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KNX標(biāo)準(zhǔn)為智能家居提供完善控制方案

發(fā)布時(shí)間:2022-04-07 來(lái)源:艾睿電子 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】KNX是商業(yè)和家庭樓宇自動(dòng)化的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn),KNX設(shè)備可以管理照明、百葉窗、暖通空調(diào)、安全系統(tǒng)、能源管理、音頻視頻、白色家電、顯示器、遙控器等,是智能家居應(yīng)用的重要標(biāo)準(zhǔn)。本文將為您介紹KNX標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展與應(yīng)用,以及相關(guān)的解決方案。


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不同連接方式可滿足不同應(yīng)用需求


KNX是從三個(gè)早期標(biāo)準(zhǔn)演變而來(lái),包括歐洲家庭系統(tǒng)協(xié)議(EHS)、BatiBUS和歐洲安裝總線(EIB或Instabus),它可以使用雙絞線(樹(shù)形、線形或星形拓?fù)洌?、電力線、RF或IP鏈接,在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)上,設(shè)備形成分布式應(yīng)用,并且可以進(jìn)行緊密的交互。


這些不同的KNX連接方式,可依應(yīng)用的需求來(lái)選用,像是雙絞線屬于分離式控制電纜,適用于新安裝、大規(guī)模翻新時(shí)采用,具有最高級(jí)別的傳輸可靠性,IP屬于以太網(wǎng)/Wi-Fi連接,適用于在需要快速主干網(wǎng)的大型安裝中用于與移動(dòng)設(shè)備通信,RF(射頻)則屬于無(wú)線線路,適用于無(wú)法安裝電纜的應(yīng)用環(huán)境,而電力線則可用于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)(中性線和相線必須可用),適用于無(wú)法安裝額外的控制電纜的場(chǎng)合。


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提供多樣化的完整KNX解決方案


ABB是一家全球化的科技公司,通過(guò)將軟件與其電氣化、機(jī)器人、自動(dòng)化和運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品組合連接起來(lái),來(lái)滿足各種應(yīng)用的多樣化需求。ABB看到了KNX技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用需求,也生產(chǎn)出各式各樣的KNX相關(guān)產(chǎn)品。


ABB針對(duì)KNX應(yīng)用推出了i-bus? KNX系列產(chǎn)品,產(chǎn)品包括系統(tǒng)設(shè)備,如媒體耦合器(RF - TP)、信號(hào)中繼器,以及USB射頻接口,還有各式各樣的傳感器(電池、電源電壓或能量收集),例如按鈕、二進(jìn)制輸入、遙控、溫度、亮度控制,以及用于開(kāi)關(guān)、調(diào)光、遮光控制的各式各樣的執(zhí)行器,產(chǎn)品種類相當(dāng)多樣。


若依據(jù)產(chǎn)品類型來(lái)分類,ABB i-bus? KNX系列產(chǎn)品包含電源產(chǎn)品、系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施和接口、連接和接線裝置、多功能房間自動(dòng)化裝置、輸入裝置、輸出裝置、遮光控制器、照明控制產(chǎn)品、存在檢測(cè)產(chǎn)品、加熱/通風(fēng)和空調(diào)控制產(chǎn)品、自動(dòng)化、邏輯和時(shí)間控制器、可視化、顯示和信令顯示產(chǎn)品、能源管理、安全與監(jiān)控、安防產(chǎn)品、按鈕與傳感器等,您可以到以下網(wǎng)站以了解更多產(chǎn)品信息:

https://new.abb.com/low-voltage/products/building-automation/product-range/abb-i-bus-knx。


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高度集成的超薄墻壁開(kāi)關(guān)與雙絞線KNX解決方案


安森美也針對(duì)KNX應(yīng)用推出多款產(chǎn)品,像是用于KNX墻壁開(kāi)關(guān)的系統(tǒng)級(jí)封裝(SIP)—NCN5140S,NCN5140S能夠以非常小的外形尺寸構(gòu)建完整的KNX開(kāi)關(guān)系統(tǒng),使用最少數(shù)量的外部組件來(lái)設(shè)計(jì)超薄開(kāi)關(guān)應(yīng)用。


