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Améliorer votre maison pour la rendre plus intelligente peut difficilement être appelé une tendance, car les tendances disparaissent après un certain temps, mais certaines technologies de maison intelligente sont construites pour durer et sont là pour rester.
Un choix populaire pour rendre votre maison plus intelligente et rentable est KNX, qui existe depuis 30 ans déjà. KNX est un standard mondial pour le contrôle des bâtiments, il occupe une grande part du marché des systèmes d'automatisation des bâtiments basés sur des bus. Le câble KNX est l'endroit où la magie opère, mais ce n'est pas le seul choix possible.
Dans cet article, je vais présenter en détail les systèmes de communication KNX (câble KNX, KNX RF, KNX IP et Powerline), ainsi que la possibilité d'ajouter des dispositifs sans fil en quelques clics.
La clé pour rendre un bâtiment "intelligent" est d'ajouter des capteurs et des actionneurs qui sont connectés dans le même réseau local, soit avec un fil ou sans lui. Il y a deux façons principales de le faire :
Pour ce qui est de la connexion filaire, je me concentrerai sur KNX, où le câblage peut soit passer à côté du câblage principal, soit se déplacer autour du bâtiment selon une topologie prédéfinie.
Une seule ligne KNX peut compter jusqu'à 256 appareils, bien que le nombre réel dépende de la taille de l'alimentation KNX sur la ligne et du courant total des appareils. Vous pouvez également étendre le système au-delà d'une seule ligne, chaque nouvelle ligne (jusqu'à 15) étant reliée à une ligne principale pour créer une zone.
Habituellement, une topologie arborescente KNX décentralisée est utilisée pour relier les capteurs et les actionneurs "intelligents" via un câble KNX, où chaque dispositif peut communiquer avec chaque autre dispositif.
Exemple : un interrupteur d'éclairage peut dire à un variateur de lumière de régler la luminosité à 80 %, ou un capteur de présence peut dire à l'actionneur de la lampe du salon qu'il n'y a plus de personnes dans la pièce pour qu'elle s'éteigne.
Le système de câblage KNX permet à chaque capteur et actionneur qui agit sur les capteurs d'être reliés par un câble bus et de créer un réseau de communications possibles.
La technologie de maison intelligente sans fil connecte tous vos appareils au réseau local, pas seulement votre smartphone, tout appareil sans fil de l'Internet des objets (IoT) peut être connecté et communiquer entre eux sur le réseau local ou même à distance via une connexion Internet. Vous pouvez également connecter KNX sans fil via un câble KNX RF ou KNX IP, expliqué plus en détail ci-dessous.
La domotique sans fil fonctionne en déployant des équipements de faible puissance qui peuvent envoyer et recevoir des informations, par exemple des capteurs de lumière qui détectent le soleil levant et sont automatisés pour ouvrir les rideaux de votre chambre.
Avec l'essor des enceintes et des écrans intelligents, en particulier ceux fabriqués par les trois géants de la technologie : Apple, Alexa et Google, les gadgets et appareils IoT ont lentement trouvé leur place dans nos foyers. Cela est dû à leur accessibilité, à la baisse de leur prix et à l'inclinaison de l'humanité pour la construction écologique et les économies d'énergie via la domotique. Des prises intelligentes aux lampes, capteurs et haut-parleurs intelligents, les technologies sans fil ont fait fureur ces dernières années.
Leur plus grand avantage est qu'elles sont faciles à installer, que tout le monde peut le faire soi-même et qu'elles peuvent être commandées avec votre smartphone. Il existe plusieurs protocoles sans fil différents : Bluetooth, WiFi (le plus courant) et ZigBee (qui présente moins de problèmes de congestion).
Le plus gros inconvénient de la technologie sans fil est l'interoperabilité qui n'existe pas encore entre les marques et vous devez avoir une application distincte pour chaque fabricant. Un autre inconvénient est la stabilité plus faible et les problèmes de connectivité qui surviennent surtout s'il y a beaucoup de dispositifs IoT sur le même réseau.
Cela est sur le point de changer avec le projet Matter qui a été annoncé en 2020 (anciennement connu sous le nom de CHIP) qui prévoit de rejoindre beaucoup de fabricants et de protocoles sous un même toit. Matter prévoit de prendre en charge Alexa, HomeKit, Google Home, ainsi que les protocoles Ethernet, WiFi, Thread et Bluetooth LE.
