NGHIÊN cứu, THIẾT kế hệ THỐNG CHIẾU SÁNG THÔNG MINH sử DỤNG các THIẾT bị điện THEO TIÊU CHUẨN KNX

Nhà thông minh là kiểu nhà được lắp đặt các thiết bị điện, điện tử có thể đượcđiều khiển hoặc tự động hoá hoặc bán tự động, thay thế con người trong thực hiệnmột hoặc một số thao tác quả

BỘ CÔNG THƯƠNG

KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG

CHIẾU SÁNG THÔNG MINH SỬ DỤNG CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN THEO TIÊU CHUẨN KNX

Giảng viên hướng dẫn: Vũ Duy Hưng, Trần Quốc Đạt

Chủ nhiệm đề tài: Lê Quang Đại - Lớp DHDI10A5HN Thành viên: Nguyễn Văn Đang - Lớp DHDI10A5HN

Nghiêm Đình Hùng -Lớp DHDI10A5HN

HÀ NỘI, 05/2020

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KHOA ĐIỆN

KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG

CHIẾU SÁNG THÔNG MINH SỬ DỤNG CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN THEO TIÊU CHUẨN KNX

Giảng viên hướng dẫn: Vũ Duy Hưng, Trần Quốc Đạt

Chủ nhiệm đề tài: Lê Quang Đại - Lớp DHDI10A5HN Thành viên: Nguyễn Văn Đang - Lớp DHDI10A5HN

Nghiêm Đình Hùng -Lớp DHDI10A5HN

HÀ NỘI, 05/2020DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN

TT Họ và tên Lớp Khoa Chức danh

1 Lê Quang Đại DHDI10A5HN Khoa Điện Chủ nhiệm đề tài

2 Nguyễn Văn Đang DHDI10A5HN Khoa Điện Thành viên

3 Nghiêm Đình Hùng DHDI10A5HN Khoa Điện Thành viên

DANH SÁCH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

MỤC LỤC

DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN 3 DANH SÁCH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH THEO TIÊU

1.5.2 Rèm cửa, cửa cuốn, màn chiếu,… 13

1.5.4 Hệ thống cảnh báo hệ nhà thông minh KNX 13

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG THÔNG MINH THEO SỬ DỤNG THIẾT BỊ ĐIỆN THEO TIÊU CHUẨN KNX 15

2.2.1 Module nguồn (Power Supply) 162.2.2 Module đóng/cắt (Switch Actuator) 182.2.4 Module điều chỉnh độ sáng (Dimming Actuator) 222.2.5 Module nút nhấn (Push Button) 24

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Một số thiết bị trong hệ thống KNX 11

Hình 2.1 Module KNX Power Supply 16

Hình 2.2 Sơ đồ kết nối thiết bị KNX Power Supply 17

Hình 2.3 Module KNX Switch Actuator 18

Hình 2.4 Sơ đồ kết nối thiết bị KNX Switch Actuator 19

Hình 2.5 Module KNX Shutter Actuator 20

Hình 2.6 Sơ đồ kết nối thiết bị KNX Shutter Actuator 21

Hình 2.7 Module KNX Dimming Actuator 23

Hình 2.8 Sơ đồ kết nối thiết bị KNX Dimming Actuator 23

Hình 2.9 Module KNX Push Button 24

Hình 2.10 Module KNX USB Interface 25

Hình 2.11 Sơ đồ kết nối thiết bị KNX USB Interface 26

Nhà thông minh là kiểu nhà được lắp đặt các thiết bị điện, điện tử có thể đượcđiều khiển hoặc tự động hoá hoặc bán tự động, thay thế con người trong thực hiệnmột hoặc một số thao tác quản lý, điều khiển Hệ thống này giao tiếp với ngườidùng thông qua bảng điện tử đặt trong nhà, ứng dụng trên điện thoại di động, máytính bảng hoặc một giao diện web Đây là lĩnh vực đang phát triển mạnh mẽ trongnghiên cứu và đang được ứng dụng trong thực tế tương đối rộng rãi.

