Systemy automatyki budynkowej umożliwiają sterowanie praktycznie dowolnymi funkcjami w domu. Najczęściej jednak inwestorzy decydują się na realizacje funkcji, które zapewniają komfort związany z oświetleniem – sztucznym, elektrycznym oraz naturalnym, słonecznym.

Fot. 1. Otwór okienny z a) nadprożem okiennym przygotowanym do montażu skrzynki roletowej,
b) zamontowaną skrzynką roletową
i prowadnicami.Fot. 1. Otwór okienny z a) nadprożem okiennym przygotowanym do montażu skrzynki roletowej, b) zamontowaną skrzynką roletową i prowadnicami.

Sztuczne oświetlenie możemy kreować w praktycznie dowolny sposób poprzez dobór odpowiednich źródeł światła, ich umiejscowienie i odpowiednie sterowanie. Dzięki temu możemy kreować aranżację oświetleniową pomieszczeń. Na oświetlenie naturalne również możemy mieć wpływ poprzez stosowanie różnego rodzaju osłon słonecznych instalowanych w otworach okiennych. Do najpopularniejszych należą rolety, żaluzje wewnętrzne i zewnętrzne, markizy. Każdy z tych elementów, odpowiednio wysterowany może realizować kontrolę wewnętrznego natężenia oświetlenia. System KNX daje tu ogromne możliwości, zapewniając uzależnienie sterowania tymi elementami od wielu czynników. Oprócz sterowania ręcznego umożliwiającego podnoszenie i opuszczanie przesłony możliwe jest impulsowe (krokowe) zasilanie napędu elektrycznego, co w połączeniu z żaluzjami pozwala na płynny obrót lamelek. W zestawieniu z czujnikami natężenia oświetlenia zarówno zewnętrznymi jak i wewnętrznymi umożliwia płynną kontrolę jasności wewnątrz pomieszczenia poprzez stopniowe zamykanie lamelek żaluzji. Jeżeli system wyposażony jest w czujniki jasności umieszczone na fasadach budynku możliwe jest sterowanie zespołami przesłon słonecznych w zależności od pory dnia i kierunku padania promieni słonecznych. Najnowsze stacje pogodowe mają na stałe zapisany „horyzont słoneczny” i kąt padania promieni słonecznych w każdym dniu roku w zależności od położenia geograficznego. Sterowanie napędami przesłon jest również istotne z poziomu bezpieczeństwa. Czujniki prędkości wiatru umożliwiają alarmowe zwijanie markiz, żaluzji zewnętrznych po tym jak osiągnięta zostanie prędkość wiatru, krytyczna dla danej przesłony zewnętrznej. Są to tylko niektóre z najczęściej stosowanych zależności podczas sterowania roletami, żaluzjami i markizami.

Montaż rolet

W pierwszym etapie najważniejszy jest montaż przesłony. Jeżeli są to elementy zewnętrzne, już na etapie projektu należy przewidzieć miejsce na ich zamontowanie. W przypadku domu ocieplanego zewnętrzną warstwą styropianu jest nieco łatwiej niż w sytuacji gdy mamy do czynienia z murem jednowarstwowym. Wysokość okna definiuje nam szerokość skrzynki do której zwijana jest roleta. Skrzynka ta musi być osadzona w odpowiedniej głębokości wnęce wbudowanej w nadproże okienne. Głębokość ta musi uwzględniać również grubość tynku zewnętrznego. Wymiary te ściśle wiążą się z głębokością osadzenia okna. Przykład montażu zobrazowany został na fot. 1.

Fot. 2. Przewód zasilający silnik rolety.Fot. 2. Przewód zasilający silnik rolety.

Połączenia elektryczne

Sama roleta zewnętrzna z silnikiem elektrycznym nie różni się od standardowej. Jedyną modyfikacją jest wstawiony do jej wnętrza silnik rurowy, napędza wał na który zwijany jest pancerz rolety. W standardowym rozwiązaniu zamiast silnika dołączona jest taśma, za pomocą której pancerz zwijany i rozwijany jest ręcznie. Koszt rolety wyposażonej w silnik elektryczny jest wyższy od standardowego od 100 do kilkuset zł. Jest on uzależniony od rodzaju silnika. Podczas jego wyboru należy zwrócić uwagę na następujące parametry:

  • moment obrotowy – należy dobrać w zależności od masy pancerza rolety. W przypadku standardowych otworów okiennych o powierzchni ok 1 do 1,5 m2 wykonanych z PCW są to wielkości rzędu kilku do kilkunastu Nm. Dla większych okien lub drzwi balkonowych i rolet wykonanych z cięższych materiałów, chronionych roletą o jednolitym pancerzu silniki muszą mieć moment obrotowy rzędu kilkudziesięciu Nm.
  • średnica wałka nawojowego – jest uzależniona od konstrukcji silnika i/lub rolety. Większość producentów stosuje standardowe wielkości mieszczące się w zakresie od 40 do 100 mm.
Rys. 1. Przykładowy schemat podłączenia
silników roletowych do urządzenia sterującego KNX.Rys. 1. Przykładowy schemat podłączenia silników roletowych do urządzenia sterującego KNX.

W przypadku tych dwóch parametrów dobrze jest skorzystać z rozwiązań proponowanych przez producenta rolety. Ponadto, silniki roletowe muszą być wyposażone w wyłączniki krańcowe. Ich zadaniem jest rozłączanie obwodu zasilania w momencie gdy roleta osiągnie skrajne, dolną lub górną pozycję. Wyłączniki te mogą być zrealizowane w sposób mechaniczny (ręcznie regulowane przełączniki) lub elektroniczne wyłączniki przeciążeniowe. Drugie rozwiązanie nie wymaga kalibracji rolet po zamontowaniu i jest znacznie bardziej odporne na zmieniające się warunki pracy rolet. Ponadto roleta może zostać automatycznie zatrzymana gdy napotka na przeszkodę np. pozostawiony w otwartym oknie element. Ważnym parametrem, jaki często jest pomijany, jest przegrzewanie się silnika w trakcie pracy. Są one standardowo wyposażone w zabezpieczenia termiczne, które zabezpieczają sam napęd, jednak jeśli napęd pracuje często, może zdarzyć się jego wyłączenie w trakcie zamykania lub otwierania rolety. Warto również zwrócić uwagę na to jak głośno pracują napędy. W przypadku sterowania z zastosowaniem systemu automatyki, często będą występowały sytuacje, w których wiele silników będzie pracować jednocześnie. Np. rankiem, kiedy wszystkie rolety będę się otwierać, głośno działające napędy nie będą przyjemnym odgłosem.

Standardem zasilania silników roletowych jest 230 VAC. Spotykane są również silniki zasilane 24 VDC, jednak ich głównym zastosowaniem są bramy garażowe, bramy wjazdowe, okna dachowe.

Podłączenie silnika (rolety) do systemu sterowania nie jest niczym skomplikowanym. Napędy wyposażone są standardowo w przewody (fot. 2), które w tradycyjnej instalacji dołączane są do zasilania poprzez przełączniki klawiszowe.

Rys. 2. Schemat połączenia obiektów komunikacyjnych sensora (przycisku)
i urządzenia roletowego dla sterowania ręcznego.Rys. 2. Schemat połączenia obiektów komunikacyjnych sensora (przycisku) i urządzenia roletowego dla sterowania ręcznego.

W przypadku automatyki, przełączniki te zastępowane są specjalizowanymi sterownikami do napędów roletowo/żaluzjowych i zamykanie obwodów elektrycznych na odpowiednich uzwojeniach silnika kontrolowane jest przez system sterowania. Sterowniki te dedykowane są do odpowiedniego zasilania (230 V AC lub 24 V DC) i posiadają różną ilość kanałów sterujących. Ważną zasadą jest podłączanie jednego silnika do jednego kanału sterującego (rys.1). Np. do sterowania wszystkimi szesnastoma roletami w domu konieczne jest zastosowanie jednego urządzenia szesnastokanałowego.

Programowanie rolet

Jeżeli silnik został już podłączony do systemu poprzez urządzenie kontrolujące jego pracę, mamy całkowitą kontrolę nad jego działaniem. Podstawową operacją sterowania jest podnoszenie/opuszczanie oraz zatrzymywanie rolety. W systemie KNX realizowane jest to za pomocą jednego klawisza. Przyjęte zostało, że dłuższe przytrzymanie klawisza, np. przez pół sekundy, oznacza wysłanie rozkazu podniesienia/opuszczenia rolety. Krótsze natomiast oznacza zatrzymanie rolety w aktualnej pozycji. Schemat połączenia odpowiednich obiektów komunikacyjnych przedstawiony został na rysunku nr 2.