NCN5140S將市場(chǎng)領(lǐng)先的安森美KNX收發(fā)器和ARM Cortex-M0+微控制器,以及大多數(shù)必需的無(wú)源組件高度集成到一個(gè)封裝中,其余組件均具備高度集成和最小高度,可允許設(shè)計(jì)超薄KNX開(kāi)關(guān)應(yīng)用。


NCN5140S結(jié)合經(jīng)過(guò)認(rèn)證的物理層與KNX堆棧,和用于多達(dá)8個(gè)可配置翹板開(kāi)關(guān)按鈕或觸摸開(kāi)關(guān)按鈕的預(yù)認(rèn)證軟件,KNX系統(tǒng)級(jí)封裝能夠在很短的時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)KNX開(kāi)關(guān)應(yīng)用,預(yù)認(rèn)證的應(yīng)用軟件包括驅(qū)動(dòng)和調(diào)光功能,可支持多達(dá)8個(gè)RGB LED,以照亮按鈕或觸摸板,使用這個(gè)器件只需在KNX協(xié)會(huì)注冊(cè)衍生設(shè)計(jì),即可獲得KNX認(rèn)證,可減少研發(fā)工作,加快產(chǎn)品上市時(shí)間,并具備低BOM成本的優(yōu)勢(shì)。


NCN5140S可應(yīng)用于電容式觸摸開(kāi)關(guān)與翹板開(kāi)關(guān),均可支持最多8個(gè)按鈕,RGB LED可照亮按鈕,適用于樓宇自動(dòng)化、智能家居領(lǐng)域,最終產(chǎn)品包括智能照明開(kāi)關(guān)、百葉窗控制、通風(fēng)控制等相關(guān)產(chǎn)品。


安森美還推出可用于雙絞線網(wǎng)絡(luò)的全功能KNX收發(fā)器—NCN5130,這是一款適用于KNX雙絞線網(wǎng)絡(luò)(KNX TP1-256)的接收器-發(fā)送器芯片。NCN5130嵌入了PHY和MAC層,并處理總線上數(shù)據(jù)的傳輸和接收,是通過(guò)KNX認(rèn)證的雙絞線收發(fā)器,支持9600波特通信速度。NCN5130可從未調(diào)節(jié)的總線電壓中產(chǎn)生穩(wěn)定電壓,以滿足其自身的電源需求以及為外部設(shè)備供電,具有兩個(gè)高效DC-DC轉(zhuǎn)換器與一個(gè)線性穩(wěn)壓器,DC-DC1固定在3.3 V,DC-DC2則可在1.2和21 V之間進(jìn)行調(diào)整,并具有20V線性穩(wěn)壓器,總線電流消耗為40 mA。


NCN5130為確保與總線的安全耦合和解耦,可通過(guò)模擬引腳提供各種監(jiān)視器(KNX總線電壓、電流、溫度...),還支持電力調(diào)節(jié)器的控制和監(jiān)測(cè),可緩沖發(fā)送的數(shù)據(jù)幀(支持?jǐn)U展幀),以及可選擇的UART/SPI接口和到主機(jī)控制器的波特率。NCN5130的綜合計(jì)時(shí)系統(tǒng)使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的低成本16 MHz石英操作,可為外部MCU生成8/16 MHz時(shí)鐘,可在-40℃至+105℃的擴(kuò)展環(huán)境溫度范圍下運(yùn)作。


NCN5130可用于任何TP1-256應(yīng)用,大多數(shù)的KNX應(yīng)用都可以直接由NCN5130供電,無(wú)需外部昂貴的電源,具有一流的整體系統(tǒng)效率,可支持各種高端/功率要求高的KNX應(yīng)用,例如家庭自動(dòng)化、智能建筑,最終產(chǎn)品包括智能照明和開(kāi)關(guān)、通風(fēng)和空調(diào)、恒溫器、警報(bào)器和煙霧探測(cè)器、百葉窗、警報(bào)、占用檢測(cè)等產(chǎn)品。


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通過(guò)KNX認(rèn)證的雙絞線與射頻解決方案


ST也針對(duì)KNX-RF應(yīng)用推出成本優(yōu)化、節(jié)能的解決方案,該產(chǎn)品組合具有雙射頻連接(Bluetooth LE和KNX-RF),并且只有兩個(gè)芯片配置,包括S2-LP Sub-1GHz收發(fā)器和BlueNRG-2 Bluetooth LE SoC,均已通過(guò)KNX-RF Multi認(rèn)證,能夠同時(shí)處理多個(gè)RF通道(以減少與其他低于1GHz設(shè)備的干擾問(wèn)題),以及降低對(duì)無(wú)線系統(tǒng)至關(guān)重要的電池供電應(yīng)用的功耗。


S2-LP是一款高性能超低功耗射頻收發(fā)器,適用于1 GHz以下頻段的射頻無(wú)線應(yīng)用。它設(shè)計(jì)用于在433、512、868和920 MHz的免許可ISM和SRD頻段中運(yùn)行,但也可以編程為在413-479 MHz、452-527 MHz、826 -958 MH、904-1055 MHz頻段。S2-LP支持不同的調(diào)制方案,包括2(G)FSK、4(G)FSK、OOK和ASK,空中數(shù)據(jù)速率可編程為0.1至500 kbps。


BlueNRG-2是一種非常低功耗的可編程Bluetooth? LE 5.2無(wú)線SoC,擴(kuò)展了屢獲殊榮的BlueNRG網(wǎng)絡(luò)處理器的功能,支持使用嵌入式Cortex M0來(lái)運(yùn)行用戶應(yīng)用程序代碼。BlueNRG-2包括256 kB編程閃存、24 kB靜態(tài)RAM存儲(chǔ)器(兩個(gè)12 kB組)和SPI、UART、I2C標(biāo)準(zhǔn)通信接口外設(shè),它還具有多功能定時(shí)器、看門狗、RTC和DMA控制器。BlueNRG-2還有ADC可用于連接模擬傳感器,并讀取集成電池電壓傳感器的測(cè)量值,數(shù)字濾波器可用于處理PDM流。


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此外,ST也提供KNX雙絞線解決方案,可在帶有STKNX雙絞線收發(fā)器的STM32 MCU上運(yùn)行的Tapko KNX堆棧,這是ST與TAPKO/Shufan的緊密合作關(guān)系下開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品。STKNX芯片組具有小封裝和很少的外部組件,可支持非常緊湊的KNX節(jié)點(diǎn),并通過(guò)KNX認(rèn)證,可支持KNX TP1-256應(yīng)用。


ST的KNX雙絞線解決方案可支持高達(dá)30mA的總線電流,并在-40℃至+85℃的溫度范圍下工作,可與微控制器進(jìn)行簡(jiǎn)單“位”接口,且無(wú)需電晶體,具有2個(gè)用于外部應(yīng)用的集成穩(wěn)壓器,以及可選的3.3V / 5V – 20mA線性穩(wěn)壓器,以及可調(diào)1V至12V – 150mA的高效DC/DC開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器。


結(jié)語(yǔ)


KNX標(biāo)準(zhǔn)在智能家居應(yīng)用中扮演相當(dāng)重要的角色,可提供有線與無(wú)線的多樣化網(wǎng)絡(luò)配置模式,來(lái)滿足不同的應(yīng)用需求。本文中所介紹的KNX解決方案,包括ABB的各式各樣KNX完整解決方案、安森美的超薄墻壁開(kāi)關(guān)SIP與雙絞線KNX收發(fā)器,以及ST的雙絞線與射頻解決方案,都將值得您開(kāi)發(fā)KNX相關(guān)產(chǎn)品時(shí)深入了解與采用。



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