Systémové elektrické instalace EIB/KNX (3. část) Ing. Josef Kunc Připojení decentralizovaných prvků ke sběrnici Jak již bylo uvedeno, komunikace mezi jednotlivými systémovými prvky probíhá adresně a nezávisle na silovém propojení jednotlivých přístrojů po sběrnici vytvořené předepsaným sdělovacím kabelem. K instalační sběrnici jsou snímače, akční členy a další komponenty připojeny bez ohledu na nějaké pořadí či příslušnost k určitým silovým obvodům. Po těchže dvou žilách sběrnice, formou telegramů, jsou předávány veškeré příkazy a hlášení a současně jsou napájeny vstupní elektronické obvody těchto přístrojů – tzv. sběrnicové spojky (BCU – bus coupler unit). Sběrnice je polarizovaná, proto při jejím vedení mezi jednotlivými přístroji musí být vždy dodržena správná polarita. Mezi sběrnicovou spojkou a aplikačním modulem je aplikační rozhraní u některých přístrojů tvořené desetipólovým konektorem, u jiných pouze propojením na plošném spoji – viz obr. 1.
Obr. 1: Připojení přístroje EIB/KNX ke sběrnici
Úkolem sběrnicové spojky je stále odposlouchávat provoz na sběrnici, zprostředkovávat oboustrannou komunikaci, tedy příjem i odesílání telegramů týkajících se činnosti tzv. aplikačního modulu, s nímž je tato spojka svázána. Aby mohla plnit všechny požadované úkoly, sběrnicová spojka je kromě vstupních a výstupních obvodů vybavena řídicím mikroprocesorem s pamětmi (např. EPROM, RAM, ROM), v nichž jsou uloženy všechny potřebné informace o způsobech činnosti k ní připojeného aplikačního modulu, o nastavených parametrech aplikačního modulu, o skupinových adresách, k nimž se vztahuje příjem nebo odesílání telegramů. Je v ní také uložena fyzická adresa přístroje. Součástí každé sběrnicové spojky je také programovací LED a programovací tlačítko. Pro naprogramování fyzické adresy po sběrnici je nutné krátce stisknout programovací tlačítko, přičemž se rozsvítí programovací LED. Po uložení této adresy do paměti sběrnicové spojky LED automaticky zhasne. Stiskem tlačítka a následným rozsvícením diody se také snadno prověří správná polarita připojení sběrnice. Pro identifikaci přístroje s již naprogramovanou fyzickou adresou slouží příkaz odeslaný z PC po sběrnici, po němž se dioda rozsvítí nebo opakovaně bliká. V normálním provozním stavu systémové instalace jsou všechny programovací diody vypnuté.
Konstrukční uspořádání sběrnicové spojky závisí na účelu přístroje (tedy aplikačního modulu), s nímž v instalaci spolupracuje. Spojka je v mnoha případech samostatným konstrukčním celkem – je vytvořena jako díl pro montáž do zapuštěných elektroinstalačních krabic, k němuž se konektorem (aplikačním rozhraním) připojují aplikační moduly (viz příklad na obr. 2).
