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Fonte de alimentação KNX para um funcionamento coordenado em edifícios e habitações inteligentes

KNW para edifícios de construção nova
A procura de comodidade e versatilidade, seja em casa ou num edifício comercial, tem vindo a crescer rapidamente nos últimos anos. Tal implica um complexo sistema de controlo inteligente flexível, fácil de instalar, seguro e de baixo consumo para o controlo de edifícios inteligentes. No passado, este tipo de sistemas era bastante complicado de montar em termos de cablagem, porque cada função do dispositivo necessita do seu próprio cabo de controlo físico, tal como mostra a Figura 1. Além disso, requer um grande esforço relativamente ao desenho e instalação prévia e envolve, mais tarde, uma grande dificuldade de manutenção. Sem esquecer que tal quantidade de cabos pressupõe um alto risco de incêndio para qualquer sistema.
Por esse motivo, começou-se a desenvolver um novo tipo de instalação para a comunicação unidirecional entre controlador, sensor e atuador, conhecido como sistema KNX. O sistema KNX tem por base a instalação de um barramento de controlo independente, formado por dois fios no interior de uma mangueira, que transmite sinais entre os dispositivos instalados em paralelo ao cabo de rede. Assim, o sistema KNX reduz substancialmente o trabalho das cablagens elétricas no interior do edifício e diminui ainda mais o risco de incêndios, assim como a manutenção dos equipamentos.
Esquema 1.
Figura 1. Sistema tradicional (esquerda) em comparação com o sistema KNX (direita).
 
Fonte de alimentação para barramento KNX
O sistema KNX que observámos acima representa um modelo muito simples, com poucos dispositivos, embora existam também sistemas muito complexos com centenas de dispositivos para utilização dentro de um mesmo edifício. Em ambos os casos, é necessária uma fonte de alimentação KNX para alimentar o barramento. Nesta secção, explica-se por que razão uma fonte de alimentação KNX é essencial para o ambiente do barramento KNX e não pode ser substituída por uma fonte de alimentação comutada convencional.
O primeiro cenário é um sistema simples composto por dois dispositivos integrados no barramento KNX, conforme mostra a Figura 2 (botão de chuveiro de parede e botão para controlar os estores elétricos). Quando o utilizador prime o botão com a finalidade de subir o estore e ver através da janela, o sistema não está a funcionar. O comando digital que parte do botão não pode ser transmitido ao atuador para o controlo do estore, porque o barramento KNX não está alimentado.
No segundo cenário, temos uma fonte de alimentação convencional de 30 VCC alimentando o barramento. Agora, através do botão, poder-se-ia transmitir o sinal de saída, o chamado impulso ativo, até ao barramento. No entanto, o atuador ainda não é capaz de receber e enviar uma resposta correta, porque este sinal não está integrado no protocolo KNX.
No terceiro cenário, aplica-se uma fonte de alimentação KNX com filtro integrado no sistema. Quando o botão transmite o sinal de impulso ativo para o barramento, a fonte de alimentação KNX emite como resposta outro impulso regulado, graças ao filtro que tem integrado. Os dados são transmitidos em série e de acordo com regras fixas (protocolo). Desta forma, "empacota-se" a informação, que é enviada na forma de telegrama através do barramento de um sensor para um ou vários atuadores. Os telegramas são modulados, de modo que um "zero lógico" é transmitido como impulso. A "não-receção" de nenhum impulso é interpretada como um "zero lógico". Esta sequência de "0" e "1" representa a função comandada desde o atuador para o sistema de estores.
Neste último cenário, o sistema KNX está a funcionar corretamente. É possível adicionar mais dispositivos KNX, para regular o aquecimento, segurança, etc., que se regerão pelo mesmo princípio de funcionamento e farão parte do mesmo barramento de comunicações, para a máxima flexibilidade.
Para a transmissão e receção de sinais no barramento, cada dispositivo KNX consome 10 mA da fonte de alimentação. Portanto, no caso em que a fonte de alimentação KNX tenha uma corrente de 640 mA, isso significa que o número máximo permitido de dispositivos no barramento é de 64 unidades. Uma fonte de alimentação KNX com filtro integrado é fundamental para manter o funcionamento normal deste tipo de barramento KNX.
Esquema 2.
Figura 2. Cenário 1 com o barramento por acionar (esquerda)
                  Cenário 2: o barramento é acionado mas não por uma fonte KNX (centro)
                  Cenário 3: O barramento está completo e a trabalhar com protocolo KNX, enviando os sinais binários, 0 e 1, para uma comunicação correta
 
O tamanho importa
Em geral, todos os dispositivos KNX, incluindo o controlo, sensores e atuadores, estão instalados num armário dentro de um edifício. A dimensão do dispositivo KNX deve ser desenhada de acordo com a norma DIN 43880, para assegurar a uniformidade da instalação. A largura do dispositivo KNX é composta por uma ou várias unidades standard (U) e, por definição, cada U não deve exceder 18 mm. Os principais modelos de fontes KNX do mercado com corrente de 640 mA têm 4 U de largura ou mais. O aparecimento de um novo produto com um desenho mais fino (3 U) permite a instalação de outros dispositivos KNX no mesmo espaço dentro do armário, dotando os edifícios inteligentes de uma maior funcionalidade.
 
Conclusão
O sistema KNX oferece um vasto leque de vantagens para o funcionamento automatizado de edifícios e habitações. A fonte de alimentação KNX é um elemento chave dentro do barramento de comunicações para executar o ambiente KNX sem problemas. Com mais de 30 anos de experiência em fontes de alimentação do tipo industrial, o modelo KNX-20E da MEAN WELL foi projetado para ser um sistema fiável e seguro como solução nos sistemas de barramento KNX.
KNX-20E-640
 
Autor: Wen Wu.

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