Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 11/2016 vyšlo tiskem
7. 11. 2016. V elektronické verzi na webu od 1. 12. 2016. 

Téma: Rozváděče a rozváděčová technika; Točivé stroje a výkonová elektronika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu

Aktuality

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Češi v domácnostech více svítí a experimentují se světlem, doma mají přes 48 milionů svítidel Češi začali v domácnostech více svítit a snaží se vytvořit lepší světelné podmínky:…

Více aktualit

„Inteligentní“ elektroinstalace se systémem NIKOBUS

číslo 4/2002

Amper 2002

„Inteligentní“ elektroinstalace se systémem NIKOBUS

Ing. Jaromír Pávek, Moeller Elektrotechnika, s. r. o.

Úvod

Řídicí systémy pro komplexní systémové řízení budov jsou obecně založeny na sběrnicové komunikaci a na vhodné topologii sítě. Výběr typu komunikační sběrnice, jakož i výběr vhodné topologie jsou výrazně závislé na rozsahu elektrické instalace, na požadavcích na ovládání a rovněž na kompatibilitě příslušných účastníků komunikace – souboru senzorů a aktorů.

Na trhu jsou různé systémy tzv. inteligentní elektroinstalace, které nacházejí uplatnění nejen v menších nebo větších administrativních budovách, ale také v rodinných domech a bytech. V odborné technické literatuře byly doposud popsány systémy EIB, LON a něk-teré další, jejichž společným rysem je použití komunikační sběrnice. Mladším systémem, který je odborné veřejnosti doposud méně znám, je systém Nikobus, se kterým přichází na trh firma Moeller.

1. Charakteristika sběrnicových systémů inteligentní elektroinstalace

Systémy inteligentní elektroinstalace využívají ke své činnosti komunikační sběrnici. Sběrnice (bus) umožňuje výměnu dat mezi jednotlivými přístroji, které jsou součástí elektrické instalace. Tvoří ji obvykle pár vodičů (kroucená dvojlinka), na němž jsou připojeny jednotlivé ovládací, řídicí a řízené prvky. Sběrnice má za úkol cíleně přenášet informace mezi jednotlivými prvky instalace, které jsou na ni paralelně napojeny. Podle nadefinované adresy mezi přijímačem a vysílačem lze teoreticky komunikovat mezi libovolnými přístroji inteligentní instalace. Všechny přístroje, které jsou součástí elektrické instalace, lze rozdělit do tří funkčních skupin: snímače (senzory), akční členy (aktory) a systémové přístroje.

Senzory jsou přístroje, které reagují na události v systému, jako je např. sepnutí spínače, změna sledované veličiny (teplota, tlak, vlhkost apod.). Jakékoliv změny v systému jsou senzory hlášeny na sběrnici. K senzorům patří tlačítkové spínače, binární vstupy, infračervené (IR) přijímače, termostaty, detektory pohybu, požární hlásiče apod. Další skupinu přístrojů tvoří aktory, které zajišťují realizaci určité operace jako důsledek změny v systému. Po stlačení tlačítka se rozsvítí světlo, po poklesu teploty v místnosti se zapne vytápění apod. Mezi aktory patří především výkonové spínače, binární výstupy a stmívače. Třetí skupinu tvoří systémové přístroje a komponenty, které vytvářejí infrastrukturu systému a zajišťují jeho základní funkce. Mezi systémové přístroje patří sběrnicové napáječe (zdroje napětí), vazební členy mezi jednotlivými úseky sběrnice (router), sběrnicové zesilovače (repeater), logické automaty a řadiče, rozhraní pro připojení počítačů nebo modemu aj.

V následujícím výčtu jsou uvedeny body hovořící ve prospěch modernějších instalací:

  • úspora vodičů, materiálu a energie,
  • jednodušší a pohodlnější instalace,
  • snížení vzájemného oteplení vodičů,
  • flexibilita při změně konfigurace prvků instalace, možnost budoucího rozšíření,
  • zpětná odezva od řízených prvků (přínos k diagnostice, snadná údržba),
  • možnost vizualizace a ovládání pomocí počítače.
2. Centralizované a decentralizované systémy

Existují dva základní typy sběrnicových systémů: centralizované a decentralizované.

Stupeň centralizace závisí na počtu lokalit inteligentních prvků odpovídajících za řídicí a monitorovací funkce.

Hybridní systémy (smíšené systémy) jsou kombinací centralizovaných a decentralizovaných systémů.

