Világításvezérlés EIB / KNX rendszerrel
A korszerű épületautomatizálási rendszereket a családi házak esetében a leggyakrabban a világítási áramkörök vezérlésre alkalmazzák. Ez az a terület, ami a leglátványosabb és a belsőépítészek, lakberendezők érdeklődését is felkeltik. Ugyanis a fények a lakásban nem pusztán a szükséges megvilágítást adhatják, hanem „öltöztetik”, különböző hangulatot teremtenek a lakóterekben. Mielőtt azonban részletesebben is belemennénk, hogyan is működik a világításvezérlés KNX/EIB rendszerrel nézzük az alapokat. Sajnos sokan nem ismerik a fényerő-szabályozás alapjait, pedig ez függetlenül attól, hogy alkalmazunk-e épület-automatizálási rendszert vagy nem szükséges lehet. Hagyományos eszközökkel is lehet különböző fényforrásokat akár alternatív módon is szabályozni, de sajnos ezt kevesen tudják. Izzószálas lámpatestek szabályozása Leggyakrabban 230V-os izzót vagy halogén izzót szoktunk szabályozni. Ez a legegyszerűbb, hiszen a fényerőszabályzó (dimmer) számára ez egy ohmikus fogyasztó, amit könnyedén szabályozhatunk egy „olcsó” dimmerel is. Ha azonban 12V-os halogén izzó akarunk szabályozni már nem olyan egyszerű a dolog. Ahhoz, hogy a 230V-os hálózati feszültségből 12V-os legyen szükségünk van egy átalakítóra. Ez általában egy transzformátor, ami a dimmer számára induktív terhelést jelent. A legtöbb dimmer, amit ohmikus fogyasztókhoz terveztek, megbirkózik ezzel a terheléssel. Azonban ha kapcsolóüzemi (elektronikus) előtétet használunk már más a helyzet. Újabban egyre gyakrabban használnak ilyen előtéteket, ugyanis ezek a transzformátorokkal szemben általában kisebb méretűek és sokkal halkabbak. Egy ilyen készülék látható az 1. ábrán. Tudni kell azonban, hogy az ilyen készülék kapacitív terhelést jelent. Ennek megfelelően másképp és más készülékkel kel szabályozni. Amíg az ohmikus és induktív fogyasztókat felfutó élre, addig a kapacitíveket lefutó élre kell szabályozni. Ezen túlmenően figyelni kell arra is, hogy nem mindegyik elektronikus előtét szabályozható. Amelyik igen, azon egy „dimmable” felirat jelöli ezt. A 2/a és 2/b ábrákon látható a fázishasításos fényerőszabályzás felfutó és lefutó él esetén. Ez azt jelenti, hogy a szinusz hullám elejéből vagy a végéből vág-e le a dimmer. Minél többet vágunk le annál kisebb a fényerő, hiszen azt a hullám alatti terül adja meg.
2a ábra
2b ábra
Fénycsövek szabályzása Erre leginkább középületek esetében szokott szükség lenni, de néha családi házakban is alkalmazzák. Például rejtett világításokhoz praktikus lehet, hiszen alacsony a fogyasztása és könnyen kialakítható vele sávfény is. A fénycsövek fényerejének szabályzására két módszer terjedt el. Az egyik, amikor úgynevezett szabályozható 1-10V-os előtétet alkalmazunk, a másik pedig a DALI szabályzás. 1-10V-os szabályozható előtéteket a legtöbb ismert fénycsőgyártó kínál. Különböző teljesítményűek léteznek ezekből. Van egy-, két- és négycsöves változatuk is. A szabályozás úgy történik, hogy a dimmernek van egy kapcsoló kimenete. Ez adja a 230V-os tápfeszültséget a fénycső előtétnek. Ezen kívül van még egy 1-10V-os egyenáramú kimenete, melyet az előtét megfelelő pontjához kell csatlakoztatni. Fontos, hogy polaritás helyesen kössük be. Ellenkező esetben ugyanis nem fog működni a szabályzás és a fénycső sem világít teljes fényerővel. Amire figyelni kell az a kapcsolt kimenet terhelhetősége. Ez általában a KNX/EIB