9.Dispositivos.ppt [Modo de Compatibilidade]dss/Disciplinas/DOMOT/Teorica PT... · 2011. 1. 4. ·...

DISPOSITIVOSDISPOSITIVOS

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Eng.º Domingos Salvador dos Santos

email:[email protected]

OutubroOutubro 2010 | 2010 | 22/31/31DispositivosDispositivosMM

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Estrutura da Apresentação

Introdução

Estrutura Interna do BCU

Principais Perfis KNX Normalizados

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Exemplo de Funções


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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

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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).


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Introdução

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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. LEC

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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/transceiver1.

1 Este pode der uma solução discreta, um ASIC, ou no caso do KNX TP o TP-UART


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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

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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.


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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.

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• 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.


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O BCU consiste em duas partes: O Controlador (BCC) e o Transceiver (TRC) adquado ao meio de transmissão.

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PEI = Physical External InterfaceTRC = TransceiverBCC = Bus Coupling Controller


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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:

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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.


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Mask Versions• y01xh: System 12

• y02xh: System 23

• y70xh: System 74

• y7Bxh: System B

• y300h: LTE (Logical Tag Extended)

• 091xh: TP1 Line/area coupler - Repeater

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• 091xh: TP1 Line/area coupler - Repeater

• 190xh: Media coupler TP1-PL 110

• 2010h: 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 BCU13 Anteriormente referido como BCU24 Anteriormente referido como BIM M 112


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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.

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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.


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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;

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• Desligar o microprocessador se a tensão baixar dos 4,5V

• Conduzir a transmissão e recepção;

• Enviar e receber lógica.


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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;

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• Controla a repetição de transmissões;

• Recebe e descodifica telegramas;

• Controla as funções das aplicações


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Existem definidos para o PEI dados mecânicos, eléctricos e protocolos.

Dados mecânicos: – Dimensões dos conectores;

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– 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).


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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.

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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.

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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.


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A tabela seguinte apresenta uma visão geral dos principais tipos PEI.

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System 1 (TP1/PL 110) - TP1 System 2 - TP1 System 7

System 1 é a primeira geração de dispositivos KNX. A tabela seguinte mostra as principais características dos tipos de sistemas existentes no KNX.

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O System 7 está 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)


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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). LEC

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Número de Série (Serial Number)

Dispositivos System 2 e System 7 utilizam 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.


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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.

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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.


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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

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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.


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Dimming com Telegrama de Start/Stop

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Dimming com Telegrama Cíclicos

Num controlo de Dimming através 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 Dimming não receber

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Para evitar uma situação de o actuador de Dimming não 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.


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Dimming com Telegrama Cíclicos

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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.

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(shift register - SR) na unidade de aplicação.

Este registo em um comprimento de 8 bits, permitindo 28 = 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.


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Regulação de Fluxo em Lâmpadas Fluorescentes

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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“.

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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.

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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.


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Controlo de Estores - Actuadores

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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

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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.


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Controlo de Estores - Estrutura de Controlo

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