nejrozšířenější konstrukční forma snímačů. Z nich nejvíce zastoupenými jsou tlačítkové snímače, termostaty, snímače pohybu, infračervená rozhraní a podobné přístroje. Ty jsou umisťovány prakticky na stejná místa, na kterých by byly ovládací elektroinstalační domovní přístroje v klasických instalacích.
Tlačítkové snímače, v řadě různých variant a designů, jsou zcela nejhojněji používanými snímači v systémových instalacích KNX pro manuální ovládání osvětlení, žaluzií a dalších funkcí. Mohou být tvořeny aplikačními moduly vybavenými jedním nebo několika ovládacími tlačítky ve vodorovném nebo svislém uspořádání (obr. 1), které se připojují ke sběrnicové spojce upevněné v elektroinstalační krabici. 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.
Jeden typ sběrnicové spojky ale obvykle může komunikovat s kterýmkoli typem samostatného aplikačního modulu od téhož výrobce. Každé z tlačítek bývá zpravidla vybaveno jednou nebo dvěma dvou či vícebarevnými LED. Význam jednotlivých barev bývá vázán na pracovní stav tlačítkem ovládaného elektrického předmětu. Tento požadovaný význam se nastavuje při parametrizaci v softwaru ETS. Nejčastějším nastavením této funkce je změna barvy v závislosti na zapnutém nebo vypnutém stavu ovládaného spotřebiče.
Pod okraji každého z tlačítek jsou uloženy miniaturní tlačítkové spínače nebo snímače dotyku (např. kapacitní), které při stisku odesílají napěťový signál do sběrnicové spojky prostřednictvím aplikačního rozhraní tvořeného desetipólovým konektorem.
Obr. 1: Příklad tlačítkového snímače se svisle uspořádanými tlačítky
Aplikační programy snímačů, ukládané obvykle v paměti sběrnicové spojky, dovolují zapínání a vypínání spotřebičů spínacími telegramy, odesílanými sběrnicovou spojkou po stisku dané části tlačítkového snímače. Při ovládání spínaných i stmívaných obvodů, po krátkém stisku tlačítka, sběrnicová spojka odesílá spínací telegram, po jeho dlouhém stisku stmívací telegram.
Podobně lze využít jinou variantu aplikačního programu pro ovládání pohonů žaluzií, rolet, oken apod. Krátkými stisky se pohony uvedou do činnosti na parametricky stanovenou krátkou dobu nebo se dlouhý pohyb zastaví, dlouhými stisky pak do pohybu až do krajní mezní polohy.
Jinou funkcí tlačítka může být odesílání telegramů s určitou hodnotou, které se používají pro nastavení předvolené hodnoty nastavení stmívače, žaluzie nebo jiného předmětu v rozmezí od 0% do 100%.
Výrobce vždy určuje, jaké funkce může projektant pro tlačítkový snímač parametricky nastavit. Takže to může být i možnost spouštění různých scén (kombinací provozních stavů svítidel, žaluzií, pracovního režimu topení atd.), přepínání pracovních stavů termostatů apod.
Při neustále se zvyšující hustotě součástek v integrovaných obvodech se zmenšují rozměry jednotlivých konstrukčních dílů, proto se stává běžným stav, kdy sběrnicové spojky jsou již nedílnou konstrukční součástí mnoha aplikačních modulů. To znamená, že v takovýchto případech již nejsou potřebné samostatné sběrnicové spojky.
Binární vstupy
Jako kontaktní snímač lze využít prakticky jakýkoli elektromechanický kontaktní prvek. Tím může být klasický tlačítkový ovladač nebo spínač, magnetický kontakt zabudovaný v okně nebo dveřích, zámkový spínač, hladinový spínač, pomocný kontakt stykače, signalizační kontakt svodiče přepětí apod. Testovací napětí stavu tohoto obvykle 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 instalací prostřednictvím binárních vstupů, někdy nazývaných jako tlačítková rozhraní. Při volbě právě toho nejvhodnějšího KNX přístroje je potřebné důkladně se seznámit se všemi jeho technickými parametry, abychom vybrali takový prvek, který splní všechny projektem požadované úkoly. Tyto binární vstupy mohou být vyráběny v různých konstrukčních variantách, z nichž každá připouští připojení kontaktních snímačů vedeními o předem stanovené maximální délce.