Obr.2: Sběrnicová spojka pro zapuštěnou montáž, se dvěma aplikačními moduly
Podobný vzhled, jaký má sběrnicová spojka na obr. 2 mohou mít i kombinované přístroje EIB/KNX. Takovýto složitější přístroj slouží nejen pro připojení aplikačních modulů prostřednictvím konektoru, ale současně má integrován další aplikační modul, jímž může být např. spínací nebo stmívací akční člen. Aplikační moduly Aplikační modul může být zcela nebo jen částečně napájen ze sběrnicové spojky, bez ohledu na konstrukční řešení. Závisí to na účelu daného přístroje. Aplikační moduly pro konektorové připojení ke sběrnicové spojce nejsou vybaveny možností přídavného napájení. Avšak přístroje tvořící společný konstrukční celek aplikačního modulu se sběrnicovou spojkou, často musí být vybaveny možností přídavného silového napájení. Bez přídavného napájení to budou především prvky nahrazující běžné domovní elektroinstalační přístroje v široké škále designů – viz příklady na obr. 3. jsou to nejčastěji tlačítkové snímače jednonásobné i vícenásobné, termostaty, snímače
Obr. 3: Příklady apikačních modulů snímačů EIB/KNX v designech domovních elektroinstalačních přístrojů
pohybu nebo přítomnosti, malé displeje, infračervená rozhraní pro dálkové ovládání, případně různé kombinace takovýchto snímačů. Mohou to být ale i aplikační moduly některých jiných přístrojů, jako jsou logické členy, liniové spojky, tlačítková rozhraní apod. Přídavné napájení vyžadují aplikační moduly spínacích, stmívacích, žaluziových i analogových akčních členů, některých komunikačních rozhraní, ale i analogových a binárních vstupů. Napájení sběrnice a sběrnicových spojek Prostřednictvím instalační sběrnice jsou napájeny sběrnicové spojky všech snímačů, akčních členů a liniových spojek umístěných obvykle v jedné linii. Všchny sběrnicové spojky musí spolehlivě pracovat při jmenovitém napětí 24 V DC. S ohledem na přípustné délky a na možné úbytky napětí na vedení sběrnice, musí být zajištěna správná funkce mikroelektronických obvodů při napájecím napětí od 15 V do cca 30 V. Pro splnění všech požadovaných podmínek je potom zapotřebí, aby zdroj 24 V DC, 640 mA, měl výstupní napětí naprázdno 29 V DC. Tento zdroj je dimenzován pro napájení jedné, plně osazené linie (jmenovitě 50 sběrnicových spojek, lze až do 64 připojovacích bodů). Pro menší instalace nebo jejich části se využívá napájecích zdrojů se jmenovitým výstupním proudem 320 mA, určeného pro 25 připojovacích bodů, nejvýše pro napájení 32 sběrnicových spojek. Konstrukce každého systémového napájecího zdroje musí vyhovovat všem požadavkům na zdroj bezpečného malého napětí SELV nebo PELV. Napájecí zdroj je vybaven tlumivkou zamezující šíření poruchových signálů ze sítě a současně zabraňující úniku telegramů mimo sběrnici. Nejstarší typy napájecích zdrojů byly bez tlumivek. Samostatné tlumivky pak bylo nezbytné vkládat mezi zdroj a sběrnici. Všechny zde zmíněné prvky jsou konstrukčně uspořádány pro montáž na nosné lišty 35 mm. Vnější rozměry odpovídají vnějším rozměrům drobných jističů, proudových chráničů atd. Mohou se tedy ukládat do společných rozváděčů. V počátcích systémových instalací EIB/KNX se sběrnicové spojky jednotlivých rozváděčových přístrojů i napájecích zdrojů připojovaly k napájení přítlačnými kontakty ve spodní části krytu přístroje. Kontakty byly přitlačeny k přípojicím,
vlepeným do nosných kovových profilů 35 mm, jejich uspořádání je zřejmé z náčrtu – obr. 4.
Obr.4: Přítlačné kontakty pro napájení sběrnice EIB/KNX
Přes tyto kontakty se přivádělo sběrnicové napětí na vnitřní pár plochých vodičů datové sběrnice vlepené do nosného profilu 35 mm. Nyní jsou všechna propojení mezi zdrojem a sběrnicovými spojkami zajišťována kabelem sběrnice prostřednictvím bezšroubových svorek, jak je znázorněno na obr. 4 v 2. části seriálu o systémových instalacích – v minulém čísle časopisu Elektroinstalatér. Vzhled obou zmíněných variant napájecích zdrojů je na obr. 5.