szabályozók esetében 16A. Azonban ne felejtsük el, hogy mivel nem ohmikus terhelésről van szó (és a 16A erre vonatkozik), számolni kell a cos Fi-vel is. Ez az adat szerepel a készülék leírásában is. Másik fontos adat az 1-10V-os kimenet terhelhetősége. A 100mA a legelterjedtebb. Ez azt jelenti, hogy kimenetre maximum annyi előtétet csatlakoztathatunk, hogy azok összes teljesítményfelvétele ne lépje ezt a határt túl. A legtipikusabb előtétek áramfelvétele 1-2 mA. Ezek szerint 50-100 előtétet is meghajthatunk egy szabályzóval. Ez még nagy előadótermek esetében is bőven elégséges szokott lenni. Az 1-0V-os adatból következtetni lehet arra, hogy ezek a fénycsövek minimálisan 10%-os fényerőre szabályozhatók le. Ennél alacsonyabbra nincs lehetőség. A DALI Digital Addressable Lighting Interface (Digitálisan Címezhető Világítási Interfész) a világítástechnikai ipar által kifejlesztett szabvány. Az IEC 60929 írja le a dokumentációját. A DALI nem egy buszrendszer, hanem helyi vagy szobánkénti szabályzásra lett kifejlesztve. A DALI egy interfész protokollt és nem egy rendszert jelent. Sok gyártó kínál ilyen előtéteket vagy azzal szerelt lámpatesteket. Minden ilyen kapcsolható és szabályozható a KNX/EIB rendszerrel. A legtöbb DALI csatoló (3. ábra) 64 készüléket képes kezelni. Természetesen ha ennél többet szeretnénk, akkor használhatunk több DALI csatolót is. Akár több tízezer darabot is! Látható, hogy gyakorlatilag korlátlan az áramkörök száma, melyet kezelhetünk a rendszerünkön belül. Manapság már annyira elterjedt a DALI szabvány, hogy nem csak világítástechnikai, hanem egyéb készülékek is használják azt.
3. ábra
LED-ek szabályzása Erre szintén két megoldás is létezik. Az egyik a korábban már bemutatott DALI. Vannak olyan gyártók akik LED vezérlésre alkalmas készülékeket is kínálnak. A másik megoldás a DMX512 szabvány (ez az elterjedtebb). A DMX512 egy olyan digitális multiplex szabvány mellyel 512 készülék címezhető és vezérelhető. Ezt a megoldást elsősorban színház és színpadtechnikai megoldásként ismerik. Ennek az oka, hogy kezdetben ezen a területen terjedt el. A cél az volt, hogy ne keljen minden egyes világítási áramkör 0-10V-os szabályzó jelét egy központi vezérlőről kikábelezni, hanem elegendő legyen egy 3 vezetékes rendszer alkalmazása. Ezzel rengeteg kábelezést spórolhatunk meg. Egy KNX/DMX Gateway (csatoló) segítségével olyan készülékeket illeszthetünk a rendszerünkbe, melyek ezt a szabványt ismerik. Alapvetően lámpatestek szabályzására alkalmazzák ezt a szabványt, de a füstgépektől kezdve a különböző színpadtechnikai látvány elemekig nagyon sok féle készüléket gyártanak. Manapság a legtöbb LED lámpatest, főleg ha a színösszetétel is szabályozható, alkalmazza a DMX512 szabványt. Tehát ha ilyen feladatot kell megoldanunk, akkor egy KNX/DMX Gateway (4. ábra) segítségével ezek kezelhetők a rendszerünkön keresztül.
4. ábra
Most hogy már tudjuk milyen fényforrások és hogyan szabályozhatók lássuk miként működik a KNX/EIB világításvezérlés. Olyan esetekben, amikor a családi házban nagyszámú világítási áramkört építenek ki, szükség van világítási képekre, összetett logika szerint kell működtetni vagy éppen távfelügyeletre van szükség érdemes KNX/EIB rendszert kiépíteni. Ezzel minden olyan feladatot megoldhatunk, amit a hagyományos megoldásokkal nem tudnánk. Az emberek különbözőek, ezért más és más okból alkalmaznak ilyen rendszereket.
