KNXEste protocolo surge como consecuencia de integración de 3 empresas europeas que en su momento eran importantes:EIBA: BelgaBCI: FrancesaEH SA: Holandesa.Desarrollaron el protocolo KNX.Protocolo abierto de sistemas domóticos, es aquel que es público, puede usarse sin pagar derechos.Es un estándar de comunicación digital entre dispositivos domóticos que permiten crear redes de control descentralizados en el que todos sus componentes tienen una cierta “inteligencia”.La inteligencia es mediante microcontrolador.Su tensión de trabajo es baja (29V).La asociación de Konnex tiene sus propios símbolos para referirse a las aplicaciones que se pueden implantar con KNX.FUNCIONAMIENTO Y CARACTERÍSTICAS DE UNA FUNCIÓN KNXLos dispositivos de una instalación KNX se encuentran conectados a través de un BUS de campo, un canal de comunicación a través del cual se envían y se reciben los datos. Este canal puede tener diversas configuraciones, a cada una de ellas corresponde protocolos distintos (radiofrecuencia KNX_RF, par trenzado KNX_TP, IP/Ethernet KNX_IP, red eléctrica KNX_PL)Un determinado sensor, por ejemplo, un detector de presencia o u pulsador manual, genera un comando y lo transmite en forma de telegrama por el bus hasta el actuador, cuando el mensaje llega hasta el destinatario, esté envía a su vez un telegrama avisando de su correcta recepción.Los dispositivos o nodos de la red poseen una interface con el bus de campo que le permiten enviar y recibir telegramas. La existencia de un único bus simplifica el control de los dispositivos y reduce considerablemente la necesidad de cableado del sistema.
DISPOSITIVOSEn una red domótica KNX podemos encontrar diversos tipos de dispositivos. Los diferenciamos en varias categorías.En los dispositivos se pueden distinguir los elementos internos y externos (carcasa y conexiones eléctricas) en los internos destaca el microprocesador.En la instalación puede distinguirse dos grandes grupos o componentes, los programables y los no programables. En el grupo de los no programables están las bobinas, fuentes de alimentación, etc… Los programables interactúan con el entorno de diversos modos, traduciendo las variables del entorno en señales o recibiendo interpretando telegramas y actuando en el medio de consecuencia.PRINCIPALES DISPOSITIVOS PARA UNA INSTALACIÓN KNXFuentes de alimentación con bobina integrado: Este dispositivo se conecta a la línea de corriente y proporciona al Bus una corriente continua de 30 V necesaria para que esto funcione en el dispositivo necesario para generar las señales de datos en el bus.– Actuadores de solo accionamiento,los dispositivos de esta clase poseen varios canales que pueden encender y apagar.cada uno de los canales posee dos conexiones, una se conecta a la linea de fase “L1” y la otra a la carga que se desee controlar.Es muy importante seguir las especificaciones del fabricante,respecto a la intensidad o potencia maxima que puede circular por los canales de salida del actuador.En caso, de que la carga supere dicha potencia,se conectara a su salida un relé o contactor.es imprescindible saber si la carga es inductiva o resistiva porque la carga que puede soportar el actuador depende de ella.asíi, si un contacto del actuador puede soportar diez amperios con carga resistiva, en inductiva podrá
soportar entre 5 o 6 . la carga inductiva suele ser el 50-60% de la resistiva.-Interruptor regulador: para el funcionamiento bien se necesitan dos funciones de grupo: una para que funcione como interruptor y otra como regulador.-Sensores interruptores ( entradas binarias): esta clase de sensores están conectados normalmente a un acoplador de “BUS”, mediante un interface de 10 pines. El módulo de aplicación a través de los pulsadores que dispone, envía señales a través de este interfaz al acoplador y se encarga de interpretarlas y transmitirlas en el BUS de campo.ENTRADA ANALOGICAEste componente recibe entrada de sensores analogicos (termostato) y las transforma en telegramas KNX para presentar el valor medido en un dispositivo de visualización, ejecutar un proceso de regulación, disparar una alarma, etc…CONTROLADORESLuego están los controladores, los elementos que están entre los actuadores y los sensores que recogen e interpretan los datos que viajan por el bus, Entre ellos se .encuentran dispositivos como pantallas de visualización o las interfaces con otras redes.CARRIL DE DATOSLos dispositivos que se instalan en el carril DIN intercambian información a través del perfil de datos o del carril de datos. Se trata de un circuito impreso que se pega al carril DIN na cinta auto adhesiva.Los dispositivos utilizados para montarse en el carril DIN disponen de unos contactos posteriores que conectan directamente sobre las pistas de datos.También existen conectores que actúan como vía de comunicación entre el carril y el Bus.
COMO FUNCIONAN LOS DISPOSITIVOS KNXA grandes rasgos en la estructura de un dispositivo se diferencian dos componentes:el módulo de acoplamiento al bus y el módulo de aplicación.– Módulo de acoplamiento al BUS: La función específica BCU viene determinada por la programación que se haya efectuado a través del software de aplicación. En este módulo se distingue a su vez dos componentes. Módulo de transmisión al Bus que se encarga de varias funciones como separar tensiones y datos , proteger el sistema contra inversiones de polaridad, o almacenar los valores en tiempo real de las variables del dispositivo si la tensión del Bus baja por debajo de 18 V. Además este módulo se encarga de alimentar el microcontrolador a 5 voltios y se encarga de la lógica de transmisión/recepción de telegramas. . Controlador de acoplamiento al BUS: Este controlador es el cerebro del módulo y consta del microcontrolador y de varios tipos de memoria RAM, ROM, EPRON.– La unidad de aplicación de aplicación constituye el vínculo del sistema con el mundo real (transductor) que se desea observar (sensores) sobre el que quiere intervenir (actuadores).MONTAJE DE ACOPLADORES Y ACTUADORESExisten acopladores, al Bus para montaje en distintas configuraciones. Uno de los más comunes es el acoplador para montajes UP, dispositivo empotrable en caja universal. La mayor parte de los actuadores se montan sobre carril DIN (REG) o falso techo (RB).Como ya hemos mencionado la fuente de alimentación es el componente del sistema encargado de suministrar energía eléctrica a los dispositivos de la instalación, transformando la corriente alterna de 230 V a 29 V de continua.
La conexión al Bus de la fuente de alimentación se efectúa mediante una bobina que actúa como filtro, impidiendo que la señal de datos cause perturbaciones en la fuente, y a su vez, filtrando la tensión de alimentos para evitar que cualquier oscilación producida falsee la corriente de datos del BUS.La fuente de alimentación suele disponer de un BUFFER o reserva de energía para un tiempo de aproximadamente 0,1 segundos. Ello permite guardar los valores de los dispositivos ante un fallo de alimentación.Cada dispositivo requiere una tensión mínima de 21 V y consume 150 mW de término medio. Con ello, se pueden alimentar con seguridad hasta 50 dispositivos. En el caso de necesitar más se pueden conectar dos fuentes de alimentación en paralelo a otra bobina (separados 200 m) o emplear una fuente de más intensidad.En las fuentes de 640 mA suele venir provistas de dos salidas, de modo que la corriente proporcionada se reparte proporcionalmente entre ellas. En algunas fuentes de alimentación, si se emplea la salida extra, esta debe conectarse a una bobina independiente.En principio la fuente de alimentación puede colocarse en cualquier punto de BUS, sin embargo si se conectan más de 30 dispositivos, a poca distancia entre sí, la fuente debe situarse cerca de éste grupo de nodosLa distancia máxima entre fuente y carga es de 350 m. La distancia entre dispositivo y dispositivo es de 700 m y la longitud máxima de la línea es de 1 km. Los dispositivos de una instalación KNX son alimentados a través del cable BUS y transmite los datos a través de los mismos conductores.COMPONENTE CONTINUAEn el primario del transformador la bobina se comporta como un cortocircuito con una impedancia nula. por el contrario,
el condensador actúa como un circuito abierto, con lo que la componente continua queda aislada en dicho condensador, que queda cargado a esa tensión.COMPONENTE ALTERNALa bobina se comporta como un circuito abierto, por lo tanto la impedancia será elevada. por el contrario el condensador posee, ante la señal de elevada frecuencia una impedancia muy baja; de este modo los datos son filtrados y quedan eliminados de la tensión de alimentación del dispositivo.Cuando el componente emite una señal, la electrónica del dispositivo excita al secundario del transformador, induciendo en el primario una tensión alterna que se superpone a la continua de alimentación. cuando por el contrario el componente actúa como receptor, los datos (componente alterna)
Llegan a primario del transformador y en el secundario se induce una señal igual a dicha componente alterna, lista para ser interpretada por el aparato.TOPOLOGÍA DEL SISTEMALa red KNX emplea una topología tipo BUS: está formada por una línea de comunicación que comparten todos los elementos o componentes del BUS. La instalación del BUS se puede efectuar de diversas maneras: en línea, en estrella o en árbol, el protocolo no permite la forma de anillo.En instalaciones grandes o medianas la topología usada es normalmente en forma de árbol. La topología presenta una estructura jerárquica: los nodos del sistema se asigna a una línea. las diversas líneas se conectan a una línea principal para formar un área. Por último, las áreas se conectan entre sí por una línea troncal ó “backbone ( espina dorsal)”. Un área representaría por ejemplo una planta de un edificio. Cada línea podría representar cada uno de los pasillos de la planta.
El número de nodos, líneas aéreas, depende del tamaño del sistema y del número de dispositivos que haya que instalar.Habitualmente cada línea se compone en un solo segmento y puede inducir hasta 64 nodos.* Los segmentos, líneas y áreas se conectan entre sí mediante repetidores de línea, acopladores de línea y acopladores de áreas. la existencia de estos acopladores permite filtrar los mensajes de unas y otras áreas con lo que es posible que existan simultáneamente telegramas KNX en áreas diferentes, incrementando así la funcionalidad y posibilidad del sistema.Cada línea necesita su propia fuente de alimentación con su bobina. existen varios tipos de fuentes de alimentación que proporcionan diversas intensidades de corriente máxima. por ejemplo, una de 640 mA permite aumentar 64 nodos, otra de 320 mA alimenta hasta 32 nodos. Cuando se planifica un sistema se debe reservar un 20% aproximadamente de nodos de línea para futuras aplicaciones.9.1. ACOPLADORESUn acoplador es un componente que se puede usar como repetidor de línea, acoplador de línea o acoplador de línea, su papel se define durante la configuración asignándole una determinada dirección física y seleccionando en el correspondiente programa.El grupo de direcciones que se deben filtrar (tabla de filtros) se carga durante la configuración del sistema mediante el software utilizado y se guarda en una memoria EPROM del aparato.Los telegramas pueden llegar al acoplador desde la línea en la que se esta situado o la línea principal.9.2 REPETIDORES DE LÍNEAEl acoplador se puede emplear como repetidor para extender una línea e incluir en ella más de 64 dispositivos o para aumentar la longitud de la misma.
Como máximo cada línea puede incluir 4 segmentos con un total de 256 nodos. Se pueden añadir 3 segmentos a una línea, los segmentos de una línea deben estar en paralelo, no filtran señales, sino que reconstruyen y reenvían señales. DIRECCIONES FÍSICASEs un código numérico que identifica al elemento de la red de forma inequívoca. Cada dispositivo KNX, excepto la fuente de alimentación, debe tener una dirección única, esta dirección se carga en el dispositivo y se almacena en la memoria EPROM. Es importante que en los dispositivos aparezcan etiquetas indicando claramente la dirección física. Tienen tres campos: area, linea, nodo (A.L.N) (ØØ1). En el telegrama KNX se reservan 16 bits para la dirección física del dispositivo:4 bits para el area (16 líneas)4 bits para la línea (16 líneas)8 bits para los nodos de cada línea (256 nodos)En total con los 16 bits para la dirección física se podrían conectar 65.536 nodos al sistema domótico pero esta cifra es más limitada,puesto que a las líneas principales y a la troncal no se conectan por lo general otros dispositivos que no sean exclusivamente acopladores. Con ello las direcciones físicas quedan limitadas a 15 áreas, 12 líneas por área y 64 nodos por área (de los 64 uno es un acoplador de línea, por lo tanto solo serian 63) en total 11.340 sensores o acopladores, como máximo (12 x 15= 180) acopladores por línea (15 acopladores de área) (11.535). Para los acopladores de línea se reservan direcciones de tip