-1-
Inhoudsopgave 1
Inleiding
5
2
Het practicum
7
3
De gloeilamp (schakeling 1)
8
4
De bus
10
5
Relais schakelt lamp (schakeling 2)
11
6
Het adres
13
7
De tl-lamp (schakeling 3)
14
8
Inschakelen op twee plaatsen
16
9
Vragen
17
Extra opdrachten voor KBL en GL 10
Werking van een uitgebreid domoticasysteem
19
11
De deelnemers in een domoticasysteem
22
12
Vragen
23
Colofon
-2-
Auteur
Gert Zweeris
Eindredactie
Jan van Rooijen
Vormgeving
Queenie Productions, Delden
Druk
Drukkerij Augustijn, Enschede
-3-
1
Je komt laat thuis uit school. Het is midden in de winter en het is al donker. Je stoot je tenen tegen de fiets van je kleine broertje die je niet zag liggen.
Je zoekt je sleutel op en doet de deur open. Eerst doe je het licht in de hal aan. Dan toets je de toegangscode van de beveiligingsinstallatie in. Als je dat niet snel genoeg doet, dan gaat de sirene tekeer en bellen de buren op om te vragen wat er aan de hand is. Je loopt naar de woonkamer en doet het licht aan Vervolgens zet je de thermostaat van de verwarming hoger en de televisie aan. Omdat het een mooie zonnige winterdag was, had iemand het zonnescherm naar beneden gedaan en vergeten om weer omhoog te doen. Dat moet jij dus doen. Figuur 1 Au !
Het kan ook anders Je komt laat thuis uit school. Het is midden in de winter en het is al donker. Als je de huisdeur nadert dan schakelt de buitenverlichting aan. Je loopt om de fiets van je broertje heen en legt je wijsvinger op het identificatiepaneel bij de voordeur. Het besturingssysteem herkent je. Het beveiligingssysteem wordt uitgeschakeld en de deur gaat open. Het licht in de hal gaat vanzelf aan en het verwarmingsysteem verhoogt de temperatuur op de benedenverdieping. Je loopt de woonkamer in. Het licht in de woonkamer gaat aan. Het licht in de hal gaat minder fel branden. De televisie gaat vanzelf aan en staat op jouw favoriete programma. Het zonnescherm was al automatisch omhoog gegaan toen de zon minder fel ging schijnen.
Toekomstmuziek? Nee. Dat van je favoriete programma is wat overdreven, maar verder is alles tegenwoordig mogelijk. In moderne gebouwen wordt dit allemaal al toegepast. Vaak nog veel uitgebreider dan in het verhaaltje hierboven. De beveiligingsinstallatie, de verlichting en het klimaatbeheerssysteem worden bestuurd door een computer. In alle vertrekken zijn sensoren gemonteerd die doorgeven of er iemand aanwezig is, zodat de computer de verlichting en de verwarming kan inschakelen. We noemen dit een gebouwbeheersysteem.
-4-
-5-
2
In een wat eenvoudiger vorm wordt dit systeem ook in woonhuizen toegepast. We spreken dan van domotica.
In deze les leer je iets over de werking van een domoticasysteem. We maken een aantal schakelingen op het practicum.
Het woord domotica is samengesteld uit twee woorden. Domus, een oud Latijns woord dat “huis”
We werken alleen met verlichting.
betekent en het woord robotica. Onder robotica verstaan we alles wat te maken heeft met zelfstandig
Het practicum bestaat uit een aantal panelen die je in een frame kunt plaatsen.
werkende toestellen, meestal bestuurd door een computer.
Er horen 7 panelen bij dit practicum: • paneel GB1: busvoedingsaansluiting en bijbehorende adapter
Domotica-toepassingen zie je op drie gebieden.
• 2 panelen GB3: serieschakelaar met twee terugverende contacten
1. Veiligheid.
• paneel GB4: relais TL
2. Comfort (gebruiksgemak).
• paneel GB5: relais CT
3. Alarmering.
• paneel GB6: gloeilamp • paneel GB7: tl-armatuur.