Képzeljünk el egy nappalit, aminek az alapterülete pl. 40nm és 15-20 világítási áramkört álmodott meg a belsőépítész vagy a lakberendező. Ennyi kör alternatív fényerőszabályzását hagyományos módon csak igen nehezen tudnánk megvalósítani. Nem beszélve arról, hogy a
falra „sormintát” kellene készítenünk az egyes dimmerekből. Biztos mindenki látott már olyat, amikor az ajtó mellett egy halom kapcsoló és dimmer van felszerelve. Elég ronda látvány. Nem beszélve a nehézkes kezelésről. Ha az előbbi példánál maradva 15-20 áramkört akarunk kezelni, az szinte lehetetlen hagyományos eszközökkel. A legtöbb gyártó max. 5-ös soroló keretet kínál és ebből három a falon nem túl szép látvány. A KNX/EIB rendszerek kezelőivel egy szerelvénydobozból akár 5-10 áramkör fényereje is külön-külön szabályozható. Természetesen alternatív módon, akárhány helyről. Egy ilyen kezelő látható az 5. ábrán. Azonban ennyi áramkört szabályozni már elég körülményes lehet a tulajdonos számára, ezért szoktak úgynevezett világítási képeket használni. Ez azt jelenti, hogy egy gombnyomásra több áramkör is reagálhat. A példánál maradva felszerelünk egy KNX nyomógombot a falra, melynek van 10 gombja. Mindegyikhez rendelhetünk egy világítási képet. Ha valamelyiket megnyomjuk, akkor a hozzá tartozó fénybeállítást kapjuk. Tehát a gombnyomás hatására a rendszer a nappaliban lévő össze dimmer számára küld egy értéket, hogy az adott áramkör milyen fényerővel világítson. A TV nézéshez a készülék mögötti lámpák fél fényen világítanak, míg a többi lekapcsol. A vendégváráshoz, minden lámpa 100%-on világít. Olvasáshoz csak a kanapé feletti világítás ég teljes fénnyel, stb. Azonban nem csak a világítás tartozhat a világítási képekbe. A TV nézés gomb megnyomásával utasíthatjuk a rendszert, hogy állítsa be a megfelelő fényeket, ugyan akkor kapcsolja be a TV és DVD készülékeket, indítsa el a kedvenc filmünket, eressze le a redőnyöket és állítsa a fűtést két fokkal magasabbra. De erről egy kicsit később. Most fókuszáljunk csak a világításra. A világítási képeket elsősorban a nappalikban uszoda terekben használják, ahol különböző hangulatvilágításokra van szükség. Azonban ha végig gondoljuk, hogy a világítási képek gyakorlatilag nem mások, mint előre beállított értékek sorozata, melyet egy gombnyomással előhívhatunk. Ez azt is jelenti, hogy alkalmazhatjuk akár az egész házra is. Amikor a tulajdonos haza érkezik, kikapcsolja a riasztót. Ez küld egy jelet a rendszer felé, mely egy előre programozott állapotba hozza az egyes áramköröket. Tehát a bejárat közeli lámpák felkapcsolnak (feltéve, hogy sötét van és szükség van a világításra) a nappaliban a hőmérséklet komfort szintre emelkedik, a redőnyök leereszkednek, a zene pedig elindul. Úgy is kezdhettem volna, hogy a kertkapu kinyitása után a kerti világítások sorra, egy kis időkésleltetéssel felkapcsolnak és stb. Látható, hogy gyakorlatilag korlátlan számú feladatot egyetlen jelzés, például a kertkapu nyitása elindíthat. Miután megérkeztünk a kocsival kipakoljuk a bevásárló szatyrokat. Természetesen mivel tele van a kezünk nem tudjuk a lámpákat felkapcsolni, de nem is kell hiszen a garázsban, a folyosókon, a lépcsőházban mozgásérzékelők végzik ezt a feladatot. Ezek úgy vannak beállítva, hogy csak sötétben kapcsolnak és az érzékenység helyes beállításával a kutyára, macskára nem reagálnak csak az emberekre. Éjszaka, amikor ki kell mennünk nem vagyunk abban az állapotban, hogy a világításkapcsolót keresgéljük a falon. Ekkor jöhet jól a folyosón és a mellékhelyiségben elhelyezett mozgásérzékelő. Persze ha az azonnal teljes fénnyel felkapcsolná a világítást, az újabb problémákat vetne