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DOMÓTICAProtocolo de comunicação

EIB - KNX

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Introdução

O Konnex (KNX), foi criado a 14 de Abril de 1999, a partir dos protocolos Batibus, EIB e EHS.

Tem como objectivo criar um único standard europeu para automação das casas e edifícios, que seja capaz de competir em qualidade, prestação de serviços e preços com outros protocolos norte americanos.

Esta tecnologia baseia-se no protocolo EIB – European Installation Bus, complementada com novos mecanismos de configuração e meios físicos de comunicação.

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CaracterísticasO protocolo EIB-KNX é um protocolo aberto normalmente implementado como um sistema descentralizado.A gestão descentralizada consiste em cada dispositivo ter o seu próprio controlo, comunicando directamente entre si, sem necessidade de hierarquia ou supervisão da rede.

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CaracterísticasÉ possível sempre que necessário implementar aplicações centralizadas para gestão do sistema. A gestão centralizada consiste na ligação à rede de uma aplicação de controlo para gerir o sistema. Esta aplicação corre normalmente num computador que pode ser ligado à rede a partir de qualquer localização, permitindo assim uma gestão centralizada do sistema.

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Meios de transmissão

O sistema EIB inicialmente utilizava como meio de transmissão o par de cobre entrançado, mas após a evolução para o protocolo EIB-KNX (Konnex), passa a suportar diferentes meios, tais como o par de cobre entrançado, a rede eléctrica, a radiofrequência e os infravermelhos. Sendo actualmente o par de cobre entrançado o meio de transmissão mais utilizado.

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Transmissão de sinaisNo cabo de par de cobre entrançado a transmissão de sinais é feita por meio da diferença de tensão entre os dois condutores. As mensagens que transitam no cabo de par de cobre entrançado entre dispositivos são chamadas telegramas. Estes telegramas são constituídos por sequências binárias. Cada telegrama emitido por um determinado aparelho será codificado em binário (ex.: 10010011...), que por sua vez é convertido em sinais eléctricos. O sinal é transmitido de modo simétrico no Bus.

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Transmissão de sinaisNeste tipo de transmissão um dispositivo pode começar a fazê-lo se encontrar o barramento inactivo (livre), caso contrário, terá de aguardar até este ficar livre. Os dispositivos “escutam” o barramento, enquanto transmitem com o objectivo de detectarem qualquer colisão. Quando um dispositivo tenta impor o estado lógico “1” (estado lógico menos prioritário) e detecta o estado lógico “0”, pára de transmitir para permitir que o dispositivo com a mensagem prioritária o continue a fazer.O dispositivo com a mensagem de prioridade mais baixa (“1”), continua a “escutar” o barramento para que logo que a mensagem prioritária terminar poder então transmitir os seus dados.

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FuncionamentoPara que os diversos dispositivos EIB-KNX comuniquem entre si, não só precisam de conseguir "falar" uns com os outros, como também precisam de usar a mesma "linguagem". Os dados transmitidos e recebidos devem ter o mesmo significado para ambos os dispositivos.Numa instalação EIB-KNX, cada dispositivo inserido no sistema terá uma designação única. Esta designação é conhecida como endereço físico do protocolo e funciona como o bilhete de identidade do aparelho. O endereço físico tem uma estrutura própria estabelecida:

O endereço físico de um produto poderá ser, por exemplo, 2.10.54. Isto significa que o produto será o 54º participante instalado, linha 10 da zona 2.

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FuncionamentoExiste ainda o conceito de endereçamento de grupo. Um endereço de grupo pode ter duas estruturas distintas:endereçamento de 2 níveis (grupo principal / subgrupo);endereçamento de 3 níveis (grupo principal / grupo intermédio / subgrupo).

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FuncionamentoNuma comunicação entre um sensor (por exemplo um interruptor) e um actuador (por exemplo uma lâmpada) existe uma sequência de operações. O interruptor estando inicialmente identificado pelo seu endereço físico (endereço de origem), comunica com a lâmpada através do correspondente endereço de grupo (endereço de destino), como é apresentado na seguinte imagem:

Se por exemplo, no esquema anterior associarmos ao objecto de comunicação do interruptor o endereço de grupo 1/7/4, em vez de1/3/2, ambos os dispositivos (persianas e lâmpada) receberiam o telegrama.A transmissão da informação é baseada na troca de dados codificados entre objectos de comunicação (caixas de correio), que apenas podem transmitir telegramas com um único endereço de grupo. Do lado oposto, os objectos de comunicação podem subscrever diversos endereços de grupo, o que lhes permite receber telegramas de diferentes origens.

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FuncionamentoO sistema KNX/EIB está baseado numa topologia descentralizada, na qual sensores e actuadores comunicam entre si através de um par entrançado de baixa tensão de segurança, 24V. Este par proporciona a alimentação para a electrónica dos vários componentes e também transmite a informação entre eles.Quando se acciona qualquer dos botões, envia-se um telegrama ao bus com uma codificação determinada, que é composta basicamente dos dados a transmitir e a direcção do destinatário. Este telegrama será recebido por todos os actuadores do sistema, mas somente o que tiver a direcção do destinatário será o que executa a ordem que vem prescrita. Assim, não é necessário instalar nenhum tipo de elemento central, porque a comunicação é feita entre sensores e actuadores

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ConfiguraçõesA imagem ilustra que o sistema de base do KNX é o EIB e que para todos os modos de configuração, existe um software criado pela KONNEX para configurar os dispositivos KNX/EIB denominado por ETS (Engineering Tool Software).

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ConfiguraçõesS-mode (System mode): a configuração do modo sistema usa a

mesma filosofia que o EIB, isto é, os diversos dispositivos ou modos da nova instalação, são instalados e configurados por profissionais com ajuda de um software (ETS) especialmente concebido para este propósito. Este é o modo mais utilizado.

E-mode (Easy mode): na configuração do modo simples os dispositivos são programados em fábrica para realizar uma função concreta. Mesmo assim devem ser configurados alguns detalhes no local da instalação mediante o uso de um controlador (como uma porta residencial) ou mediante micro interruptores alojados nos dispositivos (semelhante ao X-10 ou outros dispositivos proprietários que há no mercado).

A-mode (Automatic mode): na configuração do modo automático, com uma filosofia Plug&Play, nem o instalador nem o utilizador final têm de configurar o dispositivo. Este modo será especialmente indicado para ser usado em electrodomésticos e equipamentos de entretenimento (consolas, set-top boxes, áudio e vídeo).

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Instalação convencional / EIB-KNX

Relativamente a uma instalação convencional o sistema KNX/EIB oferece as seguintes vantagens:

Redução da linha de 220 V AC a favor de uma linha de baixa tensão de segurança de 24 V, isto implica, entre outra coisas, uma redução do perigo de incêndio, um aumento de segurança da instalação e uma diminuição da radiação electromagnética;

Maior simplicidade da instalação. Acaba-se com os complexos emaranhados de cabos eléctricos que necessitam os comutadores, inversores, etc. todos os botões são ligados aos dois fios do bus e a relação entre estes e os actuadores define-se através do software.

Facilidade nas ampliações e flexibilidade. Uma instalação convencional permite poucas alterações e necessita sempre de alterar a cablagem perante ampliações ou modificações do uso. Uma instalação do tipo bus permite modificar o seu uso somente com uma reprogramação de alguns componentes e as ampliações são geralmente simples de levar a cabo.

Como inconveniente pode-se citar que os componentes são mais caros, logicamente, que os mecanismos convencionais.