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November 23, 2015 09:11

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Wie sich mein Leben durch die Heimautomation verändert hat

Ich heiße Jonathan Catchpole und arbeite als Ingenieur für den Unternehmensbereich „Intelligente Gebäude“ von TE Connectivity (TE). Vor Kurzem wechselte ich meine Position und habe einen stärker strategischen Aufgabenbereich übernommen, der auf die Heimautomation konzentriert ist. Ich besaß bereits ein paar umschaltbare Steckdosenadapter, die mit einer HF-Fernbedienung steuerbar sind. Dank der Fernbedienung musste ich nicht vom Sofa aufstehen, um das Licht einzuschalten. Vielleicht halten Sie mich jetzt für faul, aber damit habe ich auch Geld gespart, weil die Schaltnetzteile so vom Netz getrennt wurden. Nachdem ich mich eingehender mit diesem Gebiet beschäftigte, wuchs mein Wissen über die Heimautomation, und da ich ganz verrückt nach technischen Spielereien bin, fand ich zunehmend Gefallen daran.

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Das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) hat viel Resonanz in der Presse gefunden. Im Sektor der Heimautomation wird das Internet der Dinge in Verbindung mit verschiedenen Geräten interessant, mit denen Funktionen im Heimbereich gesteuert werden. Solche Geräte werden in der Regel über einen Router mit der Cloud verbunden, sodass der Nutzer die betreffenden Geräte mit einem Mobilgerät steuern kann.

titleAls erstes Gerät fiel mir ein IoT-fähiges intelligentes Thermostat in die Hände, mit dem ich meine Heizung besser – und per Fernzugriff – regulieren konnte. Als ich im Januar im Anschluss an einen Winterurlaub wieder aus Dänemark in ein warmes Zuhause zurückkehrte, empfand ich das definitiv als weiteren Vorteil. Bei diesem Beispiel für die Heimautomation griff ich zu dem Hive-Thermostat, das nicht unbedingt zu den attraktivsten auf dem Markt zählte, das aber zu diesem Zeitpunkt als einziges in Großbritannien erhältlich war. Wichtiger war jedoch, dass ich mit dem Thermostat meine Zentralheizung so regeln konnte, wie es meinem Lebensstil entsprach. Wenn ich zu Hause war, hatte ich es schön warm, wenn ich nicht zu Hause war, verschwendete ich keine Energie.

 Durch diese zusätzlichen Steuerungsmöglichkeiten kann ich jährlich 120 britische Pfund bei meinen Heizkosten einsparen.

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Jetzt wurde ich süchtig und investierte das eingesparte Geld in die weitere Anpassung meiner per HF-Fernbedienung steuerbaren Steckdosen, die ich durch eine IoT-Version mit Bewegungssensor ersetzte. Zu diesem Zweck kaufte ich den Wemo- und den Insight-Schalter von Belko. Zwar sind die Schalter recht groß, aber ihre weißen Kunststoffgehäuse wirken im Raum ziemlich unauffällig. Wenn ich jetzt nach Dunkelheitseinbruch mit vollen Händen nach Hause komme, schalten sich die Lichter automatisch ein. Wenn ich ins Ausland fahre, werden die Lampen von dem cloudbasierten Steuerungssystem zu verschiedenen Uhrzeiten ein- und ausgeschaltet, sodass der Eindruck erweckt wird, dass sich jemand im Haus aufhält. Ich ergänzte dieses System mit einer motorisierten Vorhangschiene. Die Steuerung baute ich zwar selbst, aber ich nutzte auch dafür die IoT-fähigen Steckdosen. Jetzt werden die Vorhänge im unteren Stockwerk geöffnet, bevor ich die Treppe herunterkomme, sodass ich jeden Morgen vom Sonnenlicht empfangen werde.

