Jednym z najważniejszych czynników wpływających na rozwój techniki jest stałe zapotrzebowanie na zwiększanie komfortu. W szczególności obsługa instalacji musi się stawać coraz łatwiejsza, coraz lepsza i spełniać coraz więcej funkcji. Już jednym przyciśnięciem można równocześnie załączyć wiele urządzeń. I to w taki sposób, aby odpowiadało to konkretnym potrzebom danej chwili. Lampy, żaluzje, klimatyzacja i telewizor – każde urządzenie właściwie zareaguje na przycisk „poobiedni relaks”. A dla wygody taki przycisk musi znajdować się zawsze pod ręką. I nie wymagać kłopotliwego wcelowywania pilotem w jakikolwiek punkt.

Sterowanie radiowe dotarło niemal wszędzie. Do obsługi samochodów, mieszkań i terenów otwartych. Piloty w różnych formach, „kalkulatora”, breloka czy ściennego łącznika to nie wszystko. Są także piloty – czujniki: ruchu, temperatury, otwarcia okna lub drzwiowego zamka. Dziś pilot radiowy może wszystko. Dosłownie, gdyż wysyłane przezeń polecenia mogą być interpretowane i realizowane przez tysiące otaczających nas sprzętów zasilanych prądem elektrycznym, z sieci lub baterii.

Nieco wspomnień

A wszystko zaczęło się od telewizorów. Jakże trudno było podnieść się z kanapy, aby przestawić kanał (przez wiele lat były aż dwa) lub ustawić obraz. Najpierw wymyślono piloty połączone z telewizorem kilkumetrowym przewodem. Potem Amerykanie wpadli na pomysł świetlnego sterowania. Dopiero po wprowadzeniu do masowej produkcji układów scalonych masowo pojawiły się piloty IR. Najpierw tylko do TV, potem także instalacji domowych i alarmów samochodowych.

Rozpowszechnienie pilotów do sterownia różnymi urządzeniami stało się motorem rozwoju instalacji magistralnych wykorzystujących zasadę działania pilota, tj. oddzielenie funkcji sterowniczych od przetwarzania energii. Pilot, podobnie jak czujniki w przewodowych instalacjach magistralnych, wysyła tylko polecenia łączeniowe. Najnowsze piloty mogą je także odbierać, dzięki czemu na wyświetlaczu pilota można sprawdzić, co i gdzie jest załączone.

Rodzaje systemów radiowych

Obecnie istnieją różne systemy sterowania radiowego. Pod względem częstotliwości nośnej można je podzielić na działające w zakresie 433 MHz lub 868 MHz. Innym podziałem jest wyróżnienie systemów jednokierunkowych, w których transmisja sygnałów odbywa się wyłącznie w kierunku od nadajnika do odbiornika oraz dwukierunkowych, gdzie odbiorniki wysyłają powrotnie sygnały stanu. Czasem dodatkową funkcją odbiorników może być odbieranie sygnałów radiowych i ponowne ich wysyłania z pełną mocą, dzięki czemu można zwiększać zasięg systemu radiowego. Innym istotnym kryterium podziału jest wykorzystanie w systemie urządzeń centralizujących lub ich brak. Ponadto niektórzy producenci oferują bramki znacznie zwiększające możliwości funkcjonalne systemów radiowych. Najczęściej spotyka się bramki (jedno i dwukierunkowe) do KNX i/lub IP. Bywają też bramki do instalacji domofonowych.