Bij veiligheid moet je denken aan: • inbraakalarm
Onder in het frame bevindt zich een voedingskast met een hoofdschakelaar, een beveiliging en vier
• brandalarm
aansluitklemmen.
• automatische verlichting.
Bij de aansluitklemmen staat twee keer 24V~. Bij normale verlichtingsinstallaties werken we met een wisselspanning van 230 volt. Omdat dit een gevaarlijke spanning is, gebruiken we bij dit practicum
Bij comfort moet je denken aan:
een veilige wisselspanning van 24 volt.
• automatisch werkende zonwering
De voedingsdraden bij wisselspanning noemen we de fase (codeletter L) en de nul (codeletter N). De
• automatisch werkende verwarming
fasedraad is bruin en de nuldraad is blauw. De overige draden zijn zwart.
• automatische verlichting
De adapter levert een gelijkspanning van 12 volt. Deze spanning is voor de bus. Op de bus komen we
• deuren die “vanzelf” open en dicht gaan.
verderop in deze les terug.
Alarmering is vooral belangrijk bij alleen wonende, oudere mensen. Als er iets ernstigs gebeurt kun je hiermee een noodsignaal geven waardoor een hulpdienst wordt gewaarschuwd.
Figuur 2 Practicum domotica
Hoe al deze onderdelen werken zul je in deze les gaan ontdekken. We beginnen met een eenvoudige schakeling.
-6-
-7-
3
In figuur 5 kun je controleren of je de juiste verbindingen hebt gemaakt. Om een lamp aan te schakelen heb je een schakelaar nodig. Het relais gaan we als schakelaar gebruiken. Voor deze schakeling heb je nodig relaispaneel GB4 en gloeilamp GB6.
• Doe de stekker van de voedingskast in het stopcontact. • Druk de bovenste knop van de beveiliging van de voedingskast in. • Zet de hoofdschakelaar op 1.
Figuur 3 Re l a i s Figuur 5 Sch a keling 1
Op het relais zit een klein zwart schakelaartje, de handbediening van het relais. Zie figuur 6.
Figuur 4 Gloeilamp
• Plaats het relais en de lamp naast elkaar in het frame. • Neem een bruin aansluitsnoer en verbind de zwarte klem van de voedingskast met de
Figuur 6 Re l a i s
Met dit schakelaartje kan het relais met de hand in en uit geschakeld worden.
derde klem van het relais. Zie figuur 5.
• Test de schakeling door deze schakelaar aan en uit te zetten. De lamp moet aan en uit gaan. • Schakel de voedingskast uit.
• Verbind de vierde klem van het relais door een zwart aansluitsnoer met de eerste klem van de gloeilamp. • Ga met een blauw aansluitsnoer van de tweede klem van de gloeilamp naar de rode klem van de voedingskast.
We gebruiken de handbediening van het relais om de lamp aan en uit te schakelen. Hiervoor kunnen we ook een gewone schakelaar gebruiken. De bedoeling is dat het relais zelf de lamp schakelt.
-8-
-9-
4
5
De bus is een netwerk dat in een woning is aangelegd. Dit netwerk bestaat uit twee draden die alle
We gaan schakeling 1 uitbreiden met het busvoedinspaneel GB1 en met een paneel met een serie-
schakelaars en verlichtingsarmaturen met elkaar verbinden.
schakelaar met twee terugverende contacten, GB3. Zie de figuren 8 en 9.
Ook alle componenten van bijvoorbeeld de beveiligingsinstallatie en de verwarmingsinstallatie kunnen hierop worden aangesloten.