En mai 2021, ils ont annoncé aller de l'avant avec le projet. Vous trouverez plus d'informations sur l'état actuel du projet Matter en cliquant ICI.
Laissez-nous vous expliquer les avantages et les inconvénients de chaque option pour augmenter le QI de votre maison dans l'étape suivante.
- Fiabilité totale, sans aucun problème de connectivité
- Exécution rapide des dispositifs
- Construit pour durer plus de 30 ans
- Facile d'ajouter d'autres dispositifs certifiés KNX là où le câble KNX est installé
- Coûts moyens à élevés lors de la construction ou de l'adaptation
- Coûts d'adaptation ou d'extension après l'emménagement
- Ne peut pas être utilisé avec une application mobile prête à l'emploi.
- Nécessite un professionnel certifié KNX pour l'installer
- Vous ne pouvez pas gérer l'installation vous-même
- Relativement bon marché
- Vous pouvez facilement l'installer vous-même
- Peut être contrôlée avec une application mobile prête à l'emploi.
- La plupart d'entre eux offrent un contrôle vocal
- Vous permet d'automatiser votre maison facilement avec une application mobile.
- La durée de vie de chaque appareil est d'environ 5 ans.
- Peu fiable si la connexion internet est lente ou si le routeur WiFi n'est pas assez bon.
- Les appareils de différents fabricants ne sont pas (encore) interconnectés.
- Ne fonctionne pas (encore) de manière fiable dans les grandes installations avec de nombreux appareils.
Bien que KNX ne soit pas la seule technologie de bus sur le marché, c'est celle qui est soutenue par un grand nombre de fabricants (plus de 500), bien plus que toute autre norme. Ceci, et les avantages mentionnés ci-dessus, sont les raisons pour lesquelles nous suggérons KNX à tout propriétaire de maison intelligente.
KNX a d'abord été développé pour répondre aux besoins des grandes installations et bâtiments industriels et n'a été utilisé que plus tard pour des projets résidentiels plus petits. Le câblage KNX peut facilement manipuler la charge de trafic de télégrammes de communication d'un bâtiment énorme et peut donc facilement servir dans un bâtiment résidentiel. En théorie, un système KNX pourrait se composer de 50.000 dispositifs, aussi longtemps qu'une topologie spécifique est mise en place.
La conformité des produits KNX est testée régulièrement par des laboratoires d'essai indépendants et chaque produit est compatible avec tout autre produit certifié KNX. Le KNX les connecte tous.
Les fonctions de la maison sont facilement configurées dans le "Engineering Tool Software" (ETS) et peuvent être modifiées ou ajustées à tout moment par un professionnel certifié.
KNX supporte différents types de supports de communication, ce qui le rend pratique à installer dans les nouveaux bâtiments ou à rénover les anciens. C'est le seul système de bus à offrir une telle variété de supports de communication qui peuvent être mélangés les uns avec les autres.
Les supports de communication pris en charge sont les suivants KNX câble TP (câble à paire torsadée, basé sur un câble bus standard à 2 fils), PL (PowerLine, utilise le réseau électrique existant de 230 V), RF (radiofréquence) et aussi Ethernet (câble IP).
Permettez-moi de vous présenter chaque type et ce qui les rend particulièrement intéressant :
C'est le câble KNX que je vante depuis le début de l'article. Ce type de câble KNX est le support le plus courant pour les installations KNX, il possède deux âmes qui sont torsadées ensemble, comme son nom l'indique, recouvertes d'une couche de coque en polyéthylène (PE). Ce type de câblage KNX est simple à installer et rentable. Son rôle est de permettre la communication entre l'actionneur et les capteurs, ainsi que d'alimenter la ligne de bus.
Il ressemble à ceci :
Le câble TP KNX comprend des fils à âme solide et vient dans les deux variations de paires torsadées simples ou doubles. Les fils rouge et noir sont utilisés pour la transmission des signaux, et les fils jaune et blanc fournissent une alimentation supplémentaire si nécessaire, mais ne sont généralement pas utilisés.
Il est généralement utilisé pour les nouvelles installations, les rénovations à grande échelle ou les besoins de communication de haut niveau des grands bâtiments.
