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    KNX標準為智能家居提供完善控制方案

    發布時間:2022-04-07 來源:艾睿電子 責任編輯:wenwei

    【導讀】KNX是商業和家庭樓宇自動化的開放標準,KNX設備可以管理照明、百葉窗、暖通空調、安全系統、能源管理、音頻視頻、白色家電、顯示器、遙控器等,是智能家居應用的重要標準。本文將為您介紹KNX標準的發展與應用,以及相關的解決方案。


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    不同連接方式可滿足不同應用需求


    KNX是從三個早期標準演變而來,包括歐洲家庭系統協議(EHS)、BatiBUS和歐洲安裝總線(EIB或Instabus),它可以使用雙絞線(樹形、線形或星形拓撲)、電力線、RF或IP鏈接,在這個網絡上,設備形成分布式應用,并且可以進行緊密的交互。


    這些不同的KNX連接方式,可依應用的需求來選用,像是雙絞線屬于分離式控制電纜,適用于新安裝、大規模翻新時采用,具有最高級別的傳輸可靠性,IP屬于以太網/Wi-Fi連接,適用于在需要快速主干網的大型安裝中用于與移動設備通信,RF(射頻)則屬于無線線路,適用于無法安裝電纜的應用環境,而電力線則可用于現有網絡(中性線和相線必須可用),適用于無法安裝額外的控制電纜的場合。


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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,通過將軟件與其電氣化、機器人、自動化和運動產品組合連接起來,來滿足各種應用的多樣化需求。ABB看到了KNX技術的發展與應用需求,也生產出各式各樣的KNX相關產品。


    ABB針對KNX應用推出了i-bus? KNX系列產品,產品包括系統設備,如媒體耦合器(RF - TP)、信號中繼器,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、二進制輸入、遙控、溫度、亮度控制,以及用于開關、調光、遮光控制的各式各樣的執行器,產品種類相當多樣。


    若依據產品類型來分類,ABB i-bus? KNX系列產品包含電源產品、系統基礎設施和接口、連接和接線裝置、多功能房間自動化裝置、輸入裝置、輸出裝置、遮光控制器、照明控制產品、存在檢測產品、加熱/通風和空調控制產品、自動化、邏輯和時間控制器、可視化、顯示和信令顯示產品、能源管理、安全與監控、安防產品、按鈕與傳感器等,您可以到以下網站以了解更多產品信息:

    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關與雙絞線KNX解決方案


    安森美也針對KNX應用推出多款產品,像是用于KNX墻壁開關的系統級封裝(SIP)—NCN5140S,NCN5140S能夠以非常小的外形尺寸構建完整的KNX開關系統,使用最少數量的外部組件來設計超薄開關應用。


    NCN5140S將市場領先的安森美KNX收發器和ARM Cortex-M0+微控制器,以及大多數必需的無源組件高度集成到一個封裝中,其余組件均具備高度集成和最小高度,可允許設計超薄KNX開關應用。


    NCN5140S結合經過認證的物理層與KNX堆棧,和用于多達8個可配置翹板開關按鈕或觸摸開關按鈕的預認證軟件,KNX系統級封裝能夠在很短的時間內開發KNX開關應用,預認證的應用軟件包括驅動和調光功能,可支持多達8個RGB LED,以照亮按鈕或觸摸板,使用這個器件只需在KNX協會注冊衍生設計,即可獲得KNX認證,可減少研發工作,加快產品上市時間,并具備低BOM成本的優勢。


    NCN5140S可應用于電容式觸摸開關與翹板開關,均可支持最多8個按鈕,RGB LED可照亮按鈕,適用于樓宇自動化、智能家居領域,最終產品包括智能照明開關、百葉窗控制、通風控制等相關產品。


    安森美還推出可用于雙絞線網絡的全功能KNX收發器—NCN5130,這是一款適用于KNX雙絞線網絡(KNX TP1-256)的接收器-發送器芯片。NCN5130嵌入了PHY和MAC層,并處理總線上數據的傳輸和接收,是通過KNX認證的雙絞線收發器,支持9600波特通信速度。NCN5130可從未調節的總線電壓中產生穩定電壓,以滿足其自身的電源需求以及為外部設備供電,具有兩個高效DC-DC轉換器與一個線性穩壓器,DC-DC1固定在3.3 V,DC-DC2則可在1.2和21 V之間進行調整,并具有20V線性穩壓器,總線電流消耗為40 mA。


    NCN5130為確保與總線的安全耦合和解耦,可通過模擬引腳提供各種監視器(KNX總線電壓、電流、溫度...),還支持電力調節器的控制和監測,可緩沖發送的數據幀(支持擴展幀),以及可選擇的UART/SPI接口和到主機控制器的波特率。NCN5130的綜合計時系統使用行業標準的低成本16 MHz石英操作,可為外部MCU生成8/16 MHz時鐘,可在-40℃至+105℃的擴展環境溫度范圍下運作。


    NCN5130可用于任何TP1-256應用,大多數的KNX應用都可以直接由NCN5130供電,無需外部昂貴的電源,具有一流的整體系統效率,可支持各種高端/功率要求高的KNX應用,例如家庭自動化、智能建筑,最終產品包括智能照明和開關、通風和空調、恒溫器、警報器和煙霧探測器、百葉窗、警報、占用檢測等產品。


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    通過KNX認證的雙絞線與射頻解決方案


    ST也針對KNX-RF應用推出成本優化、節能的解決方案,該產品組合具有雙射頻連接(Bluetooth LE和KNX-RF),并且只有兩個芯片配置,包括S2-LP Sub-1GHz收發器和BlueNRG-2 Bluetooth LE SoC,均已通過KNX-RF Multi認證,能夠同時處理多個RF通道(以減少與其他低于1GHz設備的干擾問題),以及降低對無線系統至關重要的電池供電應用的功耗。


    S2-LP是一款高性能超低功耗射頻收發器,適用于1 GHz以下頻段的射頻無線應用。它設計用于在433、512、868和920 MHz的免許可ISM和SRD頻段中運行,但也可以編程為在413-479 MHz、452-527 MHz、826 -958 MH、904-1055 MHz頻段。S2-LP支持不同的調制方案,包括2(G)FSK、4(G)FSK、OOK和ASK,空中數據速率可編程為0.1至500 kbps。


    BlueNRG-2是一種非常低功耗的可編程Bluetooth? LE 5.2無線SoC,擴展了屢獲殊榮的BlueNRG網絡處理器的功能,支持使用嵌入式Cortex M0來運行用戶應用程序代碼。BlueNRG-2包括256 kB編程閃存、24 kB靜態RAM存儲器(兩個12 kB組)和SPI、UART、I2C標準通信接口外設,它還具有多功能定時器、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量值,數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雙絞線收發器的STM32 MCU上運行的Tapko KNX堆棧,這是ST與TAPKO/Shufan的緊密合作關系下開發的產品。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節點,并通過KNX認證,可支持KNX TP1-256應用。


    ST的KNX雙絞線解決方案可支持高達30mA的總線電流,并在-40℃至+85℃的溫度范圍下工作,可與微控制器進行簡單“位”接口,且無需電晶體,具有2個用于外部應用的集成穩壓器,以及可選的3.3V / 5V – 20mA線性穩壓器,以及可調1V至12V – 150mA的高效DC/DC開關轉換器。


    結語


    KNX標準在智能家居應用中扮演相當重要的角色,可提供有線與無線的多樣化網絡配置模式,來滿足不同的應用需求。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關SIP與雙絞線KNX收發器,以及ST的雙絞線與射頻解決方案,都將值得您開發KNX相關產品時深入了解與采用。



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