Figuur 8 Busvo e d i n g s p a n e e l
Figuur 7 De bus
Er bestaan aan aantal bussystemen. Bij dit practicum gebruiken we het systeem Batibus. Via de bus worden telegrammen verstuurd. Als je een lamp aan wilt doen, dan bedien je de schakelaar. De schakelaar kijkt eerst of de bus vrij is. Er kan namelijk maar één telegram tegelijk verstuurd worden via de bus. Is de bus vrij, dan bezet de schakelaar de bus en verstuurt het telegram:
LAMP INSCHAKELEN Figuur 9 Seriesch a ke l a a r
Het relais van de lamp is ook verbonden met de bus. Dit relais ontvangt het telegram van de schakelaar en schakelt de lamp aan. Ook de thermostaat van de verwarmingsinstallatie gebruikt de bus om telegrammen te versturen. Als het in de kamer te koud wordt, dan kijkt de thermostaat eerst of de bus vrij is, bezet de bus en stuurt naar de ver warmingsinstallatie het telegram:
VERWARMING INSCHAKELEN Het relais van de ver warmingsinstallatie ontvangt het telegram en schakelt de ver warming in. De telegrammen van de schakelaar en van de thermostaat worden ontvangen door alle relais die op de bus zijn aangesloten. Toch schakelt de thermostaat niet de lamp aan, maar alleen de verwarming. Hoe dat komt, zien we in de volgende schakeling.
-10-
Figuur 10 Sch a keling 2
• Zet voedingspaneel GB1, serieschakelaar GB3, relais GB4 en de gloeilamp GB6 naast elkaar in het frame. • Sluit de aansluitsnoeren van de voedingskast naar het relais en de lamp aan zoals in figuur 5. • Zorg dat het kleine blauwe keuzeschakelaartje van relais GB4 op TL staat. • Zet de handbediening van het relais in de stand 0. • Bouw de schakeling verder op zoals in figuur 10, let op de juis te kleuren van de aansluitsnoeren.
-11-
6
Aan de bovenkant van de panelen van de busvoeding, de serieschakeling en het relais zijn de draden
Het telegram: “lamp inschakelen” dat door de schakelaar wordt uitgezonden, wordt door alle op de
van de bus getekend. Deze moeten met dunne aansluitsnoeren met elkaar worden verbonden.
bus aangesloten relais ontvangen, maar niet alle relais reageren hierop. De schakelaar geeft namelijk met het telegram ook een adres mee waar het telegram naar toe moet.
• Verbind de aansluitingen van de bus met elkaar. Gebruik voor de bovenste lijn de dunne rode aansluitsnoeren, voor de onderste lijn de blauwe aan sluitsnoeren. Zie figuur 11.
Figuur 11 Sch a keling met bus
• Zet het bovenste duimwieltjes van het relais op 7, zie figuur 12. • Zet het onderste duimwieltje op 3. • Sluit de adapter aan op de connector van het busvoedingspaneel • Doe de stekker van de adapter en de stekker van de voedingskast in het stopcontact. • Zet de hoofdschakelaar van de voedingskast op 1.
De linker drukknop van de serieschakelaar die we in de schakeling bedienen, geeft het adres 73 mee. Het eerste cijfer noemen we de familie en het tweede cijfer is het volgnummer van de familie. Met de duimwieltjes op het relais hebben we als familie de 7 ingesteld en als volgnummer de 3.
Figuur 12 Re l a i s
We gaan terug naar schakeling 2 van figuur 11. • Verander met het duimwieltje het volgnummer op het relais in getal 9. • Zet de hoofdschakelaar van de voedingskast aan. • Test of je met de serieschakelaar de lamp kunt bedienen.
Je ziet dat het relais niet reageert, omdat telegrammen met adres 73 worden verzonden. Het relais is ingesteld op telegrammen met adres 79.
• Verander het volgnummer op het relais weer in een 3. • Test of het relais weer reageert op de linker drukknop van de serieschakelaar. • Test of het relais reageert op de rechter drukknop van de serieschakelaar.
Op het relais gaat een klein lampje knipperen om aan te geven dat het relais verbinding heeft met de bus.
• Bedien één keer kort de linker drukknop van de serieschakelaar. Het relais schakelt de lamp in. Je merkt dat er een korte tijd zit tussen het indrukken van de schakelaar en het aangaan van de
Het relais reageert niet op de rechter drukknop. Deze drukknop heeft een andere adressering.
lamp. Dit komt doordat de schakelaar eerst moet kijken of de bus vrij is, dan de bus moet bezetten
Door verschillende nummers op het relais in te stellen kun je ontdekken wat de adressering van de
en dan het telegram moet verzenden.
rechter drukknop is.