Budowa i zasięg systemu radiowego Każdy system radiowy składa się z co najmniej dwóch grup urządzeń: nadajników i odbiorników. W niektórych rozwiązaniach pojawiają się również urządzenia systemowe. W jednych jako elementy konieczne, w innych jako dodatkowe, używane opcjonalnie w celu zwiększenia zasięgu i funkcjonalności. Oprócz samych urządzeń istotnym czynnikiem jest medium transmisyjne. W tym wypadku powietrze oraz cała otaczająca materia. W zależności od gęstości i właściwości tejże materii zasięg, tj. maksymalna odległość nadajnika od odbiornika) może wynosić kilkaset metrów (nawet kilometry), a czasem tylko kilka metrów. Wszelkie metalowe osłony, siatki wykonane z materiałów przewodzących, gęste zbrojenie żelbetu, a nawet metalizowane szyby zwykle są nieprzekraczalnymi ekranami. Dlatego w danych technicznych jest podawany zasięg w sztucznych warunkach, tzw. otwartej przestrzeni. Wartości te stanowią jedynie kryterium porównawcze. Jako zasięg większości nadajników używanych w radiowych systemach sterowniczych podaje się odległość 100 m. W praktyce, w zależności od środowiska wielkość to ulega znacznej redukcji. Przykładowo ceglana ściana o grubości (właściwie nie grubości, ale długości drogi przejścia wzdłuż prostej linii łączącej nadajnik z odbiornikiem) 30 cm powoduje 30% tłumienie. Ściany drewniane i gipsowe tłumią w trzykrotnie mniejszym stopniu, a betonowe (w zależności od gęstości zbrojenia) nawet trzykrotnie bardziej. Dlatego jedyną podstawą jest wykonanie pomiarów w konkretnym obiekcie budowlanym.

Nadajniki

Piloty nie są jedyną formą nadajników wykorzystywanych do obsługi instalacji radiowych. Oprócz nich powszechnie używa się nadajników ściennych i nadajników do wbudowania. Parametry i możliwości zwykle mają podobne.

Nadajniki stacjonarne przyjmują formę przycisków lub czujek montowanych w miejscach zwykłych wyłączników, natomiast nadajniki do wbudowania są pastylkami schowanymi w pustych ścianach gipsowych albo w podtynkowych puszkach pod zwykłymi wyłącznikami, przełącznikami lub przyciskami, których styki są połączone z przewodami wejściowymi tych nadajników.

Nadajniki ścienne przyklejane lub przykręcane do gładkich powierzchni, ścian, mebli, szyb posiadają zwykle jeden, trzy lub cztery klawisze. Każdy z nich służy do obsługi jednego urządzenia (np. lampy, rolety). Zwykle jedna strona służy do załączania, rozjaśniania lub opuszczania, a druga do wyłączania, ściemniania lub podnoszenia. Mogą też działać niezależnie, służąc do przywoływania dwóch różnych scen obejmujących dowolną ilość obwodów sterowanych. W przypadku współpracy systemu radiowego z systemem KNX naciśnięcie każdej końcówki klawisza może być przetwarzane na inny sygnał magistralny, dzięki czemu dwukrotnie wzrastają możliwości sterownicze takiego nadajnika. Zasilane bateriami litowymi o trwałości ok. 5 lat posiadają diody sygnalizujące nadawanie i wyczerpywanie się baterii. Niektóre firmy oferują także radiowe nadajniki – przyciski zasilane wbudowanymi w nie ogniwami słonecznymi. Oprócz nadajników ściennych – przyciskowych oferowane są też wyspecjalizowane nadajniki: czujki ruchu, czujki obecności, a także czujki dymu i termiczne czujki pożarowe.

Nadajniki do wbudowania, niezależnie od sposobu zasilania, zwykle mają formę pastylek z wyprowadzonymi przewodami, do których można przyłączać różne urządzenia elektryczne, o określonym potencjale lub bezpotencjałowe. Do styków bezpotencjałowych można przyłączać wyłączniki, przełączniki, przyciski, kontaktrony, mikroprzełączniki itp. urządzenia zamykające lub otwierające obwód. Najczęściej nadajniki te są montowane w puszkach podtynkowych pod zwykłymi wyłącznikami.

Nadajniki mogą być zasilane bateriami lub napięciem 230 V. Zasilane bateriami nie wymagają doprowadzania do puszek żadnych przewodów.

