Sběrnice KNX/EIB
Pro přenos informací mezi jednotlivými prvky systémové elektrické instalace a současně pro napájení vstupních elektronických částí (sběrnicových spojek), popř. i všech následujících elektronických obvodů některých přístrojů (např. snímačů) slouží sběrnice, tvořená sdělovacím kabelem. Z požadavků na ochranu před možností indukování rušivých signálů na vedení sběrnice vyplývá nutnost použití stíněných kabelů. Pro napájení i pro přenos informací slouží jediný pár vodičů. Pro jednoznačné rozlišení vodičů bylo stanoveno i barevné značení obou těchto žil. Červeným pláštěm je opatřen vodič připojený ke kladnému pólu napájecího zdroje, černou barvou je označena izolace vodiče připojeného k zápornému pólu.

I když pro komunikaci i napájení postačuje jeden pár vodičů, je předepsáno používání kabelu se dvěma kroucenými páry vodičů. Druhý pár (jeden vodič s bílou, druhý se žlutou izolací) je určen jako rezerva pro případ poškození některého z vodičů sběrnice. Může být využit i jako připojovací vedení pro některý z pomocných prvků, který má být připojen např. ke vstupním svorkám některého z binárních vstupů. U některých nových přístrojů KNX/EIB s vyšší spotřebou (např. snímače s dotykovými displeji) je potřebné zajistit jejich pomocné napájení z pomocného zdroje malého napětí. I pro tento účel je možné použití tohoto druhého páru vodičů sběrnice.

V žádném případě ale nesmí dojít ke snížení parametrů soustavy bezpečného malého napětí SELV, jejímž požadavkům musí vyhovovat napájecí zdroje i všechny přístroje připojené ke sběrnici i ke druhému páru vodičů. Příslušnost k soustavě SELV vymezuje také požadavek na velikost zkušebního napětí (4kV) vnějšího pláště kabelu sběrnice. To dovoluje klást sběrnicový kabel v souběhu se silovými vedeními nn, bez omezení délky souběhu. V instalacích, v nichž může často docházet ke změnám technologie provozu, s vynucenými následnými změnami ve vybavení elektrické instalace a tedy i ve způsobu ovládání jednotlivých funkcí, mohou být používány speciální ploché kabely vybavené propojovacími konektory a obsahující jak silové vodiče, tak i dva vodiče pro sběrnici KNX/EIB. Takováto „konfekční“ instalace výrazně snižuje montážní pracnost. Jednotlivé přístroje systémové instalace se k tomuto sdruženému vedení připojují připojovacími spojkami opatřenými izolací procházejícími zařezávacími kontakty. Je však nutné vzít v úvahu. Že takovéto sběrnicové vedení není stíněné a jeho koncepce neodpovídá požadované koncepci vedení sběrnice – není dostatečně zaručena ochrana před indukováním rušivých signálů.

Příklad konstrukce běžného sběrnicového kabelu je na následujícím vyobrazení.

Pro větší náhled kliknout.

Pro odlišení od ostatních sdělovacích kabelů je vhodné používat kabely s vnějším pláštěm v zelené barvě.Tomu plně vyhovuje např. kabel KSK 224 z nabídky ABB. Průměry měděných jader vodičů sběrnicového kabelu byly stanoveny na 0,8mm. Vyhovujícími kabely jsou především YCYM 2x2x0,8, lze použít také JY(St)Y 2x2x0,8.

Z jednoho napájecího zdroje je možné napájet nejvýše 64 prvků, přičemž při výpočtech byl uvažován odběr každého z nich ve výši 10mA. Jmenovité napětí naprázdno napájecího zdroje pro KNX/EIB sběrnici je 29V, přičemž pro spolehlivou činnost nejvzdálenější sběrnicové spojky na jejích vstupních svorkách musí být napětí alespoň 21V.

Předepsaný sběrnicový kabel o délce 1000m má činný odpor přibližně 72Ω a parazitní kapacitu asi 0,12µF (měřeno při kmitočtu 800Hz). Pro přijatelnou úroveň zkreslení přenášených signálů lze připustit celkovou délku vedení na jedné linii (pro 64 účastníků) nejvýše 1000m.

Pro větší náhled kliknout.

Pokud linie sestává z několika samostatně napájených větví (až pro 256 účastníků), omezení této délky platí samostatně pro každou z těchto větví (segmentů). Zpoždění signálu t na celé uvedené délce jedné větve linie bude:

t = 72 Ω x 0,12 µF = 9 µs.km-1

Přitom vzdálenost dvou vzájemně komunikujících přístrojů na téže linii nesmí být větší než 700m. Je to pro zabránění přenosového zpoždění, které by prodlužovalo přenos jednoho bitu na dobu delší než 104µs.

Vezmeme-li v úvahu možné odběry sběrnicových spojek a úbytky napětí na činném odporu sběrnice, největší vzdálenost sběrnicové spojky od napájecího zdroje smí být 350m. Toto platí pro pokles napětí na 21V, při němž je plně zajištěn spolehlivý provoz všech elektronických obvodů napájených po sběrnici.