De lamp kan met dezelfde schakelaar worden uitgeschakeld. Ook nu zit er een korte tijd tussen het
Om het niet te moeilijk te maken, mag je er van uit gaan dat het familienummer hetzelfde is. Alleen
indrukken van de schakelaar en het uitgaan van de lamp.
het volgnummer is anders. Hou er rekening mee dat het relais niet direct op de drukknop reageert. Er gaan een paar seconden
• Schakel de lamp een paar keer in en uit. • Schakel de hoofdschakelaar van de voedingskast uit.
-12-
voorbij voor het relais schakelt.
• Zoek de adressering van de rechter drukknop van de serieschakelaar. • Als je dat gevonden hebt, schakel dan de voedingskast uit.
-13-
7
Behalve de gloeilamp hebben we ook paneel GB7 met een tl-lamp bij het practicum. Deze tl-lamp heeft ook een eigen relais, paneel GB5.
Figuur 14 Sch a keling 3
• Sluit de adapter aan op de connector van het busvoedingspaneel. • Zet de hoofdschakelaar van de voedingskast aan. • Test de schakeling.
De linker drukknop van de serieschakelaar heeft als adressering de cijfers 73. De rechterdrukknop heeft dan automatisch hetzelfde familienummer. Het volgnummer is altijd één cijfer hoger. Dus adressering 74. Dit kan niet veranderd worden.
Figuur 13 Relais en tl-lamp
• Plaats het relaispaneel en de tl-lamp samen met de andere panelen in het frame zoals in figuur 14. • Zet het kleine blauwe keuzeschakelaartje op relais GB5 op de stand CTa. • Stel het adres in op relais GB4. Familienummer 7 en volgnummer 3. • Stel het adres in op relais GB5. Familienummer 7 en volgnummer 4. • Sluit de aansluitsnoeren aan zoals in figuur 14. Let op de goede kleuren. • Verbind de bus door met de dunne aansluitsnoeren.
-14-
• Haal de stekker van de adapter uit het busvoedinspaneel. • Schakel de voedingskast uit.
-15-
8
9
Maak de volgende meerkeuzevragen. In sommige gevallen is het gemakkelijk als je een lamp op twee plaatsen aan of uit kunt schakelen. De lamp op de overloop kun je bijvoorbeeld in- of uitschakelen met een schakelaar onder aan de trap en met een schakelaar op de overloop. We noemen dit een wisselschakeling.
1. Als in een groot gebouw de verlichting, de verwarming en de toegangscontrole door een computer worden geregeld, dan spreken we van a. centraal regelsysteem b. domotica
• Plaats de tweede serieschakelaar in het frame. • Verbind de draden van de bus door. • Controleer of je de juiste schakeling hebt met behulp van figuur 15.
c. gebouwbeheersysteem d. gebouwregelsysteem
2. De voedingsdraden in een verlichtingsinstallatie hebben de code a. + en – b. F en N c. L en N d. P en EP
3. De kleur van de fasedraad in een verlichtingsinstallatie is a. blauw b. bruin Figuur 15 Sch a keling 4
c. rood
• Stel bij het relais van de gloeilamp het adres 74 in. • Het adres voor de tl-lamp is 73. • Sluit de busvoeding aan • Schakel de voedingskast in. • Test de schakeling. • Laat de schakeling door de docent controleren. • Schakel de voedingskast uit. • Haal de stekker van de adapter uit het busvoedingspaneel. • Haal alle aansluitsnoeren uit het practicum. • Ruim alles netjes op.
d. zwart
4. In deze les bedoelen we met “de bus” a. de spanning voor de besturing b. de voedingsdraden voor de lampen c. een netwerk d. de schoolbus
5. Hoeveel telegrammen kunnen gelijktijdig via de bus verstuurd worden? a. 1 b. 2 c. 4 d. evenveel telegrammen als er relais zijn aangesloten
-16-
-17-
10
6. Als we met 4 schakelaars 4 verschillende lampen willen aan- of uitschakelen, hoeveel relais hebben we dan nodig? a. 1 b. 2
In dit practicum hebben we ons beperkt tot verlichting. Een domoticasysteem bestuurt meestal meer
c. 3
installaties. Alle installaties zijn via de bus verbonden met een domoticacentrale.
d .4
De domoticacentrale wordt meestal in de meterkast geplaatst.
