رسانه های ارتباطی KNX در هوشمند سازی ساختمان (بی ام اس)
(KNX Twisted Pair (TP
کابل داده زوج سیم تابیده (کابل باس) رایجترین وسیله ارتباطی تاسیسات KNX در هوشمند سازی ساختمان (بی ام اس) است. در اینجا همه دستگاه ها از طریق کابل BUS به یکدیگر متصل می شوند. کابلهای جفت پیچ خورده برای خرید مقرون به صرفه بوده و نصب آن نیز آسان است.
منبع تغذیه
در KNX TP در هوشمند سازی ساختمان (بی ام اس)، کابل داده و تغذیه دستگاههای BUS را باهم ارائه میدهد. ولتاژ مجاز سیستم BUS 24 ولت است، در حالی که ولتاژ تأمین شده توسط منبع تغذیه 30 ولت است. دستگاههای BUS بدون خطا در ولتاژهای بین 21 ولت تا 30 ولت کار می کنند. بنابراین دامنه تحمل 9 ولت برای جبران افت ولتاژ در کابل ، و مقاومت اتصال می باشد. در دستگاه ها ، ولتاژ تغذیه DC ابتدا از ولتاژ AC حامل داده جدا می شود. ولتاژ تغذیه DC توسط یک خازن ساخته می شود ، در حالی که یک ترانسفورماتور داده های دارای ولتاژ AC را جدا می کند. در دستگاه های فرستنده، ترانسفورماتور همچنین به منظور سوار کردن داده های خروجی بر روی ولتاژ BUS عمل می کند.
نرخ داده و شکل سیگنال
نرخ انتقال داده 9،600 بیت در ثانیه است ، و داده ها به صورت سریال ارسال می شوند. یک بایت در یک زمان، از طریق انتقال داده های ناهمزمان. هنگامی که یک صفر منطقی ارسال شود ، ولتاژ به حداقل کاهش می یابد و پس از آن ، بعد از 104 میکروثانیه، دوباره به ولتاژ اصلی افزایش می یابد. این به دلیل اثر القایی چک است. ارسال این اعداد منطقی با حالت بدون کار بودن BUS مطابقت دارد (شکل 5).
شکل 5 شکل سیگنال در KNX TP
ویژگی مهم ارتباط از طریق KNX TP در هوشمند سازی ساختمان (بی ام اس)این است که سیگنالها بصورت متقارن برروی BUS وصل میشوند. یعنی کابل داده هیچ نقطه مرجع ثابت در برابر زمین ندارد. این نوع ارتباطات به عنوان انتقال متقارن و بدون زمین شناخته می شود. گیرنده ولتاژ زمین را از طریق یک کابل داده جداگانه ثبت نمی کند (مثلاً در پورت USB). اما در عوض تغییرات اختلاف ولتاژ بین دو کابل داده را ارزیابی می کند (شکل 6).
شکل 6 انتقال اطلاعات متقارن
این بدان معنی است که بدون هیچ سخت افزار اضافی مهمی، پایداری در برابر سیگنال های مداخله به جفت سیم به طور قابل توجهی افزایش می یابد. زیرا سیگنالهای تداخل در هر دو هسته سیم اعمال و اثر انها خنثی میشود (دیفرانسیل).
فرستنده ولتاژ AC متناسب با صفر منطقی را با ارسال یک نیم موج ایجاد می کند. که این کار را با پایین آوردن ولتاژ روی جفت سیم در کابل داده تا حدود 5 ولت انجام میدهد. بعد از گذشت تقریباً نیم بیت، فرستنده دوباره این افت ولتاژ را لغو می کند. زمان استراحت سیستم – کابل باس، ترانسفورماتورها و خازنهای شارژ کلیه دستگاههای باس، و – از همه مهمتر – چک منبع تغذیه، یک پالس جبرانی مثبت (تشدید کننده) تولید می کنند.
ساختار تلگرام
اطلاعات در بین دستگاه های BUS در قالب به اصطلاح تلگرام رد و بدل می شود. تلگرام متشکل از دنباله ای از کاراکترهاست که هر کاراکتر از هشت صفر و یک تشکیل شده و به عبارت دیگر هشت بیت یا یک بایت. اغلب چندین کاراکتر با یکدیگر ترکیب می شوند تا یک رشته اطلاعات را ایجاد کنند. تلگرام KNX TP در هوشمند سازی ساختمان (بی ام اس) دارای چهار قسمت است (شکل 7):
شکل 7 ساختار تلگرام در KNX TP
- قسمت کنترل اولویت تلگرام و اینکه تکرار یا عدم انتقال تلگرام تکرار شده است (در صورت عدم پاسخ گویی گیرنده)
- قسمت آدرس منحصر به فرد فرستنده و آدرس مقصد (آدرس منحصر به فرد یا آدرس دهی گروه) گیرنده را مشخص می کند.
- قسمت داده ، که می تواند تا 16 بایت باشد ، حاوی داده مفید تلگرام است
- قسمت چک برای بررسی برابری استفاده می شود
روش دسترسی به BUS
دسترسی به BUS KNX، مانند چندین سیستم موجود BUS دیگر ، تصادفی و رویدادگرا است. تلگرام فقط در صورتی می تواند ارسال شود که انتقال هیچ تلگرام همزمانی نداشته باشیم. برای جلوگیری از تلاقی در هنگام ارسال ، اولویتهای دستگاه های فرستنده مختلف با روش CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) تنظیم می شود (شکل 8).
شکل 8 جلوگیری از تداخل در KNX TP
هر دستگاه فرستنده به هر بیت انتقال داده در طول BUS گوش می دهد. اگر دو دستگاه به طور هم زمان تلگرام را ارسال می کنند ، چنانچه (تا لحظه ارسال آدرس فرستنده در قسمت آدرس) ، یک فرستنده 0 را ارسال می کند در حالی که فرستنده دیگری در حال انتقال 1 است. دستگاهی 1 را می فرستد “شنونده” است که 0 در امتداد BUS منتقل می شود برخورد را تشخیص می دهد و موظف است انتقال داده خود را قطع کند و اولویت را به انتقال تلگرام دیگر بدهد.
پس از اتمام اولویت انتقال، انتقال داده قطع می شود. سطح اولویت تلگرام را می توان در قسمت کنترل آن تعریف کرد؛ این طراح سیستم را قادر می سازد در صورت تلاقی مشخص می کند کدام تلگرام “حق تقدم” دارند. اگر دو تلگرام از اولویت یکسانی برخوردار باشند، ابتدا تلگرام مجاز به ارسال توسط آدرس فیزیکی آن تعیین می شود(0 نسبت به 1 اولویت دارد).
اتصال دستگاه های BUS
دستگاه های BUS از طریق مؤلفه هایی که به عنوان ترمینال های BUS شناخته می شوند به کابل داده متصل می شوند – ترمینال هایی که قادر است حداکثر چهار کابل KNX را در خود جای دهد. ترمینال های BUS امکان جدا کردن وسایل از BUS را بدون قطع خط BUS امکان پذیر می کند. این نشان دهنده یک مزیت اساسی سیستم BUS KNX در هوشمند سازی ساختمان (بی ام اس) است: با برداشتن یک دستگاه BUS از سیستم، دیگر دستگاه های دیگر از برقراری ارتباط با یکدیگر متوقف نمی شوند (شکل 9).
