Bir önceki yazımızda, akıllı ev ve bina teknolojileri kavramını, dünyadaki durumunu, sağladığı avantajları, karşılaşılan zorlukları ve teknolojileri incelemiştik. Bu yazımızda, dünyada ve ülkemizde yaygın olarak kullanılan KNX protokolünden bahsedeceğiz.

KNX Protokolü

KNX protokolü, özellikle Avrupa da ev ve bina otomasyon sistemleri alanında en yaygın kullanılan otomasyon protokolüdür. Her 3 haberleşme kanalını desteklemesine rağmen uygulamaların %90 dan fazlası bükülü kablo üzerinden çalışmaktadır.

Konnex derneği 1999 yılında merkezi Brüksel’de üç Avrupa derneğinin (BCI Batibus Sistemleri, EIB (European Installation Bus) Derneği , EHS Derneği) akıllı ev ve bina sistemlerinin yayılması amacı ile bir araya gelmesi ile kurulmuş ve zaman için KNX derneği olarak isimlendirilmiştir. KNX derneğinin logosu Şekil 3. de görülmektedir.

KNX Derneği, Ev ve bina otomasyonunda kullanılmak üzere açık bir standart geliştirmiştir. Bu standart KNX dir. KNX protokolü büyük ölçekte EIB yi kapsamaktadır ve EIB cihazları KNX üzerinde çalışabilir. 2003 yılı sonunda KNX standartları CENELEC (European Committee of Electrotechnical Standardisation) tarafından onaylanarak yürürlüğe girmiştir.

2006 yılı sonunda, KNX Standardı akıllı evler konusunda ilk dünya standardı olmuştur (ISO/IEC 14543-3, EN 50090). Bugün bakıldığında, KNX derneğinin kayıtlı olarak 40 dan fazla ülkeden 370 den fazla üretici üyesi, 128 ülkede 44000 den fazla uygulayıcısı, 100 den fazla üniversitede 300 eğitim merkezi bulunmaktadır.

KNX protokolünün bir çok avantajı arasında öne çıkanları aşağıdaki gibi özetleyebiliriz.

  • Standartlaşma: Uluslar arası standartlara uyumluluk açık standart olması sayesinde bir çok üreticinin ürün geliştirmesinin önünün açık olması sağlanmıştır.
  • Birlikte çalışabilirlik: Ürün sertifikasyonları sayesinde, üreticiden bağımsız olarak tüm ürün gruplarının birbiri ile çalışabilmesi ve birlikte işletilebilme garantisi vardır. Sertifikalı ürünler KNX damgası taşır.
  • Kalite Sertifikaları: KNX ürünleri, yüksek kalite standartları ile üretilir. Bütün üreticilerin sertifika alabilmeleri için ISO 9001 sertifikasına sahip olmaları gerekmektedir.
  • Üreticiden bağımsız çalışan konfigürasyon yazılımı: KNX sertifikalı tüm sistem modu ürünleri KNX derneği tarafından sağlanan ETS yazılımı ile yapılandırılabilir, yönetilebilir. Uygulamacılar, tek bir yazılım ile farklı tüm ürünleri yönetebilir, programlayabilir.

Çok sayıda bağlantı: Tek bir KNX sistemi 60000 den farklı cihazı tek bir sistem altında barındırabildiğinden küçük uygulamalardan büyük uygulamalara kadar farklı büyüklükteki projelerde kullanılabilir.

  • Yeni ve Mevcut binalar
  • Küçük evler, büyük binalar
  • Yeni ihtiyaçlara kolay adaptasyon
  • KnxSisteminin Uygulamaları

Çok protokollü çalışma desteği: Knx diğer sistemler ile ilişkilendirilebilir. Bunun için geçit cihazları bulunmaktadır. IP erişimi için KNX IP router cihazları mevcuttur. Standart ta IP erişimi ayrıca tanımlanmıştır.

KNX bağlantı yapısı ve topoloji

Knx sistemleri Bükülü Kablo ve Enerji Hatları üzerinde ve Kablosuz olarak çalışan cihazlara sahip olmakla birlikte uygulamaların %90 ından fazlası bükülü kablo üzerinde çalışmaktadır. Bu Cihazlara Knx TP cihazları adı verilir.

Bükülü kablo üzerinde çalışan her cihaza bir KNX güç kaynağından enerji gereksinimini de karşılayacak bir çift bükülü haberleşme kablosu çekilir. Bu kabloya linye ( Bus hattı) adı verilir. Bir hat üzerine 64 cihaz bağlanabilir.

KNX Standardı, Bus hattındaki her bir cihazın enerji ihtiyacını en fazla 10mA olacak şekilde belirlemiştir. Bus hattı şebekeden izole bir hattır. Bu hatta şebeke ile ilişkili herhangi bağlantı yada toprak hattı bağlantısı yapılmamalıdır. Daha fazla enerji gerektiren cihazlar harici bir besleme kaynağı ile beslenmelidir.

TP (Twisted Pair- Bükülü kablo)

Cihazlar iki telli bükülü kablonun oluşturduğu bus hattına Şekil 5 deki gibi bağlanırlar.
Bu kablo genellikle 220V kablosu ile birlikte çekilir. Kablo üzerinde, bağlanan cihazların haberleşmesi için 29V luk bir besleme gerilimi mevcuttur.

Haberleşme hızı saniyede 9600 bit dir. Buda yaklaşık olarak 1000 karakter demektir.
Bus hattından saniyede en fazla 50 mesaj gönderilebilir. Bu mesajlara Telegram adı verilir.
Cihazlar 21 ile 29 V arasında çalışabilir. 21V un altında cihazlar alarm durumuna geçer.
KNX bağlantı kablosu ve Bağlantı yapısı

Topoloji

KNX sistemindeki her cihazın Ethernet deki MAC adresine benzer birr tekil kimliği (BA:Bireysel adres) vardır. Bu kimlik cihazları sorgulamak ya da programlamak için kullanılır. Kimlik formatı A.B.C biçimindedir. Topoloji A:Alanlar, B: Hatlar ve C:Hat içindeki cihaz noyu gösterecek şekilde tasarlanmıştır.

Örneğin 1.4.22 Burada Cihaz 1. alanın, 4. hattı üzerindeki 22. cihazdır. Ancak 22. cihaz olması hat üzerinde 22 cihaz olduğu anlamına gelmez. Sadece 2 cihazda olabilir. Topoloji şekil 6 da görülmektedir. Her bir hat birbirlerine Line coupler cihazları ile bağlanır. Line coupler cihazları o hattın 0 nolu cihazlarıdır.

KNX sisteminin çalışması grup adresleri ile sağlanır. KNX sistemindeki her cihaz yapısına göre bir yada birden fazla grup adresine Grup adresleri A/B/C yada B/C gibi iki yada üç seviyeli olabilir. Örneğin 2/6 yada 0/1/34 gibi Aynı grup adresine sahip cihazlar, aynı gruptadır ve o grup adresine gönderilen mesajlara (telegram) cevap verir ve istenilenleri yerine getirirler. İşlevler grup adresleri kullanılarak yapılır.

Örneğin bir anahtar ve bir lamba sürücüsü aynı grup adresinde ise anahtarın göndereceği açma , kapama mesajları lambayı açıp kapatabilir.
Knx Sistemi Topolojisi

KNX sisteminde, bir Omurga hattı, 15 Ana Hat (Alanlar), Her bir alan altında tane Hatlar olmak üzere 3 değişik bus hattı bulunur. Hat içinde gönderilen mesajlar o hatta bağlı tüm cihazlara gönderilir. Line coupler cihazları sadece dışarı gönderilen mesajları diğer hatlara iletirler. Böyle tüm şebeke üzerinde yoğun mesajlaşma olmayacaktır.

Ana hatlar, omurga hattına Backbone coupler cihazıyla, Hat’lar , ana hatta line coupler cihazları ile bağlanır. Her hatta line repeaterlar kullanılarak 255 cihaz bağlanabilir. Line repeater’lar (Tekrarlayıcılar) kullanılmaz ise 63 cihaz bağlanabilir. 0. cihaz line coupler dır.
Toplam bağlanabilecek cihaz sayısı 255*16*15+255=61455 cihazdır. Tekrarlayıcı olmaz ise 15183 cihaz bağlanabilir.

KNX Çalışma Modları

KNX cihazları 2 değişik mod da çalışır.
S mode yada sistem modu.

Bu mod en yaygın kullanılan ve ilk olarak tasarlanan moddur. Bu modda çalışan cihazlar ETS yazılımı ile yapılandırılarak devreye sokulur. bunun niçin herbir cihazın üretici tarafından sağlana ve KNX derneği tarafından onaylanmış bir veri tabanı dosyası bulunmakyadır.

E mode ya da easy (kolay mod)

Bu modda çalışan cihazlar programlanmak için bilgisayara ihtiyaç duymazlar. Sınırlı konfigürasyon yapılabilir.

Knx Sistem Tasarımı

Öncelikle kullanılacak cihazlar ve fonksiyonlar belirlenir. Örneğin bir odada 2 anahtar 2 lamba olsun. Birinci anahtar birinci lambayı kontrol etsin, 2. anahtar 2. lambayı dim etsin gibi.
ETS yazılımı çalıştırılarak proje tanımlanır.

Cihazlara ilişkin veri dosyaları üreticinin web sayfasından yüklenir. ETS yazılımında, üreticiden alınan veri dosyaları içinden ilgili cihaz seçilerek projeye eklenir. Seçilen cihazların bireysel adresleri istenilen topolojiye göre otomatik olarak yada el ile belirlenir.

Daha sonra fonksiyonları yapabilmek için cihazlar birbiri ile ilişkilendirilir. Örneğin 1.Anahtarın 1. tuşu, 1. lamba sürücüsü ile ilişkilendirilir ve grup adresleri otomatik olarak yada manuel olarak oluşturulur.

Sonrasında parametre listesinden yapılacak işlem seçilir. İşlemler tamamlandıktan sonra cihazlar aşağıdaki biçimde KNX USB programlayıcı yada KNX IP router’lar kullanılarak programlanır.

Knx Cihazlarının Programlanması

KNX Cihazları,

Sensor’ler (Algılayıcılar)Anahtarlar (push buton, dokunmatik)
PIR dedektörleri, rüzgar dedektörleri, hava istasyonları
Termostatlar ve sıcaklık algılayıcılar
Diğer dedektörler
Actuator’ler (Harekete geçiriciler) (Genellikle ana panoda bulunurlar)
Röle çıkışlı giriş /çıkış birimleri
Dimmer sürücüleri
Jaluzi sürücüleri
Valf sürücüleri
Fan coilKontrol cihazları (Genellikle ana panodadırlar)
Programlayıcılar
Line coupler’lar
IP router’lar
Monitör ve kontrol konsolları
Zamanlayıcılar
Güç kaynakları (320, 640, 1280 mA)

Protokol dönüştürücüler

KNX IP arayüzü aracılığıyla IP üzerindeki tüm uygulamalar KNX sistemine erişebilir yada KNX sistemindeki cihazlar IP üzerinden bağlana sistemlere bilgi gönderebilir. Mobil cihazlar, Tablet PC ler, Kontrol panelleri KNX sistemine IP üzerinden erişerek kontrol ederler.

IP dışındaki protokoller ile çalışan cihazlar için çeşitli KNX gateway cihazları kullanılır. Örneğin, Multimedya, TV v.s. sistemleri bu tür cihazlar ile KNX sistemine adapte edilir. Ayrıca farklı otomasyon protokolleri içinde Gateway cihazları mevcuttur. KNX Dali gateway örnek olarak sunulabilir.

Sonuç

Bu yazıda akıllı bina ve ev otomasyon teknolojileri ile ilgili temel bilgiler verilmeye çalışılmıştır. Bununla birlikte Özellikle Avrupa da ve Ülkemizde yoğun biçimde kullanılan açık standardlı KNX protokolüne yer verilmiştir.

Yeni teknolojik gelişmeler ve fiyatların düşmesi ile birlikte Ev ve Bina otomasyon sistemlerinin cazibesi ve önemi gitgide artmaktadır. Yapılan araştırmalara göre ev ve bina otomasyon sistemlerinin 2018 yılında kimi kaynaklara göre 12, kimi kaynaklara göre 14 Milyar$ , 2020 yılında ise 30 -35 Milyar$ olacağı söylenmektedir.

Daha optimistik araştırmalar 70 Milyar$ lardan bahsetmektedir. Rakamların doğruluğu tartışma konusu olsa da, Akıllı ev ve bina sistemlerinin pazarının hızla büyüdüğü bir gerçektir.

Sektörüm Dergisi aylık yayımlanan ,Google News, Google Gazetelik-Dergilik, Bundle Haber Uygulaması, Turkcell Dergilik ve diğer tüm dijital mecralarda ve sosyal medya kanallarımızda, eş zamanlı olarak Elektrik, Aydınlatma, Enerji, Güvenlik ve Otomasyon sistemleri sektörlerinde ihtisaslaşmış, Türkiye'nin en güçlü yayın sağlayıcı basılı yayın ve dijital dergisidir. Ulusal ve Uluslararası arenada seçkin okur kitlesine en geniş haber içeriğini sunar. 2020 mart ayından beri sadece dijital olarak devam eden sektörüm dergisi sıfır karbon bir firmadır.