Aplikační programy binárních vstupů bývají obdobné jako u sběrnicových spojek, při jejich využití lze tedy spouštět funkce spínání, stmívání, řízení pohonů, řízení scén, atd.
Možné uspořádání dříve vyráběného dvojnásobného tlačítkového rozhraní je na obr. 2. Kolíkové vývody jsou určeny pro přímé nasunutí do bezšroubových svorek jednonásobného nebo dvojnásobného domovního spínacího přístroje pro zapuštěnou montáž do elektroinstalační krabice. Spínač nebo tlačítkový ovladač lze potom naprogramovat pro spínání, stmívání, ovládání žaluzií nebo odesílání hodnot. Toto rozhraní umožňuje jednoduché začlenění designů ovládacích prvků běžně nedodávaných pro aplikace v systémové technice.
Obr. 2: Dvojnásobné tlačítkové rozhraní pro domovní spínače
Obr. 3: Příklad čtyřnásobného binárního vstupu pro skrytou montáž
Jinou variantou je kombinace sběrnicové spojky pro montáž do elektroinstalační krabice s několikanásobným binárním vstupem. K těmto vstupům lze připojit libovolné klasické kontaktní spínače vedeními o největší délce kolem 10 m. Testovací napětí je přitom odvozeno od napětí sběrnicového – není zapotřebí žádný vnější pomocný napájecí zdroj. Také samostatné několikanásobné binární vstupy pro montáž do hlubokých elektroinstalačních krabic pod spínače nebo jiné přístroje mohou být se spínacími prvky propojeny vedeními o maximální délce 10 m. Příklad čtyřnásobného binárního vstupu (univerzálního rozhraní – aplikační program dovoluje využití i jako spínací akční člen pro spínání LED nebo vstupů elektronických relé) je na obr. 3.
Obr. 4: Osminásobný binární vstup
U binárních vstupů pro montáž na nosné lišty v rozvaděčích (příklad osminásobného binárního vstupu s možností manuálního testování – obr. 4) je možné využít délku připojovacích vedení mezi kontaktními snímači a vstupními svorkami přístrojů až 100 m.
Snímače analogových hodnot
I v systémových elektrických instalacích KNX 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.
Obr. 5: Příklad aplikačního modulu termostatu
Měření teploty se využívá prakticky v každé systémové elektrické instalaci KNX pro regulaci vnitřní teploty v objektu. Každá regulační smyčka obsahuje snímač teploty s regulátorem a nastavením regulované hodnoty a akčního členu pro ovládání dodávky tepla. Tyto prvky vzájemně komunikují po sběrnici. Snímač teploty s regulátorem (krátce nazývaný termostatem – obr. 5) může běžně řídit dva topné okruhy (např. teplovodní okruh a elektrické přímotopné těleso) nebo topení a chlazení.
Výhodou jednoho společného termostatu pro řízení topení i chlazení (klimatizace) je odstranění význačné nectnosti projevující se v objektech vybavených na sobě nezávislými systémy topení a chlazení, které pro svoji činnost potřebují dva termostaty. Relativně běžnou závadou v těchto budovách je souběžný provoz topení i chlazení ve stejných místnostech, tedy namísto úspory energie nastává výrazné plýtvání tepelnou energií.
Společný termostat umožňuje nastavení několika provozních režimů topení i chlazení, jak je graficky znázorněno na obr. 6.
Obr. 6: Grafické znázornění činnosti termostatu
Aby uživatel nemusel složitě nastavovat jednotlivé provozní režimy, termostaty umožňují manuální nastavení pouze jedné hodnoty (buďto komfortní nebo úsporné – standby – teploty topení). Mnohé hodnoty provozních teplot jsou automaticky posouvány o teplotní rozdíly. Projektant tedy nastaví komfortní teplotu pro vytápění Tkt v dané místnosti např. na 22°C. Komfortní teplotu pro chlazení Tkc pak teplotním rozdílem, nikoliv nastavením teploty, nejméně o 2 K vyšší. To znamená, že při uživatelské změně základního nastavení zůstane zachován teplotní rozdíl mezi topením a chlazením. I další režimy činnosti se nastavují teplotními rozdíly. Pohotovostní (úsporný) režim má nastavenu pracovní teplotu o 2 K až 3 K nižší pro…