Nadajniki przenośne popularnie zwane pilotami są urządzeniami o różnej wielkości i różnych kształtach. Posiadają różne ilości przycisków, od jednego do kilkudziesięciu. Ich zasięg, podobnie jak wcześniej omówionych wynosi zwykle 100 m w otwartej przestrzeni. Przyciski pilotów, analogicznie jak klawisze nadajników ściennych, mogą być dowolnie przyporządkowywane, jednemu lub wielu odbiornikom, w trakcie uruchamiania instalacji. Specyficzną odmianą nadajników są urządzenia służące do pomiaru zużycia energii. Jednokanałowe w formie pastylek można montować w dowolnych miejscach instalacji. Natomiast wielokanałowe przystosowane są do montażu na ZSM. Trzecią formą czujników zużycia energii są adaptery do gniazd wtyczkowych. Włączone w obwód elektryczny w sposób ciągły rejestrują pobieraną moc czynną i bierną, a następnie wysyłają do sieciowego serwera komunikaty z wartościami pomiarowymi.

Odbiorniki

Odbiorniki są urządzeniami wykonawczymi w systemach radiowych. Główna ich rolą jest odbieranie sygnałów radiowych i wykonywanie czynności łączeniowych względnie sterowniczych. Odbiorniki są wyspecjalizowane do realizacji konkretnych zadań: załączania, ściemniania, uruchamiania napędów, a także otwierania zaworów termostatycznych. Radiowe urządzenia wykonawcze oferowane są w postaci pastylek (jedno lub dwukanałowych), urządzeń modułowych (jedno lub wielokanałowych) oraz urządzeń podtynkowych (klawisz wraz z odbiornikiem radiowym jest zakładany na podtynkowy układ wykonawczy) i adapterów do gniazd wtyczkowych. Wszystkie urządzenia wykonawcze muszą być przyłączone do sieci zasilającej 230 V.

Odbiorniki w formie pastylek są samodzielnymi urządzeniami. Posiadają wbudowane odbiorniki, oraz układy zasilające i wykonawcze. Niektóre dodatkowo są tzw. repeterami, tj. urządzeniami przekazującymi dalej odebrane sygnały. Przeznaczone do montażu w obudowach (niemetalowych) urządzeń, w puszkach podtynkowych i natynkowych oraz w pustych przestrzeniach budowlanych, np. w podwieszonych sufitach. To rozwiązanie jest przede wszystkim dedykowane do modernizowanych instalacji, umożliwiające rozszerzenie funkcjonalności bez konieczności doprowadzania nowych przewodów lub zmiany ich tras.

Podobne zastosowanie przewidziane jest dla podtynkowych układów wykonawczych. Mogą one być bezpośrednio instalowane w miejscu tradycyjnych łączników. Pod względem funkcjonalnym różnią się od nich tym, że posiadają wbudowane odbiorniki radiowe reagują zarówno na naciśnięcie klawisza, jak też na rozkazy wysyłane drogą radiową. Zwykle oferowane są we wszystkich odmianach stylistycznych specyficznych dla każdego producenta.

Odbiorniki modułowe przeznaczone do montażu na ZSM (znormalizowanej szynie montażowej) zazwyczaj korzystają z zewnętrznego odbiornika, z którym są połączone przewodem sygnałowym. Jeden odbiornik przekazuje polecenia sterownicze do kilkudziesięciu urządzeń wykonawczych. Jeśli odbiornik, który jest też urządzeniem modułowym, znajduje się wewnątrz metalowej szafy, to konieczne jest wyprowadzenie na zewnątrz specjalnej anteny.

Ciekawą grupą radiowych urządzeń wykonawczych są odbiorniki przenośne. Są to adaptery do gniazd wtyczkowych. Niestety oferowane w systemie SCHUKO. Adaptery te mogą być w każdej chwili przenoszone z miejsca na miejsce (nie tracą pamięci po odłączeniu od sieci zasilającej). Są doskonałym rozwiązanie do sterowania okresowo używanych urządzeń, np. oświetlenia świątecznej choinki.

Innym przykładem zastosowania sterowania radiowego jest sterowanie ogrzewaniem. Radiowe bateryjne napędy w sposób ciągły regulują przepływ czynnika grzewczego w kaloryferach. Takie rozwiązanie pozwala na zoptymalizowanie utrzymywania zadanej temperatury, gdyż blisko źródła ciepła znajduje się tylko napęd, a sam pomiar odbywa się w optymalnym miejscu, w którym panuje średnia temperatura powietrza w danym pomieszczeniu.

