Eng.º Domingos Salvador dos Santos.

Transcrição

1 Outubro 2010 DOMÓTICA DISPOSITIVOS Eng.º Domingos Salvador dos Santos

2 Outubro2010 2/31 Estrutura da Apresentação Introdução Estrutura Interna do BCU Principais Perfis KNX Normalizados Exemplo de Funções

3 Outubro2010 3/31 Introdução Um dispositivo KNX (e.g. Actuador Dimming/Persianas, pulsor multifuncional, sensor de incêndio ) consiste em três partes: Unidade de Acoplamento ao Barramento (BCU); Módulo de Aplicação (AM); Programa de Aplicação (AP). As unidades de acoplamento (BCU) e os módulos de aplicação (AM) são disponibilizados no mercado, tanto em separado como integrados num só dispositivo. Devem contudo ser do mesmo fabricante. Se separados, o módulo de aplicação é ligado ao BCU através de uma interface de aplicação padronizada, designada por Interface Física Externa ou PEI (Physical External Interface). A PEI tem 10 ou 12 pinos e serve como: Interface para troca de mensagens entre as duas partes (5 pinos); Fonte de alimentação do módulo de aplicação (2 pinos).

4 Outubro2010 4/31 Dispositivos Introdução

5 Outubro2010 5/31 Introdução Tipicamente, é nos pulsores que encontramos o BCU separado no módulo da aplicação (AM). Nestes casos, o BCU é um componentes de montagem embutida nas paredes. No caso do KNX TP, a maioria das conexões ao barramento é feita através de terminais de bus normalizados. Quando o BCU é parte integrante do dispositivo, vem normalmente implementado dentro do dispositivo através de módulo de Interface com o Barramento (BIM -Bus Interface Module) ou através de um Chipset do próprio fabricante. O Chipset consiste no conjunto controlador/transceiver 1. 1 Este pode der uma solução discreta, um ASIC, ou no caso do KNX TP o TP-UART

6 Outubro2010 6/31 Introdução Os BCU estão actualmente disponiveis em dois diferentes tipos de meio: Par Entrançado 1 (Twisted Pair 1); ou Linha de Potência 110 (Power Line 110). O BCU RF ainda não está disponível; Dispositivos compativeis KNX RF são soluções integradas. Cada dispositivo tem a sua própria inteligencia devido ao BCU. Esta é a razão pela qual o KNX é um sistema descentralizado e não necessita de uma unidade central de processamento (e.g. um computador). Funções centrais (e.g. supervisão) podem contudo ser implementadas, através de paineis tácteis ou softwares de supervisão instalados em PC s.

7 Outubro2010 7/31 Introdução Os dispositivos KNX podem ser divididos em três classes: Sensores, Actuadores e Controladores. Sensores: Transferem a informação para o BCU. O BCU verifica o estado do módulo de aplicação, procurando ciclicamente no PEI variações de sinal. Se uma alteração é detectada um telegrama será transmitido para o barramento KNX. O BCU codifica a informação antes de ser transmitida. Actuadores: O BCU recebe telegramas do barramento, descodifica e passa essa informação ao módulo de aplicação (AM). Controladores: Influenciam a interacção entre sensores e actuadores (e.g. módulo lógico). O dispositivo recebe a sua função especifica quando o programa de aplicação adequado for carregado para o BCU através do ETS.

8 Outubro2010 8/31 Estrutura Interna do BCU O BCU consiste em duas partes: O Controlador (BCC) e o Transceiver (TRC) adquado ao meio de transmissão. PEI = Physical External Interface TRC = Transceiver BCC = Bus Coupling Controller

9 Outubro2010 9/31 Estrutura Interna do BCU Nos diferentes tipos de memória interna do microprossessador, são guardados os seguintes dados: a) Software do Sistema:Guardado na memória ROM, os diferentes tipos de perfis KNX normalizados são identificados pela sua mask version or device descriptor type. A mask version consiste em 2 bytes, onde: Os primeiros dígitos referem-se ao meio correspondente (nem todos os perfis contêm esta referencia): 0 para TP1; 1 para PL 110; 2 para RF; e 5 para KNXnet/IP. Os restantes dígitos referem-se à versão do software do perfil.