Obr. 5: Napájecí zdroj 320 mA a 640 mA pro napájení sběrnice EIB/KNX
Zdroj 640 mA je navíc vybaven výstupní dvoupólovou bezšroubovou svorkovnicí s výstupním napětím odebíraným ještě před tlumivkou. To dovoluje využít napájecí zdroj pro napájení další linie sběrnice (přes další, samostatnou tlumivku), jak je vidět ze schematu na obr. 6. Pomocný výstup lze využít i jako pomocného napájecího zdroje pro napájení bezpotenciálových kontaktů apod. Celkový odběr z obou výstupů nesmí překročit jmenovitý proud. Proto i při kombinovaném napájení je nutné kontrolovat nepřekročení přípustného zatížení. Pokud přesto dojde k přetížení napájecího zdroje, vestavěná nadproudová ochrana zdroj samočinně odpojí od sběrnice a vestavěná indikační LED signalizuje příslušný stav. Vestavěný elektrolytický kondenzátor dokáže svou kapacitou pokrýt spotřebu energie při krátkodobých výpadcích síťového napájení v trvání do asi 100 ms, což je doba obvykle postačující pro překrytí přerušení dodávky energie způsobené automatickým systémem opětovného zapínání v sítích vn při bouřkách po úderu blesku do
nadzemních sítí. Zdroj se připojuje k síťovému napětí 230 V, 50 Hz. Přestože odpovídá všem požadavkům na zdroje SELV a je v plastovém izolačním krytu, je vybaven také svorkou PE, která musí být vždy propojena s ochranným obvodem. Je to z důvodu vložení svodové impedance bránící nahromadění statického náboje a odstraňující následnou možnost poškození mikroelektronických prvků.
Obr. 6: Napájení dvou linií z jednoho napájecího zdroje
Zdroj je vybaven posuvným přepínačem „reset“. Při aktivaci této funkce se napájecí napětí odpojí a současně se zkratují vodiče sběrnice. Tento stav signalizuje červeně svítící LED. Po vypnutí funkce „reset“ se systém chová jako po obnovení dodávky síťového napětí. Znamená to, že se rozsvítí zelená LED a na přístrojích na linii napájené tímto zdrojem se nastaví výchozí provozní podmínky, jak byly stanoveny parametrizací při programování. V některých případech je potřebné zajistit alespoň krátkodobý provoz na sběrnici, dojde-li k výpadku sítě. Je např. potřebné odeslat různá hlášení, zajistit nouzová nastavení některých funkcí apod. Pokud v instalaci není zařazen dostatečně dimenzovaný náhradní zdroj UPS, potřebné úkoly pomůže zajistit malý UPS zdroj pro cca 10 minutový provoz na sběrnici, při odběru do 320 mA. Tento zdroj je umístěn v rozvodnici společně se zdrojem 640 mA, je k němu připojen podle schematu na obr. 7 a obsahuje 12 V akumulátor s nabíjecími a vybíjecími obvody. Přístroj indikuje svůj provozní stav, takže jej lze využít pro vzdálená hlášení o poruše na napájení. V době normálního provozu se akumulátor dobíjí ze zdroje 640 mA.
Obr. 7: Krátkodobý záložní zdroj pro napájení sněrnice EIB/KNX
V některých případech, především při spolupráci systémové elektrické instalace s elektronickým zabezpečením objektu anebo při necertifikovaném zabezpečení objektu prvky systému EIB/KNX, je potřebné zajistit podstatně delší dobu provozu na sběrnici při výpadku síťového napájení. Pak se namísto běžného napájecího zdroje 640 mA použije nouzový napájecí zdroj 640 mA (obr. 8), k němuž jsou připojeny vnější 12 V akumulátory s kapacitou od cca 7 Ah do až 34 Ah.
Obr. 8: Nouzový napájecí zdroj 640 mA
Po dobu běžného provozu se akumulátory nabíjejí přes zdroj, při výpadku sítě je sběrnice napájena z těchto akumulátorů. Nabíjení je řízeno tak, aby nedocházelo k přetěžování zdroje. Zabudované bezpotenciálové kontakty umožňují jejich využití pro indikaci provozního stavu a hlášení např. po telefonu.
