Aktuatoren: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 1. August 2017, 09:07 Uhr

Im Rahmen dieser dezentralen Heimautomatisierung sind Aktuatoren "intelligente Geräte". Sie unterscheiden sich daher deutlich von einem klassischen Aktor (in Anlehnung an den englischen Begriff auch Aktuator genannt), der lediglich ein elektrisches Signal in eine andere physikalische Größe umsetzt. Ein Aktuator der dezentralen Heimautomatisierung enthält meist einen klassischen Aktor (Aktuator), den wir in Anlehnung an die Regelungstechnik hier als Stellglied bezeichnen. Wenn erforderlich verwenden wir zur Unterscheidung für das "intelligente Gerät" den Begriff DHA-Aktuator.

Entscheidungsträger

In der dezentralen Heimautomatisierung sind die Aktuatoren die Entscheidungsträger. Sie enthalten also die Algorithmen, die in typischen zentral gesteuerten Anlagen in der Zentralstation untergebracht sind. Ein Aktuator sollte also auch ähnlich programmierbar sein, das heißt hier, an unterschiedliche Umgebungen (Sensoren) für spezifische Verhaltensweisen (Anwenderwünsche) angepasst werden können. Dafür wird er mit einer Programmierschnittstelle ausgerüstet, die inhaltlich nichts mit seiner Kommunikationsschnittstelle(Rundrufe) im normalen Betrieb (Betriebsschnittstelle) zu tun hat. Die Programmierschnittstelle gehört zur Wartungsschnittstelle des Aktuators. Diese Programmierschnittstelle ist nicht dieselbe, über die der Entwickler eines Aktuators seine Programme in den Mikrocontroller lädt. Um Missverständnissen vorzubeugen, bezeichnen wir letztere als Entwicklungsschnittstelle.

Autarkes Gerät

Aktuatoren der DHA sind grundsätzlich autark. Das bedeutet, sie führen vernünftige (ggf. vordefinierte) Aufgaben aus, auch wenn keine ihrer Schnittstellen bedient wird. Bei der Konzeption einer dezentralen Heimautomatisierung geht man zunächst von den Punkten aus, die man direkt steuern möchte (z.B. Heizung) und entwickelt (kauft) ein (einzelnes) Gerät, das diese Steuerung vornimmt. Angenommen, dies sei (vorerst) das einzige Gerät, so muss es doch die Wünsche des Heimbewohners erfüllen können, also eine Funktionalität aufweisen, die zum Einsatz anregt. Zum Beispiel soll der Heimbewohner über die Wartungsschnittstelle einstellen können, dass die Heizung zu bestimmten Zeiten eingeschaltet bzw. ausgeschaltet wird. Angenommen, mehrere Hersteller bieten Aktuatoren für die Heizungssteuerung an, so soll bereits ein Wettbewerb über deren Fähigkeiten (und Preise) stattfinden, ohne dass ein anderes Gerät dazu gekauft wird.

Komponenten (Module)

Komponenten eines Aktuators

Energieversorgung

Die erforderliche Leistung für die Energieversorgung wird durch den Energiebedarf des Stellgliedes und den der Elektronik bestimmt. Zur Elektronik gehören hier auch die Schnittstellen. Auf sie entfällt oft ein großer Anteil der benötigten Leistung, insbesondere WLAN hat einen großen Energiebedarf.

Stellglied

Das Stellglied bedient den meist gegebenen physikalischen Geber, also das Licht, die Heizung, etc. Die erforderliche Steuerleistung des Stellgliedes hängt damit vom konkreten Geber ab. An dieser Stelle muss mit einer großen Variationsbreite bzw. großem Freiheitsgrad gerechnet werden. Zum Beispiel können viele Geber über ein Relais gesteuert werden (das kann auch ein Halbleiterschalter sein) und das Relais ist bereits das Stellglied im Aktuator. Ein weiterer Energiebedarf liegt hier nicht vor.

Wartungsschnittstelle

Über diese Schnittstelle kann der Kunde "seinen" Aktuator nach seinen Wünschen parametrieren und programmieren. Da hier auch der größte Einfluss bei einem Missbrauch der Heimautomatisierung möglich ist, kommen besondere Sicherheitskonzepte für die Nutzung zum Tragen. Soll z.B. ein Firmware-Update durch den Hersteller möglich sein, so ist dafür ein spezieller, vom Heimbewohner ausgelöster Kommunikationsvorgang erforderlich.

Betriebsschnittstelle

Über die Betriebsschnittstelle wird der Verbund aller Geräte zur Dezentralen Heimautomatisierung hergestellt. Es wird grundsätzlich über Rundruf (Broadcast) kommuniziert, so dass jedes Gerät wissen kann, was irgendein anderes Gerät gerade tut.

Speicher

Aktuatoren sollen auch lernfähig sein. Entweder sie werden über die Wartungsschnittstelle "geschult" oder sie haben lernfähige Algorithmen bzw. erzeugen eigene Parameter für bestimmte Abläufe. Dafür ist ein nichtflüchtiger Speicher erforderlich, der die erlernten Informationen (Parameter) enthält.

Zustandsmaschine

Die Zustandsmaschine ist das eigentliche "Gehirn" des Aktuators. Darin drücken sich seine Möglichkeiten aus. Man könnte auch sagen, je mehr Zustände ein Aktuator hat, desto intelligenter ist er.