10 Outubro /31 Estrutura Interna do BCU Mask Versions y01xh: System 1 2 y02xh: System 2 3 y70xh: System 7 4 y7bxh: System B y300h: LTE (Logical Tag Extended) 091xh: TP1 Line/area coupler- Repeater 190xh: Media couplertp1-pl h: RF bi-directional devices 2110h: RF unidirectional devices Dispositivos baseados nos dois últimos perfis não podem ser configurados pelo ETS. O software do sistema está guardado na memória ROM ou Flash e não pode ser reescrito. 2 Anteriormente referido como BCU1 3 Anteriormente referido como BCU2 4 Anteriormente referido como BIM M 112

11 Outubro /31 Estrutura Interna do BCU b) Valores temporários do sistema e da aplicação:estes são normalmente guardados na memória RAM e perdidos (se não forem guardados na memória EEPROM ou Flash antes de falhar a energia); c) Programa de Aplicação e Endereços Individuais e de Grupo:Estes são normalmente guardados na memória EEPROM ou Flash e podem ser reescritos. Os fabricantes tornam os programas de aplicações disponíveis aos integradores como Base de Dados ETS, que estes podem descarregar para os dispositivos. O código do fabricante para o programa de aplicação e para o BCU devem ser idênticos de forma a permitir carregar o programa de aplicação.

12 Outubro /31 Estrutura Interna do BCU O Módulo transceiver(trc) tem as seguintes funções: Separar a tensão de alimentação dos dados; Protecção contra polaridade trocada; Monitorização da temperatura; Geração de uma tensão estável de 5V e 24V; Inicialização da protecção dos dados se a tensão baixar dos 18V; Desligar o microprocessador se a tensão baixar dos 4,5V Conduzir a transmissão e recepção; Enviar e receber lógica.

13 Outubro /31 Estrutura Interna do BCU O Módulo controlador (BCC) tem as seguintes funções: Organiza o acesso ao barramento; Gere os telegramas e a sequência de bits para transmissão; Fornece os sinais de controlo; Detecta conflitos na transmissão de dados; Controla a repetição de transmissões; Recebe e descodifica telegramas; Controla as funções das aplicações

14 Outubro /31 Estrutura Interna do BCU Existem definidos para o PEI dados mecânicos, eléctricos e protocolos. Dados mecânicos: Dimensões dos conectores; Força de encaixe (max. 3 N/pin); Força de desencaixe (mim. 0.5 N/pin); Resistência máxima de contacto (25 mω); Comprimento máximo dos contactos (10 mm).

15 Outubro /31 Estrutura Interna do BCU Dados eléctricos: O pino de 5V pode ter no máximo uma corrente de 10 ma e o pino de 24V o valor de 2 ma, não podendo em ambos os casos exceder o valor típico de 50 mw.

16 Outubro /31 Estrutura Interna do BCU Através de uma resistência (R-Type) existente no módulo de aplicação, o BCU é capaz de detectar através do pino 6 do PEI, se o módulo de aplicação montado no BCU está de acordo com o programa de aplicação carregado no BCU. Quando o R-Type não corresponde ao indicado no programa de aplicação do BCU, este suspende automaticamente a aplicação do programa.

17 Dispositivos Outubro /31 Estrutura Interna do BCU A tabela seguinte apresenta uma visão geral dos principais tipos PEI.

18 Outubro /31 Principais Perfis KNX Normalizados System 1 (TP1/PL 110) -TP1 System 2 -TP1 System 7 System 1é a primeira geração de dispositivos KNX. A tabela seguinte mostra as principais características dos tipos de sistemas existentes no KNX. O System 7está especialmente indicado para dispositivos mais complexos, que assumem funções centralizadas, tais como controladores de aplicações (DDC s) ou gateways. Os programas de aplicação projectados para o System1 também se encontram carregados nos dispositivos System2. 5 Anteriormente referido como Objectos de Comunicação (Communication Objects)

19 Outubro /31 Principais Perfis KNX Normalizados Características do System 2 e System 7 Objectos de Interface (Interface Objects) Os Objectos de Interface contém determinadas propriedades de aplicação (tais como, tabela de endereços, os parâmetros,...), que podem ser lidas e/ou escritas por ferramentas de Software (ETS). Número de Série (Serial Number) Dispositivos System 2 e System 7utilizam um Número de Série: este número, que é atribuído a cada dispositivo antes de sair da fábrica, permite escrever ou ler o endereço individual (endereço físico) de um dispositivo sem ter que pressionar o botão de programação do dispositivo. Esta característica, no entanto, ainda não é suportada pelo ETS3.

20 Outubro /31 Principais Perfis KNX Normalizados Características do System 2 e System 7 Controlo de Acesso (Access Control) Quando uma ferramenta de programação quer aceder à memória dos dispositivos System 2 e 7(para leitura e/ou escrita), deve primeiro obter autorização por meio de uma chave de 4 bytes. Um fabricante pode definir até 16 destas chaves para os dispositivos System 7 e quatro para os dispositivos System 2; No entanto, algumas delas estão reservadas para o acesso à partes da memória mais relevantes e portanto não são disponibilizadas aos clientes. O ETS (da versão 1.1 em diante) é capaz de endereçar esses mecanismos de acesso dos tipos de dispositivos acima mencionados. O controle de acesso nunca é necessário para a comunicação normal por meio de endereços de grupo. Neste caso, o acesso é sempre possível.

21 Outubro /31 Exemplo de Funções Dimming com Telegrama de Start/Stop A duração da operação da tecla determina se é a função de ligar/desligar ou se é de regulação de fluxo luminoso que deve de ser enviada. Se o tempo de operação é inferior um valor T pré programado (ex. < 500ms), um telegrama de ligar/desligar é enviado. Se o tempo de operação for superior ao valor T pré programado, um telegrama de inicio de regulação start dimming é enviado e assim que a tecla for libertada um telegrama de paragem de regulação stop dimming é enviado. Diferentes endereços de grupo são utilizados para ligar/desligar e regular, garantindo assim que a função correcta é executada no actuador.

22 Outubro /31 Dispositivos Exemplo de Funções Dimming com Telegrama de Start/Stop

23 Outubro /31 Exemplo de Funções Dimming com Telegrama Cíclicos Num controlo de Dimmingatravés de um comando remoto de infravermelhos, o feixe de luz pode ser interrompido por alguém a passar. Para evitar uma situação de o actuador de Dimmingnão receber telegramas (por exemplo, o telegrama stop), deve-se neste casos escolher a configuração de cyclical dimming na parametrização de um controlo por infravermelho. O sensor receptor de infravermelho, nesta configuração transmite o telegrama "increase brightness by 12.5%. As consequências da perda de um telegrama, como por exemplo o telegrama de stop, não são tão graves em comparação com a situação anterior.

24 Outubro /31 Dispositivos Exemplo de Funções Dimming com Telegrama Cíclicos

25 Outubro /31 Exemplo de Funções Regulação de Fluxo em Lâmpadas Fluorescentes Durante o período de regulação, o acoplador de barramento incrementa ou decrementa o valor digital do brilho, de acordo com o tempo definido da regulação. O valor de brilho é continuamente transferido para um registo de deslocamento (shift register -SR) na unidade de aplicação. Este registo em um comprimento de 8 bits, permitindo 2 8 = 256 níveis de luminosidade. A palavra passa no conversor digital/analógico (DAC) do actuador, que gera a tensão apropriada num intervalo 1 a 10V. O balastro electrónico usa este valor para controlar o brilho da lâmpada fluorescente. O contacto de potência serve para ligar e desligar a alimentação.

26 Dispositivos Outubro /31 Exemplo de Funções Regulação de Fluxo em Lâmpadas Fluorescentes

27 Outubro /31 Exemplo de Funções Controlo de Estores - Sensores O tempo T2 (ex. 500 ms) actua como uma fronteira entre os comandos slats open/close 1 step" e " blinds up/down.

28 Outubro /31 Exemplo de Funções Controlo de Estores - Actuadores Dependendo do telegrama recebido, o BCU transmite o comando up ou o comando down ao relé S2. O relé S1 dá energia ao motor para este subir ou descer, dependendo da posição de S2. Ao receber os telegramas slats open/close 1 step, o BCU dá energia ao relé S1, durante um determinado período de tempo; Se o motor estiver em movimento, este pára o seu funcionamento. Quando recebe o telegrama blinds up/down, o BCU dá energia ao relé S1 durante um período superior ao percurso das persianas. Como é normal, os fins de curso do motor param-no quanto chega a uma posição limite.

29 Outubro /31 Dispositivos Exemplo de Funções Controlo de Estores - Actuadores

30 Outubro /31 Exemplo de Funções Controlo de Estores - Estrutura de Controlo Se por exemplo, o sensor responsável por medir a posição do sol desencadear um telegrama blinds down, usando o endereço do grupo 2/1/31, o objecto de grupo up/down é endereçado e o comando correspondente é executado. Uma operação curta num pulsor de comando, envia o telegrama 2/1/13 para a função ajustar lamelas (adjust slats) e uma operação longa envia o telegrama 2/1/12 com a função abrir/fechar estores completamente (open/close blinds completely). O telegrama 2/1/99 é enviado pelo sensor de vento para o objecto de grupo de security. Se uma tempestade se está a desenvolver, o telegrama 2/1/99 dá ordem para os estores se abrirem totalmente, desactivando todas as operações posteriores. Quando a tempestade abrandar, é enviado um telegrama que permite novamente o controlo dos estores.

31 Dispositivos Outubro /31 Exemplo de Funções Controlo de Estores - Estrutura de Controlo