Pokud bude potřebné použít na jedné větvi linie dva napájecí zdroje, je potřebné zabránit tomu, aby se na tlumivkách napájecích zdrojů nenaindukovaly napěťové špičky o příliš vysokých hodnotách. Zabrání tomu délka vedení sběrnice mezi těmito zdroji, která musí být alespoň 200m.

Pro větší náhled kliknout.

Samostatně napájená větev (segment) linie smí obsahovat nejvýše 64 přístrojů. Tímto počtem jsou míněny pouze ty přístroje, které obsahují sběrnicové spojky, tedy přístroje programovatelné. Do tohoto počtu se nezahrnují veškeré pomocné přístroje, jako sběrnicové svorkovnice, svodiče přepětí, tlumivky, napájecí zdroje. V elektronickém projektu snadno rozlišíme programovatelné přístroje od pomocných. Ty totiž nejsou opatřeny plnohodnotnou individuální adresou. Udává se u nich pouze příslušnost k oblasti a k linii, nezapočítávají se do přístrojů na sběrnici. Takže namísto individuální adresy ponesou všechny pomocné přístroje na téže linii shodné označení. Např. napájecí zdroj a svodič přepětí náležející 2. linii ve 3. oblasti ponesou shodnou adresu: 3.2.-. U těchto přístrojů je tedy uvedena pouze příslušnost k určité linii, v tomto příkladě k linii 3.2.

Při propojování přístrojů v systémové instalaci KNX/EIB je možné vést kabel sběrnice libovolně, bez ohledu na příslušnost použitých prvků k jednotlivým funkcím – vždy co nejkratším směrem. Sběrnice se může podle potřeby větvit. Je tedy možná liniová, paprsková nebo stromová struktura. Ve skutečných instalacích není použit pouze jediný vzor struktury. Sběrnice je vždy zapojována podle prostorového rozmístění jednotlivých přístrojů. Potom téměř vždy bývá nejoptimálnější variantou kombinace těchto tří možností. Zakázanou strukturou je kruhové uspořádání – na sběrnici se nikde nesmí uzavřít smyčka. Příklady možných uspořádání zapojení sběrnice:

Pro větší náhled kliknout.

Při propojování sběrnice se její jednotlivé úseky odizolovávají v co nejkratších úsecích. Pro jejich vzájemné propojování a současně i pro připojování k přístrojům slouží ponejvíce dvoupólové, čtyřnásobné bezšroubové svorkovnice.

Pro větší náhled kliknout.

Na nich je možné rozvětvit sběrnici vždy až do čtyř směrů. Každý z pólů je opatřen otvorem pro nasunutí na připojovací kolík, který je součástí sběrnicové spojky přístroje.

Stínění jednotlivých úseků sběrnice se vzájemně nepropojuje, ani se nepřipojuje k ochrannému obvodu. Při případných zemních zkratech by se totiž na tomto vodiči mohl zvýšit potenciál, takže rozdíl potenciálů by mohl vzrůst na hodnoty nebezpečné pro elektronické obvody propojované sběrnicí.

Starý způsob připojování rozváděčových účastníků na sběrnici využíval sběrnicové přípojnice, vlepované do DIN nosných profilů 35mm (o hloubce 7,5mm), s nimiž bylo zprostředkováno spojení zadními přítlačnými kontakty.

Pro větší náhled kliknout.

Prefabrikované délky sběrnicových přípojnic, vybavených čtyřmi měděnými pásky vytvořenými na izolačním podkladu technikou plošných spojů, odpovídaly typizovaným šířkám sériově vyráběných plastových rozvodnic, určených pro uložení přístrojů o celkové šířce 12, 14 nebo 16 šířkových modulů rozváděčových přístrojů. Vnější pár přípojnic byl určen pro vývod z napájecího zdroje před tlumivkou, vnitřní pár tvořil sběrnicové vedení KNX/EIB. Zadní přítlačné kontakty se v praktickém používání ukázaly ne příliš spolehlivými, navíc byly výrazně dražší, než bezšroubové svorkovnice.

Další problémy vznikaly, jakmile výrobce rozváděče použil nosné lišty o vestavné hloubce 15mm. Potom vůbec nebylo možné připojení jednotlivých účastníků ke sběrnici.

Pro připojení sběrnicového kabelu se navíc musely používat sběrnicové svorkovnice, které byly na jedné straně vybaveny přítlačnými kontakty, zatímco na druhé straně bylo možné použití až dvou bezšroubových svorkovnic pro připojení jednotlivých úseků sběrnicových kabelů.

Přestože se v nových instalacích prakticky již nepoužívá zmíněného starého způsobu propojování sběrnicových KNX/EIB přístrojů v rozváděčích, lze se s ním setkat v celé řadě instalací, realizovaných do roku 2002, v některých případech i v později montovaných instalacích.

Literatura:
1. Materiály z www.knx.org
2. Studijní materiály asociace KONNEX
3. Časopisy Elektroinstalatér
4. Firemní podklady různých výrobců
5. Archiv autora