Lors de son installation, le câble KNX/EIB passe généralement à côté du câblage du réseau et peut être posé en même temps par l'électricien du site. Il peut être installé avec une topologie libre (étoile, ligne, bus et arbre sont les méthodes les plus courantes), la seule restriction étant qu'une boucle ne doit pas être créée à un endroit quelconque du bus. La forme recommandée est la guirlande, car elle facilite la recherche des pannes et la maintenance.
Du point de vue de l'alimentation, les dispositifs du bus peuvent gérer des tensions de 21 V à 30 V, de sorte qu'une plage de tolérance de 9 V est disponible dans le fil KNX. En ce qui concerne les données, le taux de transfert est de 9 600 bits par seconde et elles voyagent en série d'un octet à la fois. Les informations qui sont échangées via le câble KNX sont appelées télégrammes, qui consistent en des séquences de huit 0 et 1 pour former un champ. Chaque télégramme KNX TP comporte quatre champs :
Les télégrammes circulent dans le câble KNX lorsqu'un capteur les envoie à un acteur pour déclencher une lumière, parfois plusieurs à la fois. Pour éviter les collisions pendant la transmission, les télégrammes sont classés par ordre de priorité sur la base d'un CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance). L'installateur KNX peut définir quels télégrammes sont prioritaires en cas de collision. Mais le système sait gérer lui-même les transmissions et les priorités de télégramme.
Le principal avantage du câble TP est qu'il est possible de déconnecter n'importe quel appareil du bus sans perturber l'ensemble de la ligne de transmission des données. Cela est dû au fait que chaque appareil est connecté par une borne de bus, qui se présente comme suit :
L'unité d'une installation KNX TP est une ligne, qui comprend une alimentation électrique et jusqu'à 64 dispositifs de bus. Le câblage KNX peut être posé comme on le souhaite, d'autres branches d'appareils pouvant être ajoutées à tout moment par la suite. Cette topologie extrêmement flexible est appelée une structure arborescente libre.
Elle n'est pas limitée à 64 appareils car elle peut être étendue avec un répéteur de ligne pour ajouter 64 appareils de bus supplémentaires. Avec un maximum de trois répéteurs par ligne, le nombre maximal de dispositifs est de 255. L'autre façon d'étendre l'installation est de créer de nouvelles lignes avec des coupleurs de ligne.
Les longueurs de câble KNX sont limitées pour assurer une communication rapide et fiable (la tension chute avec la longueur des câbles), vous pouvez voir ici pourquoi d'énormes systèmes de technologie du bâtiment industriel peuvent facilement être traités avec le couplage de lignes KNX TP.
- Distance entre l'appareil et l'alimentation électrique : max. 350 m
- Distance entre deux appareils dans une ligne : max. 700 m
- Longueur d'un segment de ligne : max. 1,000 m
L'utilisation des câbles électriques existants est un moyen excellent et rentable d'équiper un appartement avec KNX, puisqu'il n'est pas nécessaire de poser un câble bus dédié.
Cela signifie qu'aucune alimentation supplémentaire n'est nécessaire, car elle provient du réseau électrique principal de 230 V de l'appartement. Le transfert de données est de 1.200 bits par seconde et se présente sous la forme d'un télégramme. Les télégrammes KNX PL sont des télégrammes KNX TP étendus et fonctionnent de manière similaire.
La topologie est similaire à celle du câble KNX IP, elle est composée de lignes et de zones. Une zone est constituée par le couplage de 15 lignes KNX PL à l'aide du câble KNX TP. Pour éviter les collisions entre les télégrammes, KNX PL (comme KNX TP) demande à l'accès au bus de retarder certains télégrammes et d'en prioriser d'autres.
Cela fonctionne comme suit : L'état par défaut de tous les périphériques du bus est le mode réception ; ce n'est que si certaines conditions sont remplies qu'ils peuvent passer en mode émission. Si un périphérique détecte la chaîne de bits d'un préambule, cela lui indique que le bus est occupé par un autre périphérique. On distingue les deux états Bus occupé et Bus bloqué.
Si un dispositif reçoit un signal de bus occupé, la transmission de son télégramme est reportée à un moment ultérieur, choisi au hasard parmi l'une des sept options possibles. Cela réduit considérablement la probabilité de collisions.