Die IoT-Technologie hat natürlich auch ihre Nachteile: An meinem Wohnort ist z. B. die Breitbandabdeckung nicht besonders gut. Zwar sind die Wemo-Geräte per WLAN mit meinem LAN verbunden, wenn mein Handy mit demselben LAN verbunden ist, aber die gesamte Steuerung erfolgt über die Cloud. Das Licht schaltet sich also nicht immer so schnell ein, wie ich es gerne hätte, und wenn die Internet-Verbindung unterbrochen wird, habe ich keine Kontrolle mehr über die Steuerungssysteme für mein Haus und sitze im Dunklen.

titleDieses Problem wird mit Home Hubs gelöst, von denen derzeit mehr und mehr auf den Markt kommen. Eines der interessanteren Systeme stammt von der deutschen Firma Qivicon. Bei Home Hubs werden die intelligente Technik und die Steuerungsfunktionen komplett in der Hardware untergebracht und nicht in die Cloud ausgelagert. Sie können zu Hause also auch dann noch alles steuern, wenn die Internet-Verbindung ausfällt. Besagte Hardware habe ich zwar noch nie verwendet, aber ich finde das System wegen der Marken interessant, mit denen es genutzt werden kann. Dazu zählen nicht nur Netatmo, Osram, Philips und Samsung, sondern auch T-Mobile, Miele, Sonos und EnBW. Angesichts dieses breiten Spektrums an Partnern ist es heute einfacher als jemals zuvor, den Heimbereich vollständig zu vernetzen.

Worauf ich hinaus will: Durch die Heimautomation wird Ihre Wohnumgebung komplett transformiert und erneuert. Ob Sie nun Einsparungen bei den Energiekosten erzielen, die Effizienz alltäglicher Aufgaben steigern, ein Basissicherheitssystem für zu Hause einrichten oder einfach nur den Wohlfühlfaktor eines Zimmers optimieren, für alle Einsatzmöglichkeiten gibt es eine entsprechende Automatisierungslösung. Der Markt für die Heimautomation verzeichnet exponentielle Zuwachsraten, da immer mehr Menschen einen individuellen Anpassungs- und Interaktivitätsbedarf für ihr Wohnumfeld erkennen.

Im Zuge der steigenden Anzahl von Produkten für die Heimautomation sorgen verschiedene Impulse wie IoT und Big Data auf dem Markt dafür, dass in diesem Bereich agierende Start-up-Unternehmen neue Chancen für innovative Entwicklungen erschließen können.

Da Sie die Wahl zwischen so vielen Anbietern haben, kommt es meines Erachtens darauf an, dass Sie sich für die richtigen Komponenten entscheiden, damit sich Ihr Design hinsichtlich Form und Funktion von den Systemen der Mitbewerber abhebt. TE bietet ein großes Sortiment an Produkten für diesen Markt und ich möchte Ihnen gerne erläutern, wie Sie diese für leistungsfähige Heimautomatisierungslösungen nutzen können.

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Die Beleuchtung spielt eine entscheidende Rolle dabei, in der Wohnumgebung eine Wohlfühlatmosphäre zu schaffen. Da bei Beleuchtungen der Trend zu reinen LED-Systemen geht, haben wir es auch immer häufiger mit hohen Einschaltströmen durch kapazitive Einschaltlasten des Treibers zu tun. Die RT1-Einschaltstrom- und -Lastrelais wurden mit modernsten Kontakttechnologien konzipiert, sodass sie auf Einschaltströme bis 165 A ausgelegt sind. Damit eignen sie sich ideal für Gebäudesteuerungen und intelligente Steckdosen, mit denen die Lampen und Beleuchtungssysteme mit Strom versorgt werden, die Ihrem Zuhause eine gemütliche und helle Atmosphäre verleihen.

titleBei intelligenten Thermostaten geht es nicht nur um den funktionalen Aspekt des Ein- oder Ausschaltens, sondern ganz stark auch um die Optik des Designs. Mit der zunehmenden Automatisierung des Heimbereichs ist im englischsprachigen Raum der Begriff „Wall Acne“ (Wandakne) zum Schlagwort geworden: Zu viele große Geräte hängen an unseren Wänden und die Tage der weißen Temperaturregler sind gezählt. Wie bereits erwähnt, ist bei mir das Hive-Thermostat installiert, das vor Kurzem erst mit einer neuen Version des Temperaturreglermoduls modernisiert wurde. Die neue Ausführung wurde vom Designer von Jambox konzipiert und sieht deshalb toll aus, aber insgesamt favorisiere ich das einfache und elegante Design der deutschen Firma Tado. Im 21. Jahrhundert ist ein schlankes und flaches Design gefragt. Mit ihrem kleinen Formfaktor erfüllen die IM- und PE-Relais von TE diese Anforderungen.