Przykład obrazuje połączenie klawisza pierwszego przycisku 6-klawiszowego, sparametryzowanego jako sensor roletowy (JUNG 3096) z modułem 4-kanałowego sterownika rolet (Theben JMG 4S). W przypadku sterowania żaluzją jest jeszcze dodatkowa operacja zmiany kąta lamelek. Wywoływana jest ona poprzez kolejne krótkie naciśnięcie klawisza sterującego.

Dla sterowania ręcznego niezbędna jest modyfikacja parametrów roletowego urządzenia wykonawczego (JMG 4S), w których należy zmodyfikować urządzenie, którym sterujemy (rys. 3a) na silnik roletowy, ustalić maksymalny czas podnoszenia rolety (rys. 3b) oraz zdefiniować tylko pełen ruch rolety bez kroków pośrednich oraz zatrzymanie (rys. 3c).

Rys. 3. Podstawowa parametryzacja urządzenia sterującego silnikiem roletowym.Rys. 3. Podstawowa parametryzacja urządzenia sterującego silnikiem roletowym.

Alternatywnie do ostatniej opcji, możliwe jest ustalenie krótkiego ruchu rolety, podnoszącego lub opuszczającego ją o np. 10%. Jest to przydatne przy sterowaniu krokowym, za pomocą krótkich impulsów, w trakcie których roleta wykonuje niewielki ruchy np. cyklicznie odsłaniające okno.

Kolejnym sterowaniem, jakie można wykorzystać w przypadku rolety, jest wymuszenie jej ruchu do zadanej wcześniej pozycji. Jest to przydatne w sytuacji, w której chcemy za pomocą jednego naciśnięcia klawisza sterującego ustawić roletę np. w pozycji 50% otwarcia, niezależnie w jakiej pozycji znajdowała się wcześniej. Schemat układu sterowania, uzupełniony o powyższą funkcję, przedstawiony został na rys. 4a, a na rys. 4b parametryzacja klawisza sterującego.

Rys. 4. a) układ sterowania uzupełniony o funkcję „ruch do zadanej pozycji” b) parametryzacja klawisza sterującego dla funkcji „Ruch do zadanej pozycji – 50%”.Rys. 4. a) układ sterowania uzupełniony o funkcję „ruch do zadanej pozycji” b) parametryzacja klawisza sterującego dla funkcji „Ruch do zadanej pozycji – 50%”.

Innym elementem, o jaki można wzbogacić nasz system sterowania, jest automatyczne zamykanie i otwieranie rolety aby uzyskać stałą wartość jasności oświetlenia wewnątrz pomieszczenia. W projekcie dodatkowo będzie potrzebny czujnik jasności wyposażony w układ kontroli natężenia oświetlenia w zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego (np. THEBEN SPHINX 332). W parametrach czujnika ustawiamy wartość jasności jaka ma być utrzymywana (400 lx) i typ obiektu sterującego (8 bitów) – rys. 5a. W celu połączenia obiektów komunikacyjnych możemy wykorzystać grupę adresową utworzoną wcześniej dla wymuszenia ruchu do zadanej pozycji (rys. 5b).

Rys. 5. a) parametryzacja czujnika kontroli jasności; b) schemat blokowy funkcji kontroli jasności dla rolety.Rys. 5. a) parametryzacja czujnika kontroli jasności; b) schemat blokowy funkcji kontroli jasności dla rolety.

Uważny czytelnik zwróci uwagę, że sterowanie ręczne oraz automatyczna kontrola jasności działają równolegle. Aby ustalić priorytet jednego sterowania można uzupełnić układ sterowania o blokowanie sterowania automatycznego za pomocą przycisku (kolor czerwony) lub zegara, którego zadaniem będzie ustalanie czasu w którym priorytet ma sterowanie ręczne, a w którym ważniejsze będzie sterowanie automatyczne (kolor niebieski). Schemat blokowy powyższych operacji przedstawiony został na rys. 6.

Rys. 6. Wykorzystanie zegara jako elementu
uzależniającego priorytetowanie
w sterowaniu jasnością oraz zadawanie wartości otwarcia rolety w zależności od czasu.Rys. 6. Wykorzystanie zegara jako elementu uzależniającego priorytetowanie w sterowaniu jasnością oraz zadawanie wartości otwarcia rolety w zależności od czasu.

Jeszcze jednym ciekawym elementem sterowania jest uzależnienie poziomu otwarcia rolety od czasu. Do tej funkcji wykorzystany może być również zegar, którego zadaniem będzie przesyłanie wartości określonego poziomu bezpośrednio do urządzenia sterującego silnikiem THEBEN JMG 4S. Schemat blokowy przedstawiony został kolorem zielonym na rys. 6.

Popularnym uzupełnieniem automatycznego sterowania roletą (roletami) jest wykorzystanie stacji pogodowej. Jej zadaniem jest najczęściej kontrola prędkości wiatru oraz zewnętrznego poziomu jasności. Prędkość wiatru jest szczególnie istotna dla funkcji alarmowych. Może ona być wewnętrznie powiązana z temperaturą oraz czujnikiem opadów deszczu i w zależności od tych pomiarów przekazywać informację o bezwzględnym, niezależnym od wcześniej ustalonych priorytetów, otwarciu lub zamknięciu rolet (żaluzji lub markiz). Ponadto, zastosowana w przykładowym projekcie stacja pogodowa METEODATA 140 firmy THEBEN wyposażona w moduł GPS, może stanowić wzorzec czasu i daty dla zegara oraz wyświetlacza w przycisku JUNG 3096. Wyświetlana może być również wartość zewnętrznej temperatury oraz informacja o opadach deszczu. Schemat blokowy całego projektu zaprezentowany został na rysunku nr 7.

Tab. 1.
L.p. Adres grupowy Typ grupy Nazwa grupy Opis grupy
1 0/1 1 bit Góra/Dół Sterowanie ręczne podnoszeniem i opuszczaniem rolety
2 0/2 1 bit Stop Zatrzymywanie ręczne rolety
3 0/3 1 bit Ruch do pozycji Wymuszenie ręczne zadanej pozycji = 50% lub/i sterowanie automatyczne od czujnika kontroli jasności z zadaną jasnością = 400 [lx]
4 0/4 1 bit Blokowanie kontroli jasności Blokowanie kontroli jasności z przycisku i zegara
5 0/5 1 bit Blokowanie przycisku blokującego kontrolę jasności Blokowanie przycisku blokującego kontrolę jasności z zegara
6 0/6 1 bit Alarm wiatrowo temperaturowo deszczowy Alarm blokujący działanie rolety przy parametrach:
– Wiatr > 4 [m/s]
– Temperatura zewnętrzna < 12°C
– Pada deszcz
Warunek zadziałania alarmu: wszystkie powyższe spełnione
7 0/7 3 Bajty Wzorzec czasu Przesyłanie wzorca czasu do zegara przycisku
8 0/8 3 Bajty Wzorzec daty Przesyłanie wzorca daty do zegara przycisku
9 0/9 3 Bajty Wyświetlanie temperatury zewnętrznej Przesyłanie informacji o temperaturze zewnętrznej
10 0/10 3 Bajty Wyświetlanie stanu opadów Przesyłanie informacji o stanie opadów deszczu

Przedstawione w projekcie przykłady sterowań są podstawowymi funkcjami stosowanymi w projektach automatyki domowej realizowanej w systemie KNX. Dotyczą one sterowania jedną roletą. Dalsze rozwiązania zależą od specyficznych dla danego projektu warunków pracy. W artykule zaprezentowany został poprawny sposób tworzenia schematów blokowych dla potrzeb realizacji funkcji w systemie KNX. Tego rodzaju projekty funkcjonalności rozwiązań powinny być opracowywane na poziomie tworzenia koncepcji systemu sterowania uwzględniającej zastosowane w instalacji urządzenia. Tak przedstawiony projekt zależności pomiędzy urządzeniami wraz z opisem adresów grupowych (tabela 1) gwarantuje poprawne zrealizowanie wszystkich założonych funkcji.

Rys. 7. Schemat blokowy projektu sterowania roletą w systemie KNX w zależności od czasu, warunków atmosferycznych, czujnika i regulatora jasności oraz wymuszeń ręcznych z uwzględnieniem priorytetowania.Rys. 7. Schemat blokowy projektu sterowania roletą w systemie KNX w zależności od czasu, warunków atmosferycznych, czujnika i regulatora jasności oraz wymuszeń ręcznych z uwzględnieniem priorytetowania.

Źródło: www.fachowyelektryk.pl