Das Herz eines jeden KNX-Systems
Bild 1: Die Spannungsversorgung ist ein zentrales Element jeder KNX-Anlage
Die Spannungsversorgung als wichtiger und zentraler Aspekt der Gebäudeautomation stellt sicher, dass alle Komponenten des KNX-Systems ordnungsgemäß funktionieren und miteinander kommunizieren (Bild 1). Der KNX-Bus wird von einer oder mehreren Spannungsversorgungen mit einer integrierten KNX-Drossel und typischerweise 30 V Gleichspannung versorgt (Arbeitsbereich 28 … 31 V). Die Drossel trennt dabei den KNX-Bus von den aktiven Komponenten des Netzteils und ermöglicht so eine nahezu störungsfreie Kommunikation der angeschlossenen KNX-Teilnehmer.
Zur Kommunikation wird dabei die Spannung von den angesprochenen Teilnehmern für eine minimale Zeit kurzgeschlossen. Je nach Ausführung und Leistung der einzelnen Sensoren und Aktoren fällt der Strombedarf höher oder niedriger aus – der Durchschnittswert liegt bei rund 10 mA pro KNX-Teilnehmer. In der Regel reicht ein KNX-Netzteil mit 640 mA daher aus, um eine Linie mit 64 Busteilnehmern zu versorgen und eine reibungslose Kommunikation sicherzustellen. Sollten allerdings leistungsstärkere KNX-Geräte wie Displays in einer Linie verbaut sein, kann das schnell zu einer höheren Auslastung des Netzteils führen. Dafür hat der KNX-Standard in den Richtlinien zu jedem Netzteil eine passende Leistungsreserve definiert (siehe KNX-Standard 09_02, Basic and System Components, Kapitel 2.6 »Electrical Features«).
Volle Peak-Auslastung bis 1200 mA dank aktiver KNX-Drossel
Bild 2: »Step Power« sorgt für eine zuverlässige KNX-Versorgung bis 1200 mA
Der KNX-Standard legt fest, bis zu welchem Arbeitsbereich die einzelnen Leistungsvarianten der KNX-Spannungsversorgungen die Spannung und damit die KNX-Kommunikation aufrechterhalten müssen. Dabei darf die vorgeschriebene Mindestspannung von 28 V nicht unterschritten werden. Darüber hinaus muss beispielsweise ein 640-mA-Netzteil eine Leistungsreserve bis 900 mA vorhalten und einen Überlaststrom von 1200 mA gewährleisten. Spitzenwerte wie diese können dauerhaft bei leistungsstärkeren KNX-Sensoren oder temporär durch Zentralfunktionen bzw. größer angelegte Szenen auftreten, sobald viele KNX-Geräte gleichzeitig angesprochen werden und kommunizieren müssen. Deshalb sollte man immer auf die Dimensionierung bzw. richtige Auslegung des Netzteils achten.
Das bedeutet, dass die marktüblich eingesetzte passive KNX-Drossel dieser Auslastung am Bus-Ausgang standhalten muss, ohne dabei z. B. in die magnetische Sättigung versetzt zu werden. Die passiven KNX-Drosseln verwenden, oft aus wirtschaftlicher Sicht, einen Ferritkern, z. B. EI-Kern mit Luftspalt. Dies kann sich negativ auf die Signalintegrität des KNX-Busses auswirken, sodass der Arbeitsbereich des Netzteils bis 900 mA bzw. 1200 mA nicht gewährleistet ist, und zu unerwarteten Telegrammverlusten oder weiteren Fehlfunktionen in der Übertragung führen.
Mit einer aktiven KNX-Drossel dagegen, die mit einem Ringkern arbeitet, kann man die magnetische Komponente und damit das Sättigungsverhalten vermeiden. Die Magnetisierung eines Ringkerns lässt sich, je nach Materialzusammensetzung, definierter ausführen – durch eine homogene Verteilung des Materialgemisches wird z. B. ein bei EI-Kernen üblicher Luftspalt in sehr viele kleine Einzelluftspalte verteilt. Negative Effekte konzentrierter Streufelder lassen sich somit weitgehend eliminieren.
