Cấu trúc liên kết thiết bị điện thông minh theo chuẩn KNX/EIB.

1. Lịch sử phát triển 

KNX xuất hiện tại châu Âu vào cuối thập niên 1990 và đầu 2000 và trải rộng trên hơn 100 quốc gia. Hệ thống hoạt động gần giống với Insteon, ngoại trừ nó được bổ sung thêm dây dẫn điện và tần số RF, hệ thống tiêu chuẩn cũng hỗ trợ truyền lệnh thông qua hồng ngoại, dây đôi xoắn và cáp Ethernet. KNX thường được cài đặt trên những cặp dây đôi xoắn, một kiểu làm giảm nhiễu hiệu quả. Nếu như bạn lựa chọn hệ thống dây đôi xoắn, bạn bắt buộc phải đi hệ thống dây đôi mới xuyên suốt trong nhà bạn, không giống như những hệ thống khác trong bài giới thiệu này.

2.Thành phần thiết bị cốt lõi :

Thiết bị hệ thống: Nguồn cấp, bus dữ liệu, giao diện nối tiếp (RS-232), kết nối, phân nguồn, phân tuyến và phân vùng.

Cảm biến: Nút nhấn, bộ chuyển đổi (gió, mưa, ánh sáng, nhiệt, vv), bộ điều khiển nhiệt độ, đầu vào tương tự.

Chấp hành:Chấp hành chuyển mạch, chấp hành điều chỉnh tăng/giảm, chấp hành cho rèm, chấp hành cho cuộn sưởi.

Bộ điều khiển: Cảm biến và chấp hành có thể được kết nối lô gic  với nhau bằng các phương pháp điều khiển thể hợp lý (đơn vị logic, module logic hay tương tự) để giải quyết các chức năng phức tạp.

3.Mô hình giao tiếp kết nối :

Hệ thống hoạt động KNX/EIB là hệ phi tập trung và không yêu cầu một máy tính hay bất kỳ khối điều khiển đặc biệt sau khi khởi động. Các “Thông minh” hay đúng hơn là các chức năng lập trình được lưu trữ trong các trạm (STNs – Thiết bị KNX).

Mỗi thiết bị có thể trao đổi thông tin với bất kỳ thiết bị khắc bằng các tín hiệu điện.

Hai thiết bị STNs các thể phối hợp với nhau bằng nguồn cấp thông qua bus nhánh với các quy mô nhỏ. Các bus cài đặt dần sẽ thương thích với quy mô của hệ thống và các chức năng cần thiết, có thể mở rộng lê đến 45,000 thiết bị.

Đường bus kết nối với các thiết bị. Khuyến cáo nên sử dụng cáp kết nối được chứng nhận bởi hiệp hội KNX/EIB. Ngoài các yêu cầu vật lý cho dây cáp tín hiệu (số lượng lõi, tiết diện, cách ly điện áp, vv), các đường bus có thể được ngay lập tức phân biệt với các đường điện truyền thông khác.

Đường bus của KNX/EIB có thể được đặt theo cách gần như bất kỳ. Cấu trúc liên kết tuyến có thể nối tiếp, hình sao, hình cây. Nhưng không thể theo kiểu mạch khép kín KNX/EIB không yêu cầu thiết bị điện trở đầu cuối.

Tất cả các thiết bị liên kết với tuyến và nguồn điện cũng được cũng cấp trên cùng đường bus.

4 . Cấu hình kết nối phân bổ thiết bị theo vùng tuyến- khu vực :

a) Liên kết  trên 1 tuyến :

Mức cấu hình thấp nhất được gọi là tuyến. Tối đa có thể 64 thiết bị trong một tuyến. Số lượng thực tế còn phụ thuộc vào nguồn cấp và công suất tiêu thụ của các thiết bị.

Độ dài tối đa trong một tuyến không được vượt quá mức cho phép sau:

Nguồn điện cung cấp xa nhất cho thiết bị: Tối đa là 350 m.

Khoảng cách xa nhất giữa hai thiết bị: Tối đa là 700 m.

Tổng chiều dài một tuyến: Tối đa là 1000 m.

Khoảng cách tối thiểu giữa hai nguồn điện: Tối thiểu là 200 m.

b) Cấu trúc liên kết nhiều tuyến : 

Có thể lên đến 15 tuyến chính được kết hợp lại thành 1 khu vực.

Số lượng lớn nhất có thể cho một tuyến của KNX/EIB lên đến 64 thiết bị.

 

Như vậy về mặt lý thuyết , trong 1 khu vực số lượng thiết bị có thể giao tiếp

64 (thiết bị/ tuyến) x 15 (tuyến/khu vực ) x 1 (khu vực/lắp đặt) = 960 (thiết bị/ lắp đặt).

c) Cấu trúc liên kết nhiều khu vực :

Cấu trúc cao nhất trong mô hình kết nối thiết bị trong KNX là vùng 

1 vùng có thể mở rộng kết nối tối đa lên 15 khu vực như hình ảnh bên dưới :

 

Như vậy về mặt lý thuyết , trong 1 vùng số lượng thiết bị có thể giao tiếp

64 (thiết bị/ tuyến) x 15 (tuyến/khu vực ) x 15 (khu vực/ vùng)  = 14400 (thiết bị/ lắp đặt).

* Tuy nhiên trong thực tế, việc mở rộng thiết bị giao tiếp trên 1 tuyến chính  có thể lên đến tối đa 255 thiết bị .Việc mở rộng cần đến bộ lặp lại (Repeater). 

** Tư liệu bài viết dựa trên tài liệu công nghệ của hiệp hội KNX và HDL Automation