Radiowe układy wykonawcze służą do załączania, ściemniania (m.in. fazowo, 1-10V, DALI), sterowania żaluzjami (i innymi napędami) oraz ogrzewania.

Urządzenia systemowe

Urządzenia systemowe mogą pośredniczyć w przekazywaniu sygnałów radiowych, wzmacniać sygnały lub stanowić bramki do innych systemów, np. KNX lub IP. Wzmacniacz, czyli tzw. repeter, znalazł powszechne zastosowanie we wszystkich systemach radiowych. Niezależnie od tego, że funkcję tę mogą spełniać także odpowiednio sparametryzowane urządzenia wykonawcze. W ofercie każdego systemu radiowego proponowane są wzmacniacze radiowe. Ich zadaniem jest rozszerzenie zakresu działania instalacji. W niektórych systemach sygnał radiowy może być dwukrotnie wzmocniony, dzięki temu zasięg danego rozkazu łączeniowego dociera na trzykrotnie większą odległość. Najczęściej wzmacniacze instalowane są w obiektach skonstruowanych z materiałów mocno tłumiących sygnały radiowe oraz w obiektach rozciągających się na dużym obszarze, np. dużych parkach luźno zabudowanych małymi budowlami ogrodowymi.

System radiowy bardzo często jest powiązany z innym systemem magistralnym. Najczęściej z KNX. Do tego służą jedno- lub dwukierunkowe bramki. Za ich pomocą sygnały z jednego systemu są przetwarzane na sygnały drugiego. W niektórych instalacjach dodatkowo są wykorzystywane do uruchamiania urządzeń systemowych. Na szczególne zainteresowania zasługuje Server eNet, który radykalnie rozszerza możliwości instalacji radiowych. Służy, bowiem nie tylko do uruchamiania i diagnostyki ale także umożliwia wizualizację, obsługę instalacji za pośrednictwem sieci LAN i WLAN sterują za pomocą smartfonów, tabletów, paneli dotykowych oraz komputerów. Oprócz tego mogą sterować wszelkimi funkcjami, a także symulować obecność, zarządzać energią. Posiadają również pamięć scen, zegary sterownicze i bibliotekę funkcji logicznych. Dodatkowo pomocne są przy diagnostyce.

Zastosowanie

Poszczególne systemy radiowe różnią się miedzy sobą formą urządzeń, wielkością asortymentu, częstotliwością nośną, zasięgiem i sposobem uruchamiania. Jednak główne funkcje realizowane przez nie są takie same. Należą do nich między innymi załączanie i ściemnianie oświetlenia czy obsługa żaluzji. Systemy radiowe są pomyślane, jako rozwiązanie do budynków modernizowanych oraz do budynków o dużej kubaturze. Przykładem miejsc, gdzie zastosowanie magistrali radiowe daje duże korzyści są w szczególności obiekty zabytkowe oraz sakralne. W tych pierwszych sprowadza się do minimum ingerencję w zabytkową substancję, jednocześnie podnosząc komfort i bezpieczeństwo instalacji i samego obiektu. Natomiast w obiektach sakralnych duże przestrzenie stanowią przeszkodę dla prowadzenia przewodów do łączników. Dzięki urządzeniom radiowym łączniki mogą być umieszczane w najwygodniejszych dla użytkowników miejscach bez konieczności doprowadzania tam przewodów. Także w domach mieszkalnych są miejsca, w których przyciski radiowe wydają się być niezastąpione. Na przykład przy łóżku. Zamiast montować na ścianie, można je przykleić do samego łóżka lub szafki nocnej. A w przypadku przemeblowania, bez problemu znajdą się w nowym miejscu. Kolejnym miejscem są przesuwne drzwi – płaskie, bezprzewodowe przyciski montowane bezpuszkowo, mogą znaleźć się w każdym potrzebnym miejscu, zapewniając wygodę obsługi.

Andrzej Dubrawski

 

---