Elektroniczny dom eHouse – Schemat Jednego segmentu instalacji zdecentralizowanej – rozproszonej automatyki domu

Inteligentny Dom, Inteligentny Budynek eHouse jest systemem elektronicznego domu, zoptymalizowanym do instalacji zdecentralizowanej (rozproszonej).
Dzięki architekturze opartej na sterownikach pokojowych, umożliwiających między innymi: Sterowanie oświetleniem, sterowanie ogrzewaniem, sterowanie audio-video, możliwe jest uzyskanie oszczędności z rzędu 20 razy, w stosunku do innych systemów automatyki budynku, opartych na architekturze zbudowanej z małych sterowników logicznych z modemami (“małych klockach”) przy zastosowaniu systemu Automatyka Domu eHouse w instalacji komfort, wykorzystującej większość zasobów RoomManagera na pojedyncze pomieszczenie.

Kolejne oszczędności można uzyskać stosując instalację Automatyka Domu, Automatyka Budynku zdecentralizowaną – rozproszoną, umieszczając elementy wykonawcze (przekaźniki) bezpośrednio w pomieszczeniu sterowanym, a nie w jednej rozdzielni. Umożliwia to wielokrotne ograniczenie długości przewodów 230V, które stanowią bardzo duży procent każdej instalacji elektrycznej.  Pociąga to za sobą także wielokrotne i  proporcjonalne ograniczenie nakładów na robociznę, przy układaniu przewodów 230V i innych dużej mocy.

Wykonanie instalacji zdecentralizowanej wymaga stosowania się do podstawowych reguł instalacji elektronicznych, automatyki domu, systemów sterowania rozproszonego,  aby zapewnić poprawną, bezawaryjną i stabilną pracę.
Zostało to omówione w poście: Inteligentny Dom, Elektroniczny Dom – Instalacja zdecentralizowana Zrób to sam
Poza tymi wymaganiami każdy segment instalacji eHouse – Inteligentny Budynek  elektronicznego domu, wymaga spełnienia tych samych reguł.

Schemat instalacji jednego segmentu elektronicznego domu eHouse (Sterownik + komplet przekaźników + osprzęt) jest przedstawiony poniżej.

Schemat instalacji inteligentnego domu, elektronicznego budynku eHouse 1 segment – Powiększenie

Opis schematu:

Pojedynczy segment instalacji automatyki domu łączy się (elektrycznie)  tylko w jednym punkcie z:

  • napięciem zasilania <+12V UPS> do zasilania sterownika mikroprocesorowego
  • napięciem zasilania przekaźników (cewek) <+12V> bez podtrzymania napięcia
  • napięciem <0V> czyli wspólną masą elektroniki
  • magistralą danych eHouse (RS-485) – przewód UTP-8

Jako przewody napięciowe do łączenia zasilania segmentów, należy zastosować przewód o przekroju minimum 2.5mm2, trzy żyłowy (najlepiej linkę a nie drut),  ponieważ sumarycznie przekaźniki pobierają dość duży prąd –  do 1A, większa przekątna przewodów zasilających znacznie zmniejszy spadki napięć na przewodach zasilających  i masie układu.

Pomiędzy skrzynką przekaźników a sterownikiem najlepiej zastosować linkę 3 lub 4*1.5mm2 przeznaczając jeden przewód dla zasilania <+12V UPS> a pozostałe zwierając do “wzmocnienia” masy układu (głównie chodzi o przekaźniki).

Cewki przekaźników łączy się  z RoomManagerem, taśmą płaską 40 pin w sposób przedstawiony jak na schemacie.

Piny 1 i 2 taśmy są połączone do diod zabezpieczających drivery dla przekaźników i muszą być podłączone do napięcia wspólnego <+12V>, zasilającego przekaźniki.

Sterownik przez drivery wyjściowe zwiera drugi biegun cewki do masy układu.

Diody zabezpieczające zwierają indukowane napięcie w cewce w wyniku jej przełączenia, do napięcia zasilania cewki <+12V> zabezpieczając wyjścia driverów i ograniczając wysoko-napięciowe impulsy zakłócające.  Znacznie zwiększa to żywotność driverów szczególnie przy częstym przełączaniu cewki.

Pozostałe piny taśmy płaskiej 40 pin łączą się z kolejnymi uzwojeniami cewek i wymagają rozdzielenia przy zastosowaniu przekaźników na szynę DIN.

W przypadku modułu przekaźników taśma płaska po obu stronach jest zakończona złączem IDC-40 i nie ma potrzeby analizowania  sposobu podłączenia ani sygnałów poszczególnych pinów.

Na schemacie nie uwzględniono styków przekaźników, które są galwanicznie odizolowane od cewki oraz całego systemu eHouse i reprezentują praktycznie zwykły włącznik elektryczny, aktywowany nie manualnie, lecz przez cewkę przekaźnika.