Trước thực tế đó, nhóm tác giả muốn thiết kế mô hình thực nghiệm nhà thôngminh theo tiêu chuẩn hiện đại (KNX) mang tính ứng dụng cao, có tính chất thựcnghiệm để phục vụ cho hoạt động nghiên cứu, học tập của sinh viên Hơn thế nữa,nhóm tác giả mong muốn có thể phát triển để ứng dụng trong thực tế với nhiều mụcđích khác nhau

Đề tài mang tính kế thừa và phát triển của đề tài “Nghiên cứu, thiết kế mô hình

hệ thống nhà thông minh theo tiêu chuẩn KNX” năm 2019 của sinh viên Lê Văn

Thắng Tuy nhiên, tập trung vào bộ điều chỉnh độ sáng (Dimming Actuator) mà đềtài trước đây chưa đề cập đến và xây dựng mô hình theo hướng thực nghiệm

Mặc dù đã cố gắng hết sức mình để hoàn thành đề tài bằng các kiến thức đãhọc, sách tham khảo và một số nguồn tài liệu khác nhưng cũng không tránh khỏinhững thiếu sót Do vậy, nhóm tác giả rất mong được sự góp ý quý báu của Quýthầy cô và các bạn sinh viên để đề tài có thể hoàn thiện ở mức cao nhất

Nhân đây, nhóm tác giả xin gửi lời cám ơn chân thành đến thầy Vũ DuyHưng, thầy Trần Quốc Đạt đã tận tình hướng dẫn để nhóm hoàn thành đề tài củamình !

Nhóm tác giả

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHÀ THÔNG

MINH THEO TIÊU CHUẨN KNX

1.1 Tổng quan về tòa nhà thông minh hiện nay

Nhà thông minh là kiểu nhà được lắp đặt các thiết bị điện, điện tử có thể đượcđiều khiển hoặc tự động hoá hoặc bán tự động, thay thế con người trong thực hiệnmột hoặc một số thao tác quản lý, điều khiển Hệ thống này giao tiếp với ngườidùng thông qua bảng điện tử đặt trong nhà, ứng dụng trên điện thoại di động, máytính bảng hoặc một giao diện web

Dựa trên rất nhiều những nghiên cứu của các nhà công nghệ đến từ những đấtnước phát triển hàng đầu thế giới, các kỹ sư tài năng đã xây dựng lên mô hình đầy

đủ nhất của nhà thông minh, bao gồm các hệ thống với các tính năng như sau:

-Hệ thống điều khiển ánh sáng tự động

-Hệ thống điều khiển rèm cửa tự động

-Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ điều hòa tự động

-Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ bình nóng lạnh tự động

-Hệ thống cảm biến môi trường

-Hệ thống an ninh giám sát, báo động chống trộm

-Hệ thống tưới cây tự động

-Hệ thống âm thanh đa vùng

Tất cả các thiết bị điện thông minh được kết nối với hệ thống ánh sáng, rèmcửa, điều hòa, bình nóng lạnh thông qua bộ điều khiển trung tâm Chúng đượchoạt động dựa trên kết nối không dây hoặc có dây và thêm điều kiện nữa là đượckết nối internet tới điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng để chúng ta có thểgiám sát, điều khiển mọi hoạt động trong nhà ngay cả khi đang ở cách xa cả nửavòng trái đất

Nhà thông minh đem lại rất nhiều tiện ích bên cạnh đó còn giúp tiết kiệm thờigian, tiết kiệm năng lượng góp phần bảo vệ môi trường

Về vấn đề giao tiếp các thiết bị trong ngôi nhà thông minh, có 2 phương phápchính là kết nối có dây và kết nối không dây

-Kết nối không dây: các loại kết nối không dây thường sử dụng là bluetooth,

wifi, IR (hồng ngoại), RS (sóng radio), Zigbee Các loại sóng này có chung ưu điểm

là cho phép kết nối các thiết bị không cần dây dẫn tín hiệu giữa các thiết bị trong hệthống nên tiện lợi cho việc mở rộng, sử dụng Tuy nhiên nhược điểm là khoảngcách truyền không được xa, đặc biệt khi có vật cản như tường, bê tông… Số lượngthiết bị không được quá nhiều, tính bảo mật chưa cao

