Colani's PI, Arduino & Home Domotica

Knx is de meest gebruikte standaard voor gebouwautomatisering in commerciële omgevingen. De standaard voorziet in protocollen voor netwerken met twisted pair (knx-tp), power line (knx-pl), ethernet (knxnet/ip) en wireless (knx-rf) als communicatiemedium. De knx-standaard is een samenvoeging van de drie vroegere standaarden EHS, Batibus en EIB/Instabus. De standaard wordt ontwikkeld door de KNX Association, die ruim driehonderd leden heeft. Voordat een product het knx-label mag dragen, wordt het door een onafhankelijk testlab aan een conformiteitstest onderworpen, zodat een goede interoperabiliteit van de producten van de verschillende knx-fabrikanten wordt gewaarborgd.

Knx is gebaseerd op een hiërarchische netwerktopologie, die geschikt is om grote gebouwen, zoals kantoorpanden en hotels, te automatiseren. Het hoogste niveau in de hiërarchie wordt gevormd door een domein van maximaal vijftien gebieden die via backbone-areakoppelaars op een backbonelijn zijn aangesloten. Elk gebied bestaat uit maximaal vijftien lijnen die via een hoofdlijn met de backbone-areakoppelaar zijn verbonden. Aan een lijn kunnen maximaal 256 devices gekoppeld worden. Een domein kan inclusief de koppelaars zodoende maximaal 65.536 apparaten bevatten.

KNX-netwerk
In bedrade installaties wordt twisted pair het meest als bekabeling toegepast en wordt knxnet/ip vooral ingezet voor de backboneverbindingen. Twisted pair-bekabeling kan in zowel boom-, lijn- als stertopologie aangelegd worden. In een thuisinstallatie worden de meeste componenten doorgaans centraal in de meterkast gemonteerd. Knx heeft een datarate van 9600bit/s. In de praktijk is dat voldoende, omdat de knx-telegrammen kort zijn en nagenoeg alleen stuur- en meetinformatie bevatten. Het bussignaal is robuust en kan afstanden van honderden meters overbruggen.

De knx-standaard biedt drie modi om apparaten te configureren. In de automatische modus configureert een apparaat zichzelf. In ‘easy mode’ is het gedrag van het apparaat voorgeprogrammeerd en kan er een beperkt aantal parameters aangepast worden. In systeemmodus heeft een apparaat geen standaardgedrag en moet alle functionaliteit handmatig geconfigureerd en geprogrammeerd worden via Engineering Tool Software. ETS is het standaardsoftwarepakket van de KNX Association, waarmee knx-installaties ontworpen en geconfigureerd worden. Via ETS worden adressen toegewezen aan apparaten en wordt de input van sensors gekoppeld aan handelingen van actoren. Voor een werkend knx-netwerk zijn verder minimaal een busvoeding en een programmeerinterface nodig. De programmeerinterface wordt via rs232, usb of ethernet op een computer met ETS aangesloten.

Eenmaal geconfigureerd werkt een knx-netwerk in principe autonoom. Elk knx-apparaat is voorzien van eigen intelligentie en neemt zelf beslissingen op basis van de via ETS geprogrammeerde parameters. Dit zorgt ervoor dat een knx-netwerk stabiel werkt en er geen grote single points of failure zijn. Tegelijk maakt het de componenten van een knx-systeem complexer en duurder. Een doe-het-zelver kan dezelfde intelligentie bereiken met behulp van een domoticapakket, zoals OpenHab of IP Symcon, op een centrale server, maar moet dan accepteren dat de domoticaserver een groot single point of failure is.

Een knx-netwerk kan eventueel via de programmeerinterface gekoppeld worden aan een domoticaserver voor visualisatie, bediening via smartphone of tablet en om informatie van buiten het knx-netwerk te gebruiken bij het aansturen van actoren. Er zijn volop interfaces verkrijgbaar om knx te laten samenwerken met andere domoticastandaarden, zoals EnOcean, dmx en 1-wire.

KNX-rf (868Mhz)
Knx-rf werkt evenals z-wave en EnOcean op de 868MHz-band. Hoewel het communicatieprotocol al sinds 2004 bestaat, heeft de ontwikkeling van knx-rf niet dezelfde liefde gekregen als zijn twisted-pair-evenknie. Zo ontbreekt een beveiligingslaag, waardoor de standaard ongeschikt wordt geacht voor command and control-toepassingen in commerciële gebouwen. Ook was het tot voor kort niet mogelijk om knx-rf-apparaten te configureren via ETS.

In 2010 kreeg het communicatieprotocol een update naar knx-rf multi, waarmee ondersteuning voor met batterijen gevoede apparaten en frequency hopping op vijf frequentiekanalen in plaats van een enkel kanaal werd toegevoegd. Dit maakt het protocol minder gevoelig voor storing van andere zenders. Knx-rf multi ondersteunt multihop-repeaters, die het bereik van het draadloze netwerk met maximaal twee hops kunnen vergroten. De frequenties zijn verdeeld over fast channels, met een doorvoer van 16.384bit/s en slow channels met een doorvoer van 8192bit/s.

Kosten
De kosten van een knx-installatie zijn, vergeleken met de andere domoticastandaarden, aan de hoge kant. Naast dure hardware, die overigens wel van industriële kwaliteit is, drijven de kosten van de software de prijs van een knx-installatie op. Voor een netwerk van maximaal twintig apparaten kan volstaan worden met een licentie op ETS Lite van 242 euro. Bij meer apparaten in een enkel project is een licentie van 1210 euro op ETS Professional nodig. Met een ETS-licentie kun je verschillende installaties beheren. Het is mogelijk om een installatie op te splitsen in verschillende projectbestanden, zolang de gemeenschappelijke apparaten maar dezelfde adressen gebruiken. Op die manier kan er toch een installatie van meer dan twintig apparaten via ETS Lite opgezet worden. In onze kleine en grote voorbeeldinstallatie hadden we ook zonder dit trucje genoeg aan het maximumaantal devices van een ETS Lite-licentie.

De basisbenodigdheden van een knx-systeem bestaan verder uit een programmeerinterface en een busvoeding. In onze prijsindicatie hebben we de lichtste voeding gekozen die verkrijgbaar is. In de prijsindicatie zie je vooral producten van MDT, omdat die consequent goedkoper waren dan de actoren en sensors van de bekende Duitse installatieboeren Berker, Gira, Hager, Jung, Merten en Siemens.

De kosten van een knx-installatie kunnen gedrukt worden door 1-wire te gebruiken voor temperatuurmeting en een plc in te zetten voor het schakelen van relais en het verwerken van input van wandschakelaars en bewegingsmelders. Dit is echter alleen interessant in grote installaties, vanwege de kosten van de benodigde interfaces en controllers.

Ebay
De doe-het-zelver kan besparen door gebruikte componenten van eBay te halen. In Duitsland is er een goed aanbod van gebruikte knx-hardware.

Samengevat
Knx is de de facto standaard voor gebouwautomatisering. De componenten zijn van hoge kwaliteit, maar ook duur en een doe-het-zelver zal de mogelijkheden van knx lang niet altijd volledig benutten. Heb je een ruim budget en vind je het essentieel dat je domoticasysteem autonoom en decentraal werkt, dan is knx de aangewezen oplossing.

Gerelateerde berichten:

RFlink ondersteunde apparaten ZigBee digitalSTROM Loxone Domoticz op de Raspberry Pi