Le média de communication Powerline n'est cependant plus supporté par KNX. Si vous avez besoin d'ajouter du KNX à des points pour lesquels vous n'avez pas prévu de câble bus, nous vous conseillons de passer la KNX RF.
Dans les situations, où il n'est pas possible de poser un nouveau câblage KNX dans le bâtiment, KNX RF est également une option viable pour envoyer des données, il est aussi régulièrement utilisé pour étendre le câblage KNX TP. Les appareils peuvent ainsi être contrôlés sans fil, tandis que chaque appareil est alimenté par des piles. La communication se fait sous la forme de télégrammes multicast. Cela signifie qu'un seul télégramme peut être reçu et lu par plusieurs appareils en même temps et par exemple allumer plusieurs lumières simultanément.
La technologie radio en général fonctionne en modulant une onde porteuse avec l'information qui doit être envoyée. Cela peut se faire en modulant soit son amplitude, sa fréquence, sa phase ou une combinaison de ces éléments. Le signal est ensuite envoyé aux récepteurs qui récupèrent l'information à partir de celui-ci.
KNX RF utilise la modulation de fréquence où les états logiques zéro et un sont produits en modifiant légèrement la fréquence de l'onde porteuse, également connue comme la fréquence centrale. Le choix de la fréquence centrale correcte détermine les performances de transmission.
Il y a deux versions de KNX RF compatibles vers le haut - KNX RF Ready et KNX RF Multi.
KNX RF Ready : la fréquence centrale est de 868,3 MHz, et un seul canal de communication est disponible. L'inconvénient est qu'il est vulnérable aux interférences des systèmes radio non KNX à proximité, car un seul canal est disponible.
KNX RF Multi : il surmonte cette interférence en permettant aux dispositifs de passer d'un canal occupé (par exemple F1, qui est identique au canal utilisé par KNX RF Ready) à un autre canal radio, c'est-à-dire idéalement deux autres canaux rapides (F2 et F3), ou deux canaux lents (S1 et S2).
Les canaux rapides sont destinés à des applications actionnées par des humains (lumières, stores) tandis que les canaux lents sont destinés à des dispositifs qui n'ont pas besoin d'être en permanence en mode réception (systèmes de contrôle HVAC). Les canaux rapides ont un débit de données de 16.384 kbps, les canaux lents seulement la moitié de cela.
Avec KNX RF, les dispositifs n'ont pas besoin d'être disposés hiérarchiquement et peuvent être installés n'importe où tant qu'ils sont à portée du coupleur de média RF.
La connexion Ethernet ou IP est utilisée pour combiner différents domaines KNX dans le réseau local, en particulier en conjonction avec la connexion Internet.
Même si la communication IP est de plus en plus populaire, le câble KNX TP est toujours plus économe en énergie et offre plus de flexibilité dans la connexion et la déconnexion des capteurs et des actionneurs. KNX IP peut être utilisé à la place des lignes principales et locales des câbles TP, à condition que vous ayez un routeur KNX IP qui routerait les télégrammes KNX.
La longueur maximale du câble Ethernet est d'environ 100 mètres.
Les protocoles de communication utilisés sont ceux du groupe de protocoles TCP/IP, qui comprend également le protocole UDP. Le protocole TCP établit une connexion permanente avec contrôle d'erreurs et veille à ce que tous les paquets de données soient envoyés dans le bon ordre et reconstruits avec succès par le récepteur (protocole orienté connexion). Le protocole UDP est utilisé pour des applications (par exemple le streaming audio et vidéo) dans lesquelles il est acceptable que des paquets de données manquent occasionnellement.
Le système KNX utilise deux méthodes de communication Ethernet → le tunneling et le routage, les deux utilisent le protocole UDP. Le tunneling est utilisé pour accéder au bus à partir d'un réseau local ou de l'internet à des fins de programmation de l'installation KNX. Le routage est utilisé pour échanger des télégrammes sur un réseau Ethernet, par exemple pour coupler deux systèmes KNX TP via Ethernet.
Bien que nous suggérions KNX pour la domotique, la stabilité et la flexibilité, nous pensons qu'il est important de garder votre maison à l'épreuve du futur et de gagner en indépendance dans la gestion de votre domotique.
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