7. Als we met 1 schakelaar 4 lampen tegelijkertijd willen aan- of uitschakelen, hoeveel relais hebben we dan nodig? a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 8. De linker drukknop van een serieschakelaar heeft als adressering het getal 88. Welke adressering heeft de rechter drukknop van die serieschakelaar?
Figuur 16 Domoticacentra l e
a. 87 b. ook 88 c. 89 d. dat is niet te zeggen
We bespreken een aantal van die installaties.
De verwarmingsinstallatie De temperatuur in een huis hoeft niet altijd even hoog te zijn. ’s Nachts kan de temperatuur naar beneden en ook als er niemand thuis is, hoeft het niet zo warm te zijn.
9. Als je met twee schakelaars één lamp kunt aan- of uitschakelen, dan spreken we van een
Door in alle vertrekken sensoren te plaatsen “ziet” de centrale in welke ruimte iemand aanwezig is.
a. dubbelschakeling
De temperatuur in die ruimte wordt dan omhoog gebracht.
b. hotelschakeling
Als iemand in de woonkamer een raam openzet, wordt dit door het raamcontact gesignaleerd en aan de
c. trapschakeling
centrale doorgegeven. De verwarming in de woonkamer wordt dan op een lagere temperatuur ingesteld.
d. wisselschakeling
Een buitenthermometer meet de buitentemperatuur en geeft dit door aan de verwarmingsketel. De instellingen van de ketel worden daarop aangepast.
10.Hoe groot is de spanning op een schakelaar in onze domotica-installatie? a. geen spanning b. 12 volt
Zonwering Als de zon fel schijnt kan dit hinderlijk zijn. Bovendien wordt het dan erg warm in huis. Daarom
c. 24 volt
monteren we zonneschermen. Maar die zonneschermen moet je naar beneden doen en niet te vergeten,
d. 230 volt
ook weer omhoog als de zon weg is. Dat werk kan de domoticacentrale voor je doen. Bovendien gaan de zonneschermen ook naar beneden als de zon schijnt en je bent niet thuis. Gaat het hard waaien, dan gaan ze omhoog.
-18-
-19-
Automatische verlichting
Persoonsalarmering.
Binnenkomen in een donker huis is niet gezellig. Bovendien kun je je lelijk bezeren als iemand zijn
Alleen wonende ouderen of zieke mensen zijn kwetsbaar. Een klein ongelukje kan ernstige gevolgen
rommel niet heeft opgeruimd. Daarom wordt de verlichting ingeschakeld als je binnenkomt. Wordt
hebben als je niemand kunt waarschuwen. In de woning kunnen trekschakelaars gemonteerd worden
er in de hal gedurende 15 minuten geen beweging gesignaleerd, dan wordt de verlichting gedimd.
waarmee alarm gegeven kan worden. Ook wordt wel een draagbare zender met een alarmknop
Staat de centrale in de nachtstand, dan wordt er heel anders gereageerd. ’s Nachts hoeft er beneden
gebruikt. Een zogenaamde clipzender.
geen verlichting te branden. Ook de tv in de woonkamer moet uit. Bovendien als je naar bed gaat en het elektrisch fornuis in de keuken staat nog aan, dan klopt er iets niet. De wasmachine moet ‘s nachts wel kunnen werken. Dit alles kan door de centrale geregeld worden. Als je midden in de nacht wakker wordt van de honger en je stapt je bed uit om wat te gaan eten, gaat in je slaapkamer de nachtverlichting branden. Ook de overloop en de trap worden zwak verlicht. Niet iedereen hoeft tenslotte te weten dat je de koelkast gaat plunderen. De verlichting in de keuken gaat wel op volle sterkte aan. Nu maar hopen dat er op de koelkastdeur geen inbraakbeveiliging zit!