Ein weiterer und ganz entscheidender Vorteil der aktiven Drosselschaltung ist, dass man den benötigten Spitzenwert exakt einstellen kann. Die geforderten 1200 mA der 640-mA-Spannungsversorgungen stehen dem KNX-Bus somit ohne Einschränkungen zur Verfügung. Aus Sicherheitsgründen wird die Kommunikation bzw. der Bus-Ausgang ab 1200 mA aktiv weggeschaltet, um die Differenzierung und klare Abgrenzung zwischen dem KNX-Betrieb und dem Kurzschlussverhalten zu gewährleisten. Dies macht eine KNX-Anlage bzgl. der Anlagensicherheit und -verfügbarkeit zuverlässiger und in sich besser planbar.
Ein KNX-Netzteil sorgt für Transparenz
Bild 3: Übersicht der Menüseiten der Spannungsversorgung
Die KNX-Spannungsversorgung »Step Power« erleichtert dem Elektrohandwerker sowie dem Anwender über das integrierte Farbdisplay die Arbeit und gewährt einen einfachen Einblick in das System direkt am Gerät (Bild 2).
Durch diese Transparenz bekommt der KNX-Bus ein »Gesicht«. Das Display spiegelt nicht nur den aktuellen Systemzustand wider, sondern liefert über das Menü zahlreiche Informationen. Diese dienen vor allem Einrichtung, Diagnose und Erweiterung der KNX-Anlage. Dem Fachmann stehen so alle relevanten KNX-Systeminformationen auf einen Blick zur Verfügung. Daraus ergeben sich einige relevante Vorteile für den Anwender und Anlagenbetreiber, z. B.:
- Bus- und Aux-Ausgang können separat voneinander ausgelesen werden, was die Fehlersuche eingrenzt.
- Ein Kurzschluss auf der KNX-Leitung wird mit einem »Blackscreen« bzw. Wieder-Aufstarten dargestellt.
- Das zeitliche Überlastverhalten wird im Gerät gespeichert und ist über das Display abrufbar. So kann der Elektroinstallateur nachvollziehen, warum das Gerät defekt ist, z. B. durch Übertemperaturen im Verteiler (Bild 3).
- Sobald ein Reset der KNX-Anlage stattgefunden hat, wird die Laufzeit – nicht aber die Gesamtlaufzeit des Gerätes – auf Null zurückgesetzt, sodass man den exakten Zeitpunkt des Fehlers bestimmen kann.
Nach 10 min der Nichtbenutzung schaltet sich das Display automatisch aus, um die Effizienz des Netzteils hochzuhalten.
Fazit
Die KNX-Spannungsversorgung »Step Power« mit 3 TE Baubreite bringt mit dem Farbdisplay und der aktiven KNX-Drossel mehr Transparenz und Kommunikationssicherheit für Errichter und Anwender. Das Gerät bietet eine sichere Kommunikation ohne Unterbrechung dank neuer Drosselschaltung. Dabei stehen dem KNX-Bus die vollen 1200 mA in vollem Umfang zur Verfügung.
Gleichzeitig kann die KNX-Anlage schnell und einfach vor Ort analysiert werden – so dient das Gerät auch der temporären Diagnose in einer Bestandsanlage. Alle relevanten Systemstatusinformationen sowie historischen Werte sind über das integrierte Menü ablesbar.
Auch Effizienz und Ökobilanz verbessern sich. Die aktive Drosselschaltung passt sich der angeschlossenen Last dynamisch an und sorgt so für Energieeinsparungen. Zudem werden Netzschwankungen, dank großem AC- und DC-Eingangsspannungsbereich, bereits am Eingang abgefangen und erhalten keinen Einfluss auf die 30-V-KNX-Versorgung. Zusammen mit der aktiven Drossel sorgt dies für eine leistungs- und langzeitstabile sichere KNX-Kommunikation.
Autoren
- Daniel Diekmann, Produktmarketing, Phoenix Contact Power Supplies, Paderborn
- Nadine Schneider, Marketing Communication, Phoenix Contact Power Supplies, Paderborn
Quelle und Bildquelle: www.elektro.net
