Smart-home-componenten: De vijf bouwstenen en hoe een smart home werkt

In een KNX-huis drukt u in de gang op de lichtschakelaar en in de verdeelkast in de kelder klikt een relais. Pas dan gaat het licht aan. De schakelaar zelf heeft niets geschakeld.

Alles wat een smart home definieert, gebeurt op de weg tussen deze beide punten. Wie een huis plant of wil voorzien van domotica, hoort bij smart-home-componenten vooral productnamen: KNX, Hue, Home Assistant, FRITZ!Box. Welke taak welk onderdeel vervuilt, blijft meestal onduidelijk. Wij sorteren de componenten hier op basis van hun rol. Daarna weet u welke vijf taken in een smart home moeten worden uitgevoerd en welke apparaten uw huis daarvoor nodig heeft.

Het belangrijkste in het kort

• Een smart home bestaat uit vijf bouwstenen: sensoren registreren, een logica beslist, actuatoren schakelen, een transmissiepad verbindt alle drie. Daarboven bevindt zich de bediening.
• De lichtschakelaar is technisch gezien een sensor. Hij meldt een druk op de knop, de actuator schakelt het licht.
• Elk smart home heeft logica nodig, maar niet elk smart home een centrale. Bij KNX kan de logica in de apparaten zelf zitten. Een server is in de meeste huizen toch zinvol omdat deze automatiseringen, de app en apparaten van derden aanstuurt.
• Een bridge vertaalt tussen twee protocollen, een server neemt beslissingen. In de handel worden beide vaak 'hub' of 'centrale' genoemd.
• Een touchpanel is bediening, geen centrale. Automatiseringen met voorwaarden horen thuis op een server in de technische installatie.

Hoe werkt een smart home?

Een smart home werkt in drie stappen.

1. Sensoren registreren wat er in het huis gebeurt: zoals de kamertemperatuur of een druk op de knop.
2. Een logica beslist wat daarop volgt.
3. Actuatoren voeren het uit: ze schakelen het licht, laten de rolluiken zakken of regelen de verwarming.

Alle drie zijn verbonden via een transmissiepad, via een kabel of draadloos.

Een voorbeeld is de verwarming. De ingestelde temperatuur is 21 °C, de sensor meet 19,5 °C. De logica herkent dat het te koud is en stuurt het bevel naar de actuator om de verwarmingsklep te openen. Daarna blijft de sensor meten. Zodra 21 °C is bereikt, stuurt de logica het bevel naar de actuator om de klep weer te sluiten. Zo houdt het huis de temperatuur vast zonder dat iemand hoeft in te grijpen.

Boven dit proces staat de bediening. Met een drukknop, app of touchscreen zie je wat er in huis gebeurt en grijp je in als de automatisering niet doet wat je op dat moment wilt. Ook de bediening loopt via dezelfde transmissieweg als de overige apparaten.

Voor de planning zijn twee daarvan bijzonder ingrijpend. De transmissieweg bepaalt of je kabels moet trekken. De bediening bepaalt hoe je in het dagelijks leven met het huis omgaat.

Sensoren: wat het smart home waarneemt

Een sensor meet iets en geeft de waarde door. Hij schakelt zelf niets. Welke sensoren een huis nodig heeft, hangt af van wat er automatisch moet gebeuren. De tabel toont veelvoorkomende voorbeelden.

Sensoren ontvangen ook informatie. Een kamertemperatuurregelaar aan de wand meldt de gemeten temperatuur en de waarde die u instelt. Tegelijkertijd geeft hij aan of er momenteel wordt verwarmd of dat er een raam in de kamer openstaat. Deze informatie krijgt hij van andere apparaten. Bij KNX regelt hij vaak ook zelf, dan is hij tegelijkertijd sensor en logica. Een actuator is het niet, omdat hij zelf niets schakelt.

Actuators: wat er schakelt in de smart home

Een actuator zet een opdracht om in stroom of beweging. Binnenin zit meestal een relais, een dimmer of een motoraansturing. Typische actuators in de smart home:

• Schakelactuator: schakelt verlichting, stopcontacten of pompen in en uit
• Dimactuator: regelt de helderheid van armaturen
• Jaloezie- of rolluikactuator: beweegt het zonneweringmateriaal en stelt de lamellen af
• Verwarmingsactuator met stelmotor: opent en sluit het ventiel van een verwarmingsgroep
• Slim stopcontact: een schakelactuator om in te pluggen
• Actