Sistemi di domotica cablati

Introduzione

Nel precedente post abbiamo visto un archetipo generico di sistema di domotica e abbiamo appreso che il supporto fisico, o mezzo di comunicazione, può essere cablato o tramite etere, con collegamenti senza fili che sfruttando onde elettromagnetiche (siano esse radio o, più raramente, infrarossi - IR).

Generalità

KNX è un protocollo di comunicazione sviluppato dalla KNX Association approvato come standard europeo EN 50090 e mondiale ISO/IEC 14543.
Deriva dalla fusione di tre protocolli avvenuta nel 1993 ed è oggi largamente utilizzato in applicazioni commerciali proposte da diversi produttori. È adatto a impianti di diversa tipologia e con numero differente di elementi connessi variegata ma, soprattutto, consente la connessione di una vasta gamma di dispositivi.
Il protocollo prevede diverse tipologie di bus:

• TP-0 garantisce comunicazioni sino a 4800 bit/s attraverso un doppino;
• TP-1 incrementa le prestazioni di TP-0 sino a 9600 bit/s;
• PL-110 può raggiungere i 1200 bit/s utilizzando le onde convogliate con frequenza di 110 KHz;
• PL-132 che, a differenza di PL-110, opera a una frequenza di 132 KHz e può raggiungere una velocità di 2400 bit/s;
• Ethernet viene utilizzato per l’interconnessione con altri sistemi tramite apposito gateway che implementa le specifiche KNXnet/IP, creando un tunnel dei frame KNX in una trama IP.

Inoltre, è supportata la comunicazione via radio con frequenza 868 MHz e bitrate sino a 38,4 Kbit/s.

Le connessioni tramite power line o senza fili presentano limitazioni diverse: la prima legate alla presenza di interruttori che segmentano l’alimentazione e la seconda relativamente alle frequenze impiegate e ai disturbi elettromagnetici.
Per garantire un corretto funzionamento dei sistemi connessi tramite doppino è invece necessario soddisfare alcuni parametri:

• la lunghezza massima del bus dipende dal tipo di cavo utilizzato e dalla velocità di trasmissione dei dati, solitamente è pari a circa 1000 metri per i cavi in rame e 350 metri per i cavi in fibra ottica;
• la topologia del bus può essere a linea o a stella, come da esempio riportato di seguito. Nel primo caso i dispositivi sono collegati in serie, mentre nel secondo sono collegati a un punto centrale;
• impedenza caratteristica adeguata al fine di ridurre le riflessioni del segnale e garantire una trasmissione dei dati stabile; quella consigliata è di 150 ohm;
• la terminazione del bus KNX TP deve essere effettuata in maniera da evitare riflessioni del segnale e migliorare la qualità della comunicazione. A tal fine viene aggiunta una resistenza di terminazione da 120 ohm.

Modalità di collegamento

I dispositivi di una rete KNX osservano il paradigma client-server. In particolare, l'interfaccia utente svolge il ruolo di client e gli attuatori e i sensori quello di server. La logica di elaborazione, invece, coordina e gestisce le interazioni tra i componenti del sistema.

Al fine di incrementare l’efficienza energetica dei sistemi, lo standard KNX prevede la modalità E-Mode. Quando un dispositivo entra in questa modalità riduce il suo consumo di energia al minimo possibile disattivando o riducendo l'alimentazione di alcune funzionalità non essenziali. Per esempio, gli attuatori possono essere disattivati quando non necessari e le luci impostate su una bassa intensità luminosa. Ciò consente di ridurre la potenza consumata e contribuisce al risparmio energetico complessivo del sistema domotico. L'attivazione e la gestione del KNX E-Mode possono essere programmate e personalizzate tramite scenari in funzione delle esigenze dell'utente.

Vantaggi del protocollo KNX

La connessione KNX offre diversi vantaggi significativi nei sistemi domotici cablati:

• affidabilità;
• espandibilità;
• apertura;
• controllo centralizzato.

Affidabilità

Noto per la sua affidabilità, grazie all'utilizzo di un conduttore per la trasmissione dei segnali il sistema è meno soggetto a interferenze e problemi di connessione rispetto ai sistemi wireless. Ciò garantisce una comunicazione stabile e continua tra i dispositivi, riducendo al minimo i guasti o le interruzioni.

Espandibilità

Facile espansione del sistema domotico in quanto è possibile aggiungere nuovi dispositivi al bus di comunicazione KNX senza dover modificare completamente l'intero impianto.

Apertura

Essendo uno standard globale, i dispositivi KNX di diversi produttori possono funzionare insieme senza problemi. Ciò offre agli utenti la libertà di scegliere tra una vasta gamma di dispositivi e di integrarli facilmente nel sistema esistente.

Controllo centralizzato

Consente un controllo centralizzato dell'intero sistema di domotica attraverso l’interfaccia utente o, se connesso alla rete dati, tramite un'applicazione.