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Intelligente Thermostate erfassen Informationen darüber, wie wir unser Zuhause bewohnen und werden damit zu „Big Data“-Systemen. Diese neue Generation von Thermostaten ermittelt nicht nur die Temperatur, sondern auch die Luftfeuchtigkeit oder die Tatsache, ob sich jemand im Raum aufhält. Der Aufenthalt von Personen im Raum wird herkömmlicherweise über PIR-Sensoren (Bewegungsmelder) registriert, aber kann diese Lösung wirklich als gut genug gelten? Selbst unter idealen Bedingungen wird mit PIR-Sensoren nicht das benötigte Ausmaß an Kontrolle erreicht. Schon oft saß ich in meinem Büro und habe krampfhaft mit den Armen vor dem Sensor herumgefuchtelt, damit das Licht wieder eingeschaltet wird. Ergo: Ein PIR-Sensor erkennt lediglich Bewegungen und nicht, ob sich jemand im Zimmer aufhält. Eine mögliche Lösung für dieses Problem wäre der Einsatz einer Thermosäule anstelle eines PIR-Sensors.

In der einfachsten Ausführung besteht eine Thermosäule aus mehreren in Reihe geschalteten Thermoelementen und einem Thermistor als Referenz. So werden mit einer Thermosäule Temperaturunterschiede in einem Raum registriert und anhand dieser Unterschiede wird erkannt, ob sich eine Person im Raum aufhält, unabhängig davon, ob sich diese Person bewegt.

 

titleDie kombinierte Messung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit mit derselben Komponente ist eine gängige Methode zur Platzeinsparung, doch warum sollte derselbe Chip nicht einfach mithilfe eines Durchsteckmontage-Bauelements (Plated through holes, PTH) von TE um Funktionen zur Druckmessung ergänzt werden? Dieses System weist eine äußerst geringe Leistungsaufnahme auf und eignet sich ideal für batteriebetriebene Produkte, aber auch ein oberflächenmontiertes Bauelement (Surface-Mount Device, SMD) ist erhältlich.

Angesichts der steigenden Anzahl von Drahtlossystemen im Heimbereich ist die Batterielebensdauer zu einem sehr wichtigen Aspekt der Produktkonzeption geworden. Niemand möchte ständig Zeit mit dem Wechseln von Batterien verschwenden. Bei Drahtlosschaltern sowie bei Tür- und Fenstersensoren werden Energiegewinnungssysteme eingesetzt. Die piezoelektrischen Folienelemente von TE generieren eine kleine Energiemenge, mit der ein Signal über eine drahtlose Verbindung an einen zentralen Hub zurückgesendet werden kann. Die piezoelektrische Folie versorgt die Einheit mit Energie, sodass keine Batterien erforderlich sind. Die piezoelektrische Folie von TE ist empfindlich genug für die Erkennung von Vibrationen. Damit wird eine innovative und diskrete Methode zur Bewegungserkennung im Raum verfügbar.

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Da Systeme für die Heimautomation in der Regel nachträglich in Häuser eingebaut werden, wird hier immer Drahtlostechnologie eingesetzt. Bei der Einrichtung müssen die Systeme mit einem zentralen Hub oder Router verbunden werden. Die Drucktaster unserer FSM-Serie eignen sich ideal zum Auslösen von Hardwarefunktionen. Die Modelle der FSM-Serie haben ein flaches Profil, sind in den Größen 6 x 6 mm und 4,5 x 2,5 mm erhältlich und eignen sich für die Oberflächenmontage. Die Produkte dieser Serie verleihen Ingenieuren die Flexibilität, die Gehäuse ihrer Systeme für die Heimautomation ansprechend zu gestalten. Der Amazon Dash-Button wäre ein Beispiel, wie dieses Produkt in der Praxis eingesetzt werden kann. Hierbei handelt es sich um eine sehr kreative Vorrichtung, die uns zum Einkaufen verleitet. Dieser „Knopf“ ist im Wesentlichen ein Drucktaster mit WLAN-Funktion. Sie platzieren den Knopf in der Nähe von Verbrauchsartikeln wie Ihrem Kaffeevorrat. Sobald der Vorrat zur Neige geht, drücken Sie einfach auf den Knopf und die Nachbestellung wird direkt an Amazon gesendet. Leider ist das Produkt in Europa nicht erhältlich, aber die Hoffnung bleibt.