Krytyczne jest zapewnienie pełnej izolacji między urządzeniami i napięciami podłączonymi do styków przekaźników, gdyż są to napięcia i urządzenia spoza systemu eHouse i styki przekaźników oraz są elementem instalacji elektrycznej (230V), a nie instalacji niskonapięciowej elektronicznego domu eHouse.

Dodatkowo, aby zminimalizować zakłócenia wytwarzane przez uzwojenia przekaźników po stronie elektroniki automatyki domu eHouse, powinno się zastosować kilka równolegle podłączonych kondensatorów o bardzo dużej rozpiętości wartości pojemności od 1mF do ok 10nF. Takie połączenie zapewni odfiltrowanie wszystkich składowych częstotliwości z impulsów i zakłóceń, występujących na cewkach przekaźników i przenoszonych na drivery wyjściowe sterowników.

Dodatkowo wysoko-napięciowe impulsy zakłócające,  mogą powodować fałszowanie pomiarów analogowych (zwiększając chwilowe błędy pomiarowe), w czasie przełączeń przekaźników.

Kolejnymi zabezpieczeniami przed zakłóceniami i przepięciami generowanymi przez cewki przekaźników może być włączona dioda Zenera  dużej mocy, włączona między masą <0V> a plusem napięcia dla przekaźników <+12V> w kierunku zaporowym.

W przypadku wytworzenia impulsu napięciowego przekraczającego napięcie Zenera diody, skieruje ona napięcie na masę układu.

Dodatkowym zabezpieczeniem przed przeciążeniami może być warystor podłączony równolegle do diody Zenera.

 

Kolejnym elementem instalacji pojedynczego segmentu automatyki domu eHouse jest podłączenie wejść cyfrowych. W sterowniku dostępne jest złącze IDC-16 pinowe, do podłączenia taśmy płaskiej z zaciśniętą złączką IDC.  Analogicznie jak wszystkie sygnały RM taśma ta musi być w całości odizolowana od wszystkiego innego.

Dopuszczalne jest jedynie umieszczenie włączników czy czujników, których styki (bez doprowadzonych żadnych obcych napięć) zwierają sygnał masy <GND> sterownika z linią wejściową <DINx>.

Taśmę taką najlepiej poprowadzić na około pomieszczenia sterowanego, na wysokości planowanych włączników elektrycznych (zwykłe dzwonkowe lub panele z włącznikami typu “push-button”), wyprowadzając w krytycznych punktach w puszkach elektrycznych oraz tworząc pętelkę ułatwiającą zaciśnięcie szybkozłączki.

Taśmę płaską umieszcza się na ścianie np przyklejając do muru, bez konieczności kucia bruzd przed tynkowaniem.

Konieczne jest dopilnowanie aby nie została ona uszkodzona poza puszkami instalacyjnymi.

 

Kolejnym krokiem instalacji pojedynczego segmentu elektronicznego domu jest podłączenie czujników analogowych (pomiarowych).

W przypadku czujnika oświetlenia (fototranzystora) i czujników temperatury (LM-335) nie jest konieczne podłączenie zasilania, gdyż są one zasilane małym prądem z wejścia pomiarowego przez rezystor Pull-up (dla sterowników mikroprocesorowych z zasilaniem procesora 5V).

Analogicznie, ten segment musi być w stu procentach odizolowany od jakichkolwiek zewnętrznych napięć.

Chociaż Wejścia Analogowe RoomManagera są na płytce ze złączem IDC-20 (dla taśmy płaskiej 20 pin),  najlepiej jak najszybciej “przejść” na przewód ekranowany,  przy rozprowadzaniu przewodów na odległość większą od 1m.

Dopuszczalne jest tylko zastosowanie czujników podłączając je między linią masy (ekranem) a przewodem sygnałowym (środkowym),  bez żadnego dodatkowego zasilania czy podłączenia. W sytuacjach wymagających zastosowania zasilania dla czujnika, konieczny jest wybór czujnika o napięciu zasilania, takim jak procesor ze sterownika eHouse, i zasilenie go ze stabilizatora napięcia sterownika, o ile nie potrzebuje on zbyt dużego prądu do pracy.

W przypadku konieczności umieszczenia czujników na zewnątrz, w wilgotnych pomieszczeniach itd, należy zapewnić hermetyczność, wodoodporność  i pełną izolację elektryczną czujnika (np wielokrotne lakierowanie i zalanie żywicą epoksydową).

Więcej informacji:
Inteligentny Dom, Inteligentny Budynek @ eHouse.Pro
Inteligentny Dom, Inteligentny Budynek @ Sterowanie.Biz