De beveiligingsinstallatie. Als de bewoners niet thuis zijn kunnen de sensoren in de verschillende ruimten en de raamcontacten gebruikt worden voor de inbraakbeveiliging. Bij een brandmelding worden alle toestellen uitgeschakeld en alle verlichting aan. Als je thuis komt open je de voordeur meestal met een sleutel. Daarvoor worden tegenwoordig ook
Figuur 18 Clipzender
wel toegangspassen gebruikt. In hotels wordt dit systeem al veel toegepast. Bij de buitendeur is een zogenaamde kaartlezer geplaatst. Wordt een alarmschakelaar bediend, dan wordt er automatisch via de telefoon een alarmmelding doorgegeven naar een hulpinstantie. In de woning worden alle toestellen uitgeschakeld en alle verlichting aan. Bovendien wordt de toegangscontrole zo veranderd, dat de hulpverlener de woning met een speciale toegangspas kan binnenkomen. Hierboven is een uitgebreid domoticasysteem beschreven. Natuurlijk zijn er ook minder uitgebreide systemen. Ook zijn er systemen met nog meer mogelijkheden. Maar aan alles hangt natuurlijk een prijskaartje. Een belangrijk kenmerk van een domoticasysteem is, dat de verschillende installaties in een woning elkaar beïnvloeden. Een signaal van de ene installatie geeft reacties in de andere installaties.
Figuur 17 Ka a rt l e z e r
Als de goede toegangspas in de kaartlezer wordt gestoken, weet het domoticasysteem dat de bewoner thuiskomt en kan de deur geopend worden.
-20-
-21-
11
12
Beantwoord de volgende vragen. Alle onderdelen in een bussysteem zoals de schakelaars, de thermostaten, de relais, de clipzender, de
1. Waarom zit er een kor te tijd tussen het bedienen van de schakelaar en het aangaan van de lamp?
infrarood sensoren, noemen we “deelnemers”. De deelnemers zijn in twee groepen te onderscheiden:
- sensor of zendmoduul - actuator of actormoduul De zendmodulen zijn de “zintuigen” van het systeem. Zij signaleren of er iets verandert. Voorbeelden
2. Hoe komt het dat maar één relais reageert op een telegram?
3. Waarvoor dient de bus?
van zendmodulen zijn:een thermostaat, een clipzender, een raamcontact of een kaartlezer. De actormodulen zijn de “uitvoerders” van het systeem. Zij voeren een opdracht van de domotica-
4. Is een schakelaar een zendmoduul of een actormoduul?
centrale uit. Voorbeelden van actormodulen zijn: een relais voor een verlichtingsarmatuur, de motor die het zonnescherm aandrijft, de deuropener, de telefoon en de verwarmingsketel.
5. Wat is het verschil tussen een zendmoduul en een actormoduul?
Het netwerk, de bus, verbindt alle deelnemers met elkaar en met centrale. De sensoren sturen telegrammen naar de actuatoren. Dit kan direct gebeuren zoals in het practicum, of via de centrale.
6. Hoeveel verschillende adressen kunnen er op een relais worden ingesteld?
De bus heeft twee functies:
- spanning leveren aan de elektronicaschakelingen van de deelnemers, - overbrengen van de telegrammen.
7. Noem drie voordelen van het gebruik van een domoticasysteem.
De spanning die op de bus staat is een veilige spanning. In het practicum is het 12 volt gelijkspanning. Deze spanning wordt geleverd door de adapter. Omdat het een veilige spanning is en omdat de
8. Noem twee nadelen van het gebruik van een domoticasysteem
elektronicaschakelingen maar weinig stroom verbruiken, kunnen we dunne draden gebruiken. De telegrammen die door de bus worden overgebracht bestaan uit twee delen:
9. Noem een belangrijk kenmerk van een domoticasysteem.
- een adresdeel - en een actiedeel. 10.In de les wordt een beschrijving gegeven van een uitgebreide domoticaschakeling. Bedenk zelf een uitbreiding Een telegram komt bij alle deelnemers aan. Het adresdeel van het telegram zorgt ervoor dat alleen
van deze schakeling.
de actormoduul met hetzelfde adres op het telegram reageert. Het actiedeel vertelt de actormoduul wat er moet gebeuren.
-22-
-23-