Podle tohoto dělení je systém Nikobus systémem částečně decentralizovaný. Sběrnice je použita na straně vstupů, kde se v klasických instalacích obvykle vyskytují největší problémy při zapojování ovládacích prvků. Na straně výstupů je systém členěn na jednotky, přičemž každá spínací a stmívací jednotka může ovládat až dvanáct světelných okruhů, žaluziová jednotka může ovládat až šest motorických okruhů. Spínací anebo stmívací jednotka se v topologii jeví jako hybridní (kvazicentrální) jednotka, protože se k ní sbíhají vodiče jednotlivých světelných okruhů nebo svítidel na jednotlivých podlažích, v částech rodinného domu a podobně. Zde se však vyšší stupeň variability většinou ani nepožaduje.

Je-li účelné porovnat více decentralizovaných systémů (např. systémy Instabus, I-bus apod. se standardem EIB), je nutné říci, že dokonale centralizované systémy pro inteligentní elektroinstalace v podstatě neexistují. Ačkoliv se např. u systému EIB někdy uvádí, že se jedná o plně decentralizovaný systém, v praxi se využívají moduly akčních členů se čtyřmi anebo alespoň dvěma přístroji.

Obr. 1.

3. Topologie systému Nikobus

Nikobus je inteligentní instalační systém, který je určen především pro rodinné domy, menší administrativní budovy, hotely apod. Byl vyvinut zejména pro bytovou výstavbu, a proto je zaměřen na funkce potřebné v této oblasti. Systém je velmi flexibilní a poskytuje prostředky pro projektování a sestavení celého elektrického obvodu ze stavebnice. Senzory a aktory jsou propojeny jednoduchu sběrnicovou dvojlinkou (2 × 2 × 0,8 Niko-Bus), která je galvanicky oddělena od silového rozvodu (síť 230 V). Sběrnice pracuje s bezpečným malým napětím (SELV) 9 V DC. Základní topologie systému je na obr. 1.

4. Komponenty a funkční sestavy systému Nikobus

Jak je z obr. 1 zřejmé, základními prvky systému Nikobus jsou spínací jednotka, žaluziová jednotka a stmívací jednotka. Vše-chny jednotky jsou řízeny mikroprocesory a řídí činnost celého systému, a to buď odděleně, nebo ve vzájemné součinnosti. Na straně senzorů lze k jednotkám prostřednictvím sběrnice připojit sběrnicová tlačítka, spínací hodiny, termostaty, detektory pohybu, binární vstupy REG, radiofrekvenční (RF) převodníky, soumrakové spínače a další. Jedna jednotka může obsloužit maximálně 256 senzorů. Na straně aktorů se k jednotkám připojují silová vedení ke spotřebičům, v případě stmívací jednotky i stmívače (elektronické stmívatelné předřadníky) ovládané analogovým signálem 0 až 10 V.

Spínací jednotka
Spínací jednotka spíná pomocí zabudovaných kontaktů elektrické spotřebiče a stmívače s příkonem až do 2,3 kV·A. Jednotka má výměnný modul EEPROM, programovací tlačítka, mikrospínače a signalizační LED, na výstupu má dvanáct kontaktů (jedenáct zapínacích, jeden přepínací). Jednotka slouží také pro napájení sběrnice stejnosměrným napětím 9 V. Po výpadku napětí sítě se na výstupech obnoví stav, který byl před výpadkem napětí. Jednotlivé výstupy se zapínají s ča-sovým odstupem, aby se tak předešlo náhlému přetížení sítě.

Žaluziová jednotka
Žaluziová jednotka řídí systémy s motorickým pohonem, jako jsou např. rolety, žaluzie a markýzy. Žaluziová jednotka je v principu stejná jako spínací jednotka, na výstupu má však šest přepínacích kontaktů a má i další funkce. Pro řízení pohonů lze nastavit dobu chodu od 0,4 do 90 s a zpoždění od 1 do 3 s. Po výpadku napětí sítě a po jeho následném obnovení zůstávají žaluzie v poloze, v jaké byly před výpadkem napětí (bezpečnostní důvody).

Obr. 2.

Stmívací jednotka
Stmívací jednotka (obr. 2) umožňuje vytvářet různé světelné scény. Má dvanáct napěťově řízených výstupů 0 až 10 V. Každý výstup řídí jeden anebo i více výkonových stmívačů (maximálně dvacet). Pomocí stmívací jednotky jsou realizovány tyto funkce: stmívání zapnout nebo vypnout, světelnou scénu zapnout nebo vypnout, vyvolání světelné scény, zapnutí na poslední hodnotu, vypnutí se stmíváním, blikání. Rychlost stmívání či rozjasňování lze nastavit v rozsahu 1 s až 5 min (1 s je rychlost pro „měkké“ zapnutí a vypnutí, 4 s odpovídají rychlosti při manuálním stmívání nebo rozjasňování). Kapacita paměti stmívací jednotky je 36 scén.

