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Technologie des KNX

Zu einem KNX Installationsbussystem gehören:

  • Übertragungsweg (2 Adern einer Datenleitung)
  • Übertragungstechnik, Protokoll (Regeln für den Informationsaustausch)
  • Teilnehmer/Komponenten (Geräte, Sensoren, Aktoren, Zubehör, Produktdatenbank)

Funktionsweise des KNX-Systems

Der KNX Installationsbus ist ein dezentrales ereignisgesteuertes Zweidraht-Bussystem. Dies bedeutet, dass die Busteilnehmer ohne eine übergeordnete Zentrale direkt miteinander kommunizieren können, wobei jeder Teilnehmer seinen eigenen Mikrocontroller mit Speicher besitzt. Darin ist eine Software abgelegt, die die Funktionsweise des Sensors/Aktors im wesentlichen bestimmt. Tritt ein Ereignis ein, wird z.B. ein Taster betätigt, darf jeder Sensor selber ein Telegramm auf den Bus senden, mit dem ein oder mehrere Aktoren angesprochen werden, welche dann einen entsprechenden Befehl ausführen. Stichpunktartige Beschreibung der Funktionen:

  • Steuerleitung (Busleitung) und Lastleitung sind getrennt
  • Intelligente Busteilnehmer mit integriertem Mikrocontroller werden durch eine zweiadrige Leitung miteinander verbunden
  • über die zweiadrige Busleitung werden Energie für die Elektronik der Busteilnehmer und Informationen übertragen
  • Funktionsweise der Busteilnehmer wird im wesentlichen durch Software festgelegt
  • alle Mess-, Steuer-, Regel- und Anzeigeinformationen werden über die zweiadrige Busleitung geführt
  • Informationsübertragung über den Bus erfolgt in Form von Datentelegrammen
  • Sensoren erkennen Ereignisse wie Tastenbedienung und senden Telegramme auf die Busleitung, die gekoppelt mit einer Adressnummer nur von bestimmten Aktoren verarbeitet werden
  • angesprochene Aktoren nehmen das Telegramm auf und führen den entprechenden Befehl aus, z.B. Licht anschalten
  • Energielastschaltung erfolgt durch Aktoren im oder zumindest in der Nähe des Verbrauchers und nicht wie bei der konventionellen Elektroinstallation am Betätigungsort

Wichtige Begriffe für das KNX-System

Bus

Ein Bus ist in der Informations- bzw Nachrichtentechnik so etwas wie eine „Schiene zur Informationsübertragung“. Beim KNX wird dafür eine zweidrähtige Leitung mit den Signalleitungen Bus+ und Bus- genutzt. Angeschlossen werden alle Busteilnehmer parallel an diese beiden Leitungen und können so Informationen untereinander austauschen.

Busteilnehmer

Ist ein Gerät, welches an eine Busleitung angeschlossen ist und Telegramme senden oder empfangen kann.

Sensoren

Sie sind Befehlsgeber wie z.B. Tastsensoren, Helligkeitssensoren, Temperaturfühler, Bewegungsmelder usw. Die Bezeichnung Sensor steht in der Gebäudesystemtechnik für einen Teilnehmer, der eine physikalische Größe empfängt und die Information als Datentelegramm über den Bus weitersendet. Zum Beispiel ein Taster, der den „Druck“ als physikalische Größe aufnimmt und den Befehl Schalten als Datentelegramm über den Bus sendet.

Aktoren

Sie sind Befehlsempfänger wie z.B. Schaltaktoren, Dimmaktoren, Jalousieaktoren, Anzeigen usw. Also sind Aktoren Teilnehmer, die Datentelegramme empfangen, verarbeiten und daraufhin Funktionen wie Schalten oder Dimmen ausführen. Außer mit der Busleitung sind die meisten Aktoren noch mit einem anderen Versorgungsnetz verbunden, in der Regel 230 V AC. An einen Schaltaktor, der direkt in ein Lichtband montiert wird, werden z.B. die Busleitung und die 230-V-Leitung angeschlossen. Empfängt er nun über den Bus ein Datentelegramm mit dem Befehl einzuschalten, schaltet er das Lichtband an die 230-V Spannung.

Systemgeräte

Sie werden für die grundlegende Funktion des KNX-Systems benötigt. Dabei handelt es sich hauptsächlich um Spannungsversorgungen zur Erzeugung der Busspannung, Koppler zum Verbinden von Busabschnitten und Schnittstellen zum Anschluss von Programmiergeräten.

Telegramm

Es ist eine serielle Bitfolge, die alle Angaben für eine Übertragung von Informationen von einem Sensor zu einem oder mehreren Aktoren enthält. Ein Telegramm besteht aus busspezifischen Informationen und der Nutzinformation, die eine Funktion bei den adressierten Aktoren auslöst.

Dezentrales System

Ein solches System kommt ohne übergeordnete Steuerzentrale aus. Es regeln intelligente Teilnehmer mit Mikrocontroller den Ablauf des Informationsaustauschs, dabei erfolgt die Zuordnung von Sensoren und Aktoren direkt.

Mikrocontroller

Er ist der zentrale Steuerungskern in einem Busteilnehmer.

Engineering-Tool-Software (ETS)

Es ist ein PC-Programm zur Projektierung, Parametrisierung und Inbetriebnahme des Bussystems und der Busteilnehmer. Die Software ist herstellerunabhängig und wird von der KNX-Association vertrieben.

Hersteller-Produktdatenbank

Es ist eine Datenbank, die von den Herstellern kostenlos zur Verfügung gestellt wird und in der die produktspezifischen Daten der Busteilnehmer hinterlegt sind. Damit ein Busteilnehmer funktioniert, muss mit Hilfe der ETS in dessen Speicher die entsprechende herstellerspezifische Software abgelegt werden.

Gebäudesystemtechnik

Hierunter versteht man die Vernetzung von Systemkomponenten und Teilnehmern zu einem System, das Funktionen und Abläufe in einem Gebäude sicherstellt.

Spannungsversorgung der Busteilnehmer

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Die für die Busteilnehmer Energie zur Verfügung stellende Spannungsversorgung (SV) wird über einen Sicherheitstransformator erzeugt. Als Schutzmaßnahme ist Schutzkleinspannung (SELV) erforderlich und die Ausgangsspannung muss 28-30 V DC betragen. Die Spannungsversorgung ist durch entsprechende Strom- und Spannungsregelung kurzschlussfest ausgelegt und kann durch einen Pufferkondensator kurze Netzunterbrechungen bis 0,1 s überbrücken. Zwischen die SV und die zweiadrige Busleitung wird eine Drossel geschaltet, die aufgrund ihres hohen induktiven Widerstands verhindert, dass Datentelegramme auf der Busleitung durch den geringen Innenwiderstand der SV kurzgeschlossen werden.

Betriebsbereit sind die Busteilnehmer bis zu einer Spannung von 21 V. Wird diese Mindestversorgungsspannung um 3 V unterschritten, schalten sie sich selbständig vom Bus ab. Die elektrische Leistung, die ein Teilnehmer der SV entnimmt, liegt zwischen 150 und 200 mW. SVs gibt es mit 160 mA, 320 mA oder 640 mA Ausgangsstrom und mit oder ohne eingebauter Drossel. Zusätzlich ist es möglich zwei SVs vor einer Drossel parallel zu schalten oder mit je einer eigenen Drossel zu installieren, wenn zwischen ihnen mindestens 200 m Busleitung installiert sind.

Siehe auch