fel álmos szemünkben. Ezért ilyenkor nem 100%-ra hanem csak fél fényre vagy még alacsonyabb értékre kapcsol a lámpa. Éppen csak hogy el tudjuk végezni a dolgunkat, de ne keljen teljesen felébrednünk. Éjszaka, ha felriadunk valami neszre a kertben egy, az ágy mellett elhelyezett pánikkapcsoló segítségével egy gombnyomásra felkapcsolhatjuk a kertvilágítást vagy akár az összeset a házban. Természetesen a hálószobában nem. Nem az a cél, hogy minket lássanak, hanem hogy mi lássuk mi történik kint. Amikor nem vagyunk otthon és betörés történik, a rendszer a
riasztótól kapott jel alapján elkezdi villogtatni a kerti és a homlokzati lámpákat. Ezáltal is felhívva a figyelmet a betörésre. Nagyobb házak esetében a riasztó rendszer zónánként élesíthető. Tehát ha lefekszünk az emeleten, a földszintet beélesíthetjük. Ez azt is jelenti, hogy ott már nincs szükség a világításra. Tehát miért mennénk le és kapcsolnánk le a lámpákat. Amikor bekapcsoljuk a riasztót, az utasítja azokban a helyiségekben lévő világítási áramköröket, melyek az élesített zónában vannak, hogy kapcsoljanak le. Egyetlen „villanykapcsolót” sem kel megnyomnunk. Akkor is, amikor nem vagyunk otthon, szeretnénk a házat biztonságban tudni. Ezért alkalmazzuk a jelenlét szimulációt. Amikor üres a ház és besötétedik, a lámpák automatikusan fel- és lekapcsolódnak, utánozva mintha otthon lennénk. Ez nem azt jelente, hogy össze-vissza kapcsolódnak fel és le. Amíg otthon vagyunk és használjuk a rendszert, az figyel. Figyeli és megjegyzi mikor és melyik lámpákat kapcsoltuk fel vagy le. Később, amikor elmegyünk otthonról ezt utánozza a rendszer. Tehát nem történik az, hogy a ház egyik végében lekapcsol és azonnal a másik végében pedig fel. Ez nem lenne életszerű. Ennél sokkal „intelligensebb” a KNX/EIB. Ma már szinte minden távirányítható. Nincs ez másképp a világítással sem. Különböző átviteli médiumokat használhatunk: IR (infravörös), RF (rádiófrekvenciás), Bluethooth, stb. A távirányítók külsőre is nagyon sok félék lehetnek. Léteznek olyanok, amik csak az EIB/KNX rendszer által vezérelt készülékeket tudják kezelni, de olyanok is melyek akár a teljes házi mozi rendszert is vezérlik. Fontos lehet az is hogy egy- vagy kétirányú a kapcsolat (kommunikáció). Az egyirányú kommunikációra képes kézi távirányítókkal (6. ábra)
6. ábra kapcsolhatjuk a világítást vagy a TV-n válthatunk csatornát, de mivel nincs visszajelzés nem látjuk a rajtuk, hogy az adott lámpa világít vagy sem illetve, hogy hány fok van a szobában. Ezzel szemben a kétirányúak (7. ábra) képesek folyamatosan online kapcsolatban lenni a teljes rendszerrel és így mindig az aktuális állapotokat tükrözni.
7. ábra Vannak akik a világítást szeretnék az Internetek keresztül is kapcsolni. Ez önmagában ritkán merül fel, inkább más funkciókkal együtt szokták kérni. De erről majd egy későbbi cikkben írunk részletesebben. Ha valakit érdekel az épület villamosenergia-fogyasztása azt is könnyedén megmérheti. Az egyes áramkörök fogyasztását ugyanis egyenként lehet mérni. Tehát hó végén azt is meglehet tenni, hogy megnézzük melyik világításunk fogyasztotta a legtöbbet. Ehhez nincs is szükség külön fogyasztásmérő készülékre, hiszen a KNX/EIB készülékek jó része ezt a funkciót is tudja. Ez a tulajdonsága arra is képessé teszi a rendszert, hogy ha egy adott világítási körön valamelyik izzó kiég, azt azonnal jelezni tudja. Hiszen méri az átfolyó áramerőséget, és ha az egy bizonyos mértékben megváltozik, azonnal jelzést ad. Bár ezt a funkciót inkább középületekben szokták alkalmazni, ahol az üzemeltető nem feltétlen látja a lámpákat, de még is kell információt kapnia azokról.
Balogh Zoltán