titleAuf dem Markt für Heimautomation sind die meisten Geräte relativ groß und tragen damit zum „Wall Acne“-Effekt bei. Bislang hat es keine Initiative gegeben, diese Geräte kompakter zu gestalten, allerdings forderte ein Anbieter von Clouddiensten, dass eine intelligente Steckdose halb so groß wie das ursprüngliche Modell hergestellt werden sollte. Daraus ergibt sich eine schwierig zu beantwortende Frage: Wie lassen sich alle funktionalen Anforderungen erfüllen und gleichzeitig die physischen Beschränkungen einhalten? TE kann mit seinen Verbindungsbauteilen zur Lösung dieses Problems beitragen. Zunächst einmal wäre hier unser Sortiment an Leiterplatte-auf-Leiterplatte-Steckverbindern zu nennen: Der stapelbare Steckverbinder weist mit 0,4 mm ein flaches Profil auf und ist als zweireihiges System mit verschiedenen Positionsoptionen verfügbar. Wenn Sie ein Bauteil mit größerem Rastermaß benötigen, können Sie zu unseren standardmäßigen AMPMODU-Stift- und -Buchsenleisten greifen, die mit einem Rastermaß von 2,54 mm und in mehreren Positionsoptionen erhältlich sind. Wenn Sie die Anzahl der Komponenten verringern möchten, können Sie auch unsere Kompressionssteckverbinder (Leiterplatte auf Leiterplatte) in Betracht ziehen. Dabei handelt es sich um einseitige Steckverbinder, die mit Federkontakten auf den Pads der entsprechenden Leiterplatten angeschlossen werden und 2 A leiten; sie sind mit 2 bis 10 Positionen erhältlich.

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Displays werden häufig als Mensch-Maschine-Schnittstellen (Human Machine Interface, HMI) eingesetzt, die Feinrasterschaltkreise aufweisen, die mit einer Leiterplatte verbunden werden müssen. Das FPC-System von TE ist in Rastermaßen von 0,25 bis 1,25 mm mit verschiedensten Positionsoptionen erhältlich. Je nach Montageverfahren kommt für Sie entweder die LIF- (Low Force Insertion) oder die ZIF-Version (Zero Force Insertion) infrage. Drähte werden bei Produkten für die Heimautomation nur selten eingesetzt, es sei denn, es werden Batterien angeschlossen oder einfache Drahtantennen verwendet. In diesem Fall ist eine Draht-an-Leiterplatte-Verbindung erforderlich. Der Micro SLP- oder der AMPSLIM-Steckverbinder mit einer gegengesteckten Höhe von gerade einmal 1,4 mm wäre hierfür ideal geeignet. Solche Drahtverbindungen ermöglichen eine getrennte Herstellung von Kabelsätzen. Dabei wird das Gegenstück des Steckverbinders per Reflow-Löten auf der Leiterplatte befestigt. Der Bediener kann so die Gegenstücke einfach schnell zusammenstecken und muss keine Drähte auf die Leiterplatte löten. In der Fertigung werden dadurch Zeit- und Kosteneinsparungen erreicht.

Tag für Tag werden innovative Produkte für die Heimautomation konzipiert, für die auch jeden Tag ebenso innovative Bauteile benötigt werden. Ich hoffe, ich konnte Ihnen zeigen, dass TE ein breites Sortiment an elektronischen Komponenten anbietet, die diese neuen, aufstrebenden Technologien ergänzen und überhaupt erst möglich machen. Ich bin gespannt, wie sich dieser Markt weiterentwickelt, ein Markt, dem nur die Grenzen unserer Vorstellungskraft gesetzt sind.

SORTIMENT DER KOMPONENTEN VON TE CONNECTIVITY ANZEIGEN

 

Mechanical Engineer by trade but have worked the last 20 years on electrical components. Have been an engineer at TE Connectivity developing new products from interconnect, power resistors, sensors, modular wiring to 25kV rail components for 14 years.

November 23, 2015 09:11

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