Obr. 3.

Sběrnicové tlačítko
Funkce sběrnicového tlačítka (obr. 3) se nezavádí do systému v samotném tlačítku, ale při programování spínací, žaluziové anebo stmívací jednotky. Aktivováním sběrnicového tlačítka se přes sběrnici do jednotky vyšle povel, který obsahuje adresu sběrnicového tlačítka a příslušnou informaci.

Ovládání osvětlení a klimatizace
Jednotlivým senzorům lze přiřadit i několik navzájem různých funkcí a povelů. Například jednomu tlačítku lze přiřadit i více funkcí v závislosti na době stlačení tlačítka – krátké stlačení tlačítka zapne jedno svítidlo, dlouhé stlačení postupně zapíná další svítidla. Systém dovoluje při použití snímače jasu regulovat umělé osvětlení podle denního světla. Osvětlovací funkce lze kombinovat s ovládáním žaluzií a klimatizace. Topení, popř. klimatizace mohou být řízeny různými způsoby současně: ručně, centrálně, v závislosti na denní době, v závislosti na pohybu v prostoru a také v závislosti na teplotě.

Centrální funkce
Skupinové ovládání spotřebičů je jednou z největších předností sběrnicových systémů. V systému Nikobus je uskutečnitelné pomocí jednoho nebo i několika centrálních ovládacích míst. Ovládací místo může být např. u vstupu do budovy nebo do bytu, v ložnici atd.

Zabezpečení objektu
Systém Nikobus dokáže do určité míry zajistit zabezpečení objektu před vloupáním. Dokonalejší ochrany lze docílit kombinací s jinými zabezpečovacími systémy. Při detekci narušení objektu se mohou zapnout všechna svítidla, vytáhnout se žaluzie, začne blikat vnější osvětlení a současně se aktivuje poplašné zařízení. Pro prevenci vloupání je zajímavá možnost simulace přítomnosti osob v domě nebo v bytě. V době nepřítomnosti osob v domě může náhodný generátor vybrat různé variace spínání osvětlení, popř. ovládání žaluzií (např. večer se žaluzie samočinně zatáhnou a zapne se osvětlení).

5. Programování systému Nikobus

Programování (parametrizace) popisovaného systému je oproti jiným systémům značně zjednodušené a naučí se je každý uživatel objektu. Složitost parametrizace sytému je srovnatelná s postupy u běžných domácích spotřebičů. Instaluje se v podsta-tě pomocí malého šroubováku. Jednoduchými programovacími postupy se každému tlačítkovému spínači přidělí určitá ovládací funkce. Programování příslušné jednotky začíná krátkým stlačením tlačítka Program. Výstupy na jednotce se vyberou stlačením tlačítka Select a požadovaná funkce se vybere stlačením tlačítka Mode. Pak se stlačí příslušné sběrnicové tlačítko (anebo se aktivuje jiný senzor), které má tuto příslušnou funkci obsahovat. Spínači se tímto způsobem přidělí funkce, již má vykonávat. Takto naprogramované funkce se uloží do paměti EEPROM v příslušné jednotce.

Závěr

Tento příspěvek by měl doplnit doposud bohatě publikovaný a známý přehled nejdůležitějších sběrnicových elektroinstalačních systémů o mladší systém Nikobus. Pro ilustraci je možné uvést zavedení tohoto systému v několika desítkách rodinných domů a bytů převážně v Bratislavě a okolí, několik administrativních budov, hotelů, penzionů, restaurací, kino atd.

Systém Nikobus je zajímavý z více hledisek. Nespornou předností je jeho jednoduché programování, nebo lépe řečeno parametrování bez nutnosti použít počítač, redukce decentralizace při optimálním poměru výkonu k ceně atd.

Závěrem lze konstatovat, že systém Nikobus vyplňuje mezeru mezi plně komplexními systémy energetického managementu budov a malými nesběrnicovými systémy pro řízení osvětlení.

[GAŠPAROVSKÝ, D.: Elektrické inštalačné systémy. EE, 1/1998.]

Moeller Elektrotechnika s. r. o.
Komárovská 2406
193 00 Praha 9
tel.: 02/67 99 04 11
fax: 02/67 99 04 19
e-mail: office.praha@moeller-cz.com

Třebovská 480
562 03 Ústí nad Orlicí
tel.: 0465/519 611
fax: 0465/519 619
e-mail: office.usti@moeller.com

www.moeller-cz.com