- Kết nối có dây: hiện nay loại kết nối chủ yếu được sử dụng là công nghệ truyền dẫn bus (tiêu chuẩn giao tiếp KNX) Mọi thiết bị vật lý trong hệ thống

sử dụng cùng 1 phương thức truyền dẫn và có thể trao đổi dữ liệu thông qua buschung Việc truy cập bus được quy định rõ ràng bằng phương thức truy cập “busaccess” Hệ thống KNX cho phép mở rộng số lượng thiết bị rất lớn (số lượngthiết bị có thể kết nối lên tới 57.375 thiết bị), sử dụng được nhiều hãng thiết bịvới nhau, độ ổn định rất cao, hệ thống bus điện áp 29V DC (Safety Extra LowVoltage), không gây nhiễu sóng điện từ như các hệ thống khác Tuy nhiên, khókhăn trong việc mở rộng thiết bị sau khi hoàn thiện vì cần có phương án đi dâytrước và không tiện lợi trong quá trình cấu hình thay đổi ngữ cảnh

1.2 Giới thiệu về tiêu chuẩn giao tiếp KNX

Tiêu chuẩn KNX đã được xây dựng trên giao tiếp EIB dựa trên OSI được mởrộng với các lớp vật lý, chế độ cấu hình và trải nghiệm ứng dụng của BatiBUS vàEHS

KNX được thừa kế từ ưu điểm nổi bật trong khả năng giao tiếp tại tầng vật lýcủa giao thức EIB và các chế độ cấu hình, ứng dụng của 2 giao thức EHS,BatiBUS EIB (European Installation Bus) là hệ thống điều khiển các thiết bị điệnthông minh của Châu Âu Toàn bộ các thiết bị điện trong tòa nhà (đèn chiếu sáng,rèm cửa cuốn tự động, hệ thống nước nóng, điều hòa, máy giặt…) được kết nốichung trên tầng vật lý của EIB Tại tầng vật lý này, mỗi thiết bị là một địa chỉ xácđịnh

Điều khiển thiết bị bằng nhiều cách: Điều khiển bằn nút bấm tại chỗ, bằngcảm biến, từ thiết bị điều khiển từ xa, qua điện thoại di động hoặc qua giao diệnweb

Với sự linh hoạt trong giao diện lập trình điều khiển của giao thức EIB chophép điều khiển theo nhu cầu sử dụng: Hoạt động theo cảm ứng, theo thời gian,theo lênh điều khiển riêng hoặc chung…

Vì vậy, KNX không dựa trên nền tảng phần cứng cụ thể và mạng có thể đượcđiều khiển bởi mọi thứ từ vi điều khiển 8 bit đến PC, theo yêu cầu của một tòa nhà

cụ thể Các hình thức cài đặt phổ biến nhất là trên đôi xoắn vừa dạng BUS

KNX là một tiêu chuẩn được phê duyệt bởi các tổ chức sau đây:

- Tiêu chuẩn quốc tế (ISO / IEC 14543-3)

- Tiêu chuẩn châu Âu ( CENELEC EN 50090 và CEN EN 13321-1)

- Tiêu chuẩn Hoa Kỳ ( ANSI / ASHRAE 135)

- Tiêu chuẩn Trung Quốc Guobiao (GB / T 20965)

Nó được quản lý bởi Hiệp hội KNX CVBA , một tổ chức phi lợi nhuận đượcđiều chỉnh bởi luật pháp Bỉ được thành lập năm 1999 Hiệp hội KNX có 443 thànhviên nhà cung cấp phần cứng và phần mềm đã đăng ký từ 44 quốc gia vào ngày 1tháng 7 năm 2018 Nó có thỏa thuận hợp tác với 77.000 công ty lắp đặt tại 163 quốcgia và hơn 440 trung tâm đào tạo đã đăng ký Đây là một tiêu chuẩn mở miễn phíbản quyền và do đó quyền truy cập vào các thông số kỹ thuật KNX không bị hạnchế.

Đặc điểm của phương pháp truyền này:

 Các đường Bus này có thể kết nối tới các thiết bị cảm biến hoặc các thiết bịđiều khiển tòa nhà như: Hệ thống chiếu sáng, rèm cửa, hệ thống thiết bị anninh, thiết bị quản lý năng lượng, hệ thống điều khiển nhiệt độ vv …

 Đường bus kết nối với các thiết bị Khuyến cáo nên sử dụng cáp kết nốiđược chứng nhận bởi hiệp hội KNX/EIB Ngoài các yêu cầu vật lý cho dâycáp tín hiệu (số lượng lõi, tiết diện, cách ly điện áp, vv), các đường bus cóthể được ngay lập tức phân biệt với các đường điện truyền thông khác

 Đường bus của KNX/EIB có thể được đặt theo cách gần như bất kỳ Cấutrúc liên kết tuyến có thể nối tiếp, hình sao, hình cây Nhưng không thể theokiểu mạch khép kín KNX/EIB không yêu cầu thiết bị điện trở đầu cuối

 Tất cả các thiết bị liên kết với tuyến và nguồn điện cũng được cũng cấp trêncùng đường bus

 Tất cả các chức năng của tòa nhà có thể được điều khiển, giám sát và báohiệu qua một hệ thống chung mà không cần tới các trung tầm điều khiển mởrộng khác

 KNX được thừa kế từ ưu điểm nổi bật trong khả năng giao tiếp tại tầng vật

lý của giao thức EIB và các chế độ cấu hình, ứng dụng của 2 giao thứcEHS, BatiBUS

1.3 Kiến trúc kết nối của hệ thống KNX

Các thiết bị KNX thường được kết nối bằng một cặp bus xoắn và có thể đượcsửa đổi từ bộ điều khiển Dây BUS được định tuyến song song với việc cung cấpnăng lượng điện cho tất cả các thiết bị và hệ thống trên mạng liên kết:

- Các cảm biến (ví dụ nút ấn, bộ điều nhiệt, máy đo gió, chuyển động) thuthập thông tin và gửi nó trên hệ thống dây BUS dưới dạng điện tín dữ liệu

- Thiết bị truyền động (bộ phận làm mờ, van sưởi, màn hình) nhận các bứcđiện dữ liệu sau đó được chuyển đổi thành hành động.Bộ điều khiển và cácchức năng logic khác (bộ điều khiển nhiệt độ phòng, bộ điều khiển màn trập

và khác)

- Các thiết bị và thành phần hệ thống (ví dụ: bộ ghép dòng, bộ ghép đườngtrục).

Phân loại thiết bị là "cảm biến" hoặc "thiết bị truyền động" đã lỗi thời và đơngiản Nhiều bộ truyền động bao gồm chức năng của bộ điều khiển, nhưng cũng cóchức năng cảm biến (ví dụ đo giờ hoạt động, số chu kỳ công tắc, dòng điện, mứctiêu thụ điện, v.v.)

Phần mềm ứng dụng cùng với cấu trúc liên kết và phần mềm hệ thống được tảilên các thiết bị thông qua một thành phần giao diện hệ thống Các hệ thống được càiđặt có thể được truy cập qua mạng LAN, liên kết điểm tới điểm hoặc mạng điệnthoại để điều khiển trung tâm hoặc phân tán hệ thống thông qua máy tính, máy tínhbảng và màn hình cảm ứng và điện thoại thông minh

Phần mềm Engineering Tool Software (ETS) được dùng để lập trình những dự

án, làm những tài liệu kèm theo dự án và chuẩn đoán kiểm tra hệ thống lắp ráp.Những phần mềm áp dụng cho những linh kiện thông minh được cài vào các linhkiện KNX bằng phần mềm ETS thông qua kết nối trung gian USB hoặc IP

1.4 Các thiết bị sử dụng trong hệ thống KNX

Hệ thống KNX luôn bao gồm một bộ thiết bị được kết nối với bus hoặc mạng.Các mô hình thiết bị khác nhau tùy theo vai trò nút, khả năng, tính năng quản lý vàchế độ cấu hình và tất cả được đặt trong cấu hình Ngoài ra còn có các mô hìnhthiết bị có mục đích chung, chẳng hạn như cho các đơn vị khớp nối bus (BCU) hoặcmodule giao diện bus (BIM) Các thiết bị có thể được xác định và sau đó được truycập trên toàn mạng theo địa chỉ riêng hoặc theo số sê-ri duy nhất của chúng, tùythuộc vào chế độ cấu hình (số sê-ri duy nhất được phân bổ bởi Phòng Chứng nhậnHiệp hội KNX) Các thiết bị cũng có thể tiết lộ cả thông tin tham khảo cụ thể củanhà sản xuất và thông tin chức năng (độc lập của nhà sản xuất) khi được yêu cầu.Mỗi thiết bị KNX đều như một máy tính mini với CPU, ROM, RAM… Do đó,

nó cho phép hệ thống hoạt động hoàn toàn độc lập mà không cần bất kỳ trung tâm

xử lý nào như work station hay home center hay central gateway… Điều này làmgiảm thiểu hoàn toàn nguy cơ sự cố xảy ra với bộ điều khiển trung tâm

Lý do để mỗi thiết bị KNX có thể hoạt động độc lập là mỗi device đó đều làmột máy tính mini Nó có đầy đủ micro processor, ROM, EEPROM và RAM vớicác cờ trạng thái Những bộ bus device đầu tiên của EIBA đều sử dụng vi xử lỷ củaMotorola 68HCO5B6

Hình 1.1 Một số thiết bị trong hệ thống KNX

1.5 Ứng dụng của hệ thống KNX

Thiết bị KNX có thể điều khiển ánh sáng, rèm và cửa chớp, HVAC, hệ thống

an ninh, quản lý năng lượng, video, âm thanh, màn hình, máy chiều và tất cả đều cóthể điều khiển từ xa, v.v… Dưới đây là một số ứng dụng điển hình của hệ thống nhàthông ming theo tiêu chuẩn KNX:

1.5.1 Chiếu sáng thông minh

Bật tắt từ một hoặc nhiều vị trí

Điều khiển trung tâm, chỉ với một nút nhấn có thể bật/tắt nhiều thiết bị cùngmột lúc

Điều chỉnh độ sáng đèn từ một hoặc nhiều vị trí

Chế độ đèn cầu thang – tự động tắt sau thời gian trễ (có thể cài đặt)

Đèn toilet – tự động tắt sau thời gian trễ (có thể cài đặt)

Bật/tắt theo thời gian lập trình

Bật/tắt các ổ cắm máy pha cà phê, bàn ủi, TV, DVD,…

Cảm biến tự động bật đèn cầu thang, toilet, hành lang Tích hợp cảm biến đoánh sáng ban ngày chỉ bật đèn tự động khi không đủ ánh sáng

Lập trình các ngữ cảnh cho một hoặc nhiều nhóm đèn, kết hợp các hệ thống khác như rèm cửa, âm thanh, an ninh,…tạo ra các ngữ cảnh theo ý người sửdụng

Nút nhấn khẩn cấp (Panic button), khi nhấn hoặc phát hiện đột nhập vào banđêm sẽ tự động bật các đèn định sẵn để xua đuổi.

Hiển thị trạng thái của các thiết bị trên màn hình trung tâm, điện thoại,…hỗtrợ việc điều khiển và giám sát từ xa

1.5.2 Rèm cửa, cửa cuốn, màn chiếu,…

Điều khiển đóng/mở rèm từ một hoặc nhiều vị trí

Điều khiển trung tâm bằng bàn phím hoặc màn hình

Cài đặt ngữ cảnh đóng/mở, kết hợp với điều khiển chiếu sáng khi xem TV,đọc sách, làm việc, thư giãn,…

Kết hợp với các cảm biến thời tiết tự động đóng rèm, cửa cuốn khi trời mưa,gió to

Đóng/mở theo thời gian lập trình

Hiển thị trạng thái của các thiết bị trên màn hình trung tâm, điện thoại,…hỗtrợ việc điều khiển và giám sát từ xa

1.5.3 Điều hòa không khí hệ KNX

Điều khiển nhiệt độ trong phòng theo cài đặt hoặc theo người dùng Như khikhông có người trong phòng một khoảng nào đó máy lạnh sẽ tự tắt hoặctăng nhiệt độ để giảm năng lượng tiêu thụ

Có thể kết hợp với công tắc cửa (door contact) để khi cửa sổ trong phòng mởchẳng hạn thì mày lạnh sẽ tự động tắt để tiết kiệm năng lượng

Kết hợp với cảm biến đo nhiệt độ bên ngoài và bên trong nhà để độ chênhlệch nhiệt độ trong và ngoài nhà không quá lớn, dẫn đến sốc nhiệt và nhiềunăng lượng tiêu thụ Ví dụ: vào mùa hè thì nhiệt độ ngoài trời 350C thì máylạnh điều chỉnh ở mức 270C, vào mùa đông nhiệt độ ngoài trời khoảng 200Cthì máy lạnh điều chỉnh ở 250C hoặc có thể tắt đi

Tự động tăng giảm nhiệt độ khi bắt đầu đi ngủ, đến đêm thì tăng nhiệt độ lên1-20C để tránh bị quá lạnh khi ngủ

1.5.4 Hệ thống cảnh báo hệ nhà thông minh KNX

Quan sát bên ngoài tòa nhà bằng các công tắc cửa, cảm biến phát hiện vỡkính, cảm biến phát hiện chuyển động ngoài nhà; quan sát bên trong tòa nhànhờ bằng các cảm biến phát hiện chuyển động trong nhà;

Tích hợp các cảm biến báo khói, báo nhiệt, báo gas,… vào trong hệ thống

Nút nhấn khẩn cấp (Panic button), nhấn trong trường hợp có trộm đột nhậphoặc trường hợp khẩn cấp khác, để kích hoạt chế độ báo động, gọi điện, gửiSMS hoặc Email.

Khi phát hiện trộm đột nhập thì hệ thống tự động bật đèn trong nhà, ngoàinhà, mở rèm để xua đuổi

Các cảm biến tự động bật đèn (motion sensor) có thể sử dụng như một cảmbiến an ninh khi chế độ báo động được kích hoạt

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG THÔNG MINH THEO SỬ DỤNG THIẾT BỊ ĐIỆN

THEO TIÊU CHUẨN KNX

2.1 Ý tưởng xây dựng mô hình

Với sự mở rộng ngày càng lớn trên thế giới, tiêu chuẩn nhà thông minh KNXđang trở thành một trong những xu hướng chính trong lĩnh vực tòa nhà thông minh,theo dự báo lĩnh vực này sẽ phát triển mạnh trong 5 năm tới

Một trong những ứng dụng nổi bật nhất của các thiết bị KNX là điều khiển hệthống chiếu sáng Trong các cuộc thi tay nghề Quốc gia, Asean và thế giới củangành Lắp đặt điện những năm gần đây, các thiết bị KNX đã được đưa vào và là nộidung bắt buộc các thí sinh phải lắp đặt và cấu hình được cho hệ thống chiếu sáng.Trong thực tế, KNX được lựa chọn cho hệ thống chiếu sáng trong những công trìnhtrọng điểm, quy mô lớn như các biệt thự, tòa nhà Quốc hội, trung tâm hội nghịQuốc gia…

Nắm bắt được xu hướng đó, cùng với sự tư vấn, trao đổi của giảng viên hướngdẫn đề tài, nhóm tác giả đã đưa ra ý tưởng thiết kế một bộ mô hình thực nghiệm về

hệ thống KNX Mục đích là phục vụ cho quá trình học tập của sinh viên, nhằm giớithiệu và hướng dẫn cơ bản về hệ thống KNX trên thực tế

Để phối hợp thực hiện tối đa các bài toán trên thực tế, mô hình được thiết kếtheo kiểu module ghép nối, bao gồm 6 module điều khiển, 3 module chấp hành.Nhóm tác giả hy vọng, mô hình phần nào giúp các bạn sinh viên được tiếp cận với

hệ thống điện thông minh KNX, từ đó trang bị những kiến thức cơ bản phục vụ chocông việc chuyên môn sau khi ra trường

Dưới đây là một số hình ảnh tổng thể về mô hình:

2.2 Thiết kế các module điều khiển

2.2.1 Module nguồn (Power Supply)

Thiết bị có chức năng cung cấp năng lượng (30VDC) và giám sát các thiết bịtrong hệ thống KNX Đường bus được tách ra từ nguồn cấp với một cuộn cảm tíchhợp Nguồn cấp được kết nối với thiết bị đầu cuối thông qua đường bus Ngoài ra,

có thể bổ sung thêm 1 cổng điện áp trong trường hợp thiết bị đầu cuối được tách rờihoặc sụt áp

Bảng thông số bộ KNX Power Supply:

Thiết bị KNX Power Supply

Điện áp hoạt động 95 – 255 VAC

Đầu ra KNX 1 dòng với cuộn cảm

Điện áp định mức KNX 30V DC ± 2V, SELV

Đầu ra phụ 30V DC ± 2V, SELV

Dòng điện định mức KNX 640mA

Kết nối KNX Bus đầu cuối (Black/Red)

Kết nối đầu ra Kết nối đầu cuối (White/Yellow)

Hình 2.1 Module KNX Power Supply

Hình 2.2 Sơ đồ kết nối thiết bị KNX Power Supply 1.Nút reset; 2.Đèn LED báo reset; 3.Đường cấp tín hiệu bus; 4.Kết nối thiết bị đầu cuối (đầu ra điện áp phụ); 5.Nguồn cấp 220VAC; đèn ON sáng xanh khi điện áp đầu ra đảm bảo; Đèn I > Im

sáng đỏ khi quả tải, ngắnmạch

2.2.2 Module đóng/cắt (Switch Actuator)

Thiết bị điều khiển đóng cắt đầu ra 4 kênh bao gồm cả chức năng giám sátdòng điện tải Sử dụng để điều khiển các phụ tải như: đèn, ổ cắm, bình nước nóng,máy bơm và các phụ tải khác Có thể sử dụng điều khiển timer hoặc logiccontroller

Bảng thông số bộ KNX Switch Actuator:

Thiết bị KNX Switch Actuator (4 kênh)

Điện áp hoạt động 21 ~ 30 VDC thông qua điện áp bus KNX

Dòng tiêu thụ < 12mA

Công suất tiêu thụ Max 250mW

Số liên kết 4

Dòng chuyển đổi đầu ra 16 A/230VAC AC1, 16 A/24VDC (tải điện trở)

Hoạt động LED xanh lá có nghĩa là thiết bị hoạt động tốt;

LED đỏ và nút ấn để gán địa chỉ vật lý

Kết nối KNX Bus đầu cuối (Black / Red)

Dòng mạch tải

kết nối Vít cố định

Nhiệt độ hoạt động –5 °C ~ + 45 °C

Nhiệt độ bảo quản – 25 °C ~ + 55 °C

Cài đặt Gắn trên ray 35mm

Hình 2.4 Sơ đồ kết nối thiết bị KNX Switch Actuator 1.Nút lập trình; 2.LED báo trạng thái; 3.Thiết bị đầu cuối kết nối Bus KNX / EIB; 4.Điều khiển

hoạt động bằng tay; 5.Đầu ra tải

2.2.3 Module điều khiển rèm (Shutter Actuator)

Thiết bị điều khiển rèm cuốn 4 kênh Sử dụng để điều khiển nâng, hạ, kéo, lậtrèm hoặc tự động điều khiển rèm theo ngữ cảnh Thiết bị phù hợp để thiết kế điềukhiển rèm cho các căn hộ, biệt thự, văn phòng hay tòa nhà thông minh

Bảng thông số thiết bị KNX Shutter Actuator:

Thiết bị KNX Shutter Actuator (4 kênh)

Điện áp hoạt động 21~30VDC via điện áp KNX bus

Dòng tiêu thụ <12mA

Công suất tiêu thụ Max 360mV

Số cổng (lên/xuống) 4

Đầu ra chuyển đổi 6A ở 230V AC AC1/AC3

Tuổi thọ cơ khí >10^5 AC1

Kết nối KNX Bus đầu cuối (Đen/Đỏ)

Kết nối mạch hiện tại Chốt đầu cuối

Hình 2.6 Sơ đồ kết nối thiết bị KNX Shutter Actuator 1.Kết nối KNX Bus; 2 Nút lập trình và LED; 3.Nút chuyển chế độ Manual/Auto; 4.Nguồn cấp 220VAC cho thiết bị đầu cuối; 5.LEDs, hiển thị hướng và giới hạn; 6 Nút ấn bằng tay; 7.Kết nối

thiết bị đầu cuối

2.2.4 Module điều chỉnh độ sáng (Dimming Actuator)

Đây là thiết bị hiện đại, là trọng tâm của đề tài nghiên cứu này, thiết bị cho phép điều chỉnh độ sang của các loại đèn sợi đốt, đèn hallogen theo mong muốn.

Thiết bị chấp hành làm mờ (sau đây gọi là thiết bị điều chỉnh độ sáng) là mộtthiết bị làm mờ các bộ phát sáng trực tiếp bằng dữ liệu trong bộ nhớ và dữ liệu được

xử lý trước trong phần mềm lập trình theo các đặc điểm phân phối độ sáng của đèn.Mạch điều khiển của bộ điều chỉnh độ sáng chuyển giá trị dữ liệu độ sáng sang điện

áp hoặc dòng điện đầu ra để kiểm soát độ sáng của đèn điện)

Thiết bị sử dụng trong đề tài là bộ điều chỉnh độ sáng vạn năng thực hiện làm

mờ thông qua điều chế pha, có 4 kênh, mỗi đầu ra của chúng là độc lập, có thể kếtnối với đèn mờ, như đèn sợi đốt, đèn halogen HV, đèn halogen LV (với máy biến

áp điện tử thông thường hoặc phù hợp ) Những đèn này có thể được bật/tắt, điềuchỉnh, hoạt động theo ngữ cảnh hoặc các hoạt động khác thông qua bus Thiết bị cótích hợp ngắn mạch và bảo vệ quá nhiệt độ Kết nối về điện với thiết bị đầu cuối

nằng vít vặn; kết nối với bus EIB/KNX thông qua bus line Điện áp hoạt động vàcung cấp cho thiết bị đầu cuối là 230VAC.

Bảng thông số thiết bị KNX Dimming Actuator:

Thiết bị KNX Dimming Actuator (4 kênh)

Điện áp hoạt động 21 ~ 30 VDC thông qua điện áp bus KNX

Đầu vào nguồn 240V 50Hz

Nhiệt độ hoạt động –10 °C ~ + 45 °C

Nhiệt độ bảo quản – 40 °C ~ + 55 °C

Cài đặt Gắn trên ray 35mm

Kích thước (W x H x D) 215 x 90 x 65 mm

Tiêu chuẩn CE Theo hướng dẫn EMC và điện áp thấp, EN

50090-2-2Hoàn thiện Trắng

Hình 2.7 Module KNX Dimming Actuator

Hình 2.8 Sơ đồ kết nối thiết bị KNX Dimming Actutor 1.Kết nối KNX Bus; 2 Đèn LED sáng đỏ thể hiện quá trình nạp chương trình, đèn sáng xanh thể hiện hoạt động bình thường; 3.Nút nạp chương trình; 4.Bật/tắt và điều chỉnh bằng tay; 5 Đèn báo

đầu ra

2.2.5 Module nút nhấn (Push Button)

Nút bấm thông minh KNX (6 phím) Sử dụng để điều khiển các thiết bị trong

hệ thống KNX

Bảng thông số thiết bị KNX Push Button:

Thiết bị KNX Push Button (3 Gang)

Diện áp điều khiển 21 – 30 VDC

Dòng điện điều khiển <12mATiêu chuẩn KNX/EIB,CELắp đặt Âm tường hoặc nổi