Zbernica CPUS

Definícia

Zbernica CPUS (COMMON/CENTRAL PULL UP SYSTEM) bola vyvinutá spoločnosťou eNode v roku 2014 s cieľom poskytnúť efektívnu a hardvérovo nenáročnú komunikáciu medzi zariadeniami. Zbernica na svoju prevádzku obvykle využíva tri vodiče: dva vodiče na napájanie zariadení pripojených k zbernici (GND, +12V) a jeden vodič na digitálnu komunikáciu (DATA).

Fyzická vrstva zbernice CPUS využíva centrálny 100 Ω rezistor pripojený k systémovému napätiu 12V a dátovej linke zbernice. Z tohto princípu je odvodený aj samotný názov. Centrálny rezistor zabezpečuje nízku impedanciu komunikačného uzla, a preto nie je potrebné zbernicu ukončovať terminátorom. Umožňuje tiež použitie voľnej topológie.

Tip: Stav vedenia zbernice môžete jednoducho overiť meraním napätia. Normálny stav je, ak je systémové napätie (+12V) prítomné medzi svorkami GND a +12V, ako aj medzi GND a DATA. Počas komunikácie môže napätie mierne kolísať, ale zásadne zostáva prítomné systémové napätie.

Počet zariadení na zbernici

Počet zariadení na jednej dátovo izolovanej zbernici nie je striktne daný a závisí od elektrických parametrov použitých zariadení.

Zo strany napájania sa posudzuje celkový súčet maximálnych prúdových odberov použitých zariadení. Táto suma nesmie presiahnuť maximálny povolený prúd danej systémovej jednotky (pozri technické parametre systémových jednotiek).

Z pohľadu dátovej komunikácie je počet zariadení obmedzený kapacitným prírastkom a pasívnou záťažou komunikačných rozhraní. Tento limit sa pohybuje na úrovni 100 až 150 zariadení na jednej komunikačne izolovanej zbernici. Uvedený počet zariadení na zbernici bol testovaný v štandardných podmienkach s použitím štandardnej kabeláže. Čím je vedenie zbernice dlhšie, tým sa znižuje maximálny počet zariadení z dôvodu zhoršenia signálu na zbernici. Pri použití opakovačov signálu je možné na zbernicu pripojiť väčší počet zariadení.

Vedenie zbernice

Posúdenie úbytku napätia na vedení

Dôležitou časťou návrhu zbernice je posúdenie úbytkov napätia na vedení. Základným kritériom je použitie vodiča s dostatočným prierezom vzhľadom na dĺžku vedenia a prúdovú záťaž koncového zariadenia. Napätie na svorkách koncového zariadenia nesmie byť nižšie ako minimálne napájacie napätie uvedené v technických parametroch. Pri výpočte je nutné zohľadniť maximálny prúdový odber zariadenia.

Legenda

Odporúčané typy káblov

Odporúčame použiť štandardné káble určené pre komunikačné a zbernicové systémy. Trojvodičové káble nie sú bežne dostupné na trhu, preto odporúčame používať štvorvodičové káble. Nevyužitý vodič odporúčame použiť na posilnenie GND.

• SYKFY 2x2x0.5
• J-Y(St)Y 2x2x0,8
• CC-02 (AWG 24)

POZNÁMKA: Na inštaláciu neodporúčame používať káble typu FTP a UTP. Hoci sú z elektrického hľadiska vhodné, z praktického hľadiska sa s nimi horšie pracuje, pretože sú primárne určené na krimpovanie. Pri rozvetvovaní zbernice v inštalačnej krabici navyše zaberajú veľa miesta kvôli nadbytočným vodičom.

Súbeh zbernice so silovým vedením

Vo všeobecnosti je optimálne a bezpečné viesť káble zbernice v dostatočnej vzdialenosti od silového vedenia, kde môžu tiecť veľké prúdy alebo vznikať rušivé „nábehové/dobehové“ impulzy. Naindukované napätia na zbernicovom vedení môžu spôsobovať problémy pri digitálnej komunikácii medzi zariadeniami, čo môže viesť k zníženiu priepustnosti dát alebo strate komunikačných telegramov.

V praxi sa však ukazuje, že pri krátkom súbehu zbernice CPUS so silovým vedením (10–20 m) a pri nízkej rušivosti, ako je osvetlenie, tieniaca technika alebo napájanie termoelektrických pohonov, takéto uloženie káblov nespôsobuje zásadné problémy.

Trasovanie zbernice

Keďže CPUS zbernica môže mať voľnú topológiu, je možné ju realizovať ako jednu sériovú trasu po celom objekte. Z funkčného hľadiska je to v poriadku, avšak pri diagnostike, oživovaní systému alebo poruche môže takýto spôsob sťažiť vyhľadávanie chýb. Preto odporúčame pri plánovaní trás rozdeliť objekt na niekoľko logických skupín, aby bolo možné rýchlejšie identifikovať, v ktorej vetve nastala chyba. Takýto prístup ušetrí veľa času – pri poruche môžete najskôr odpojiť jednotlivé vetvy a následne hľadať problém v menšom počte zariadení.

Odporúčame trasy rozdeliť na tieto základné vetvy:

• Všetky zariadenia v rozvádzači
• Ľavé krídlo podlažia od rozvádzača
• Pravé krídlo podlažia od rozvádzača
• Všetky zariadenia v exteriéri

Jednotlivé vetvy majú rôzne riziko poruchy, preto je bezpečnejšie ich rozdeliť. Napríklad exteriérová zbernica je náchylnejšia na poruchy ako interiérová, a komponenty v rozvádzači sú menej náchylné ako zbernice inštalované v objekte.

Ochrana zbernice

Ďalším bezpečnostným opatrením po rozdelení zbernice do logických vetiev je použitie ochranných uzlov systémových zariadení, ako napríklad BH4S. Toto zariadenie má jeden MASTER vstup (najčastejšie priamo zo zbernice centrálnej jednotky) a štyri SLAVE výstupy, pričom každý je samostatne chránený pred preťažením, skratom a poruchou dátovej komunikácie. Ak dôjde k poruche na jednom SLAVE výstupe, zariadenie ho automaticky odpojí, pričom ostatné výstupy zostanú funkčné. Bez tejto ochrany by pri poruche jedného zariadenia mohol prestať fungovať celý systém.

Odporúčame SLAVE výstupy rozdeliť do týchto základných skupín:

• Zariadenia rozvádzača
• Zbernica v objekte – priorita A
• Zbernica v objekte – priorita B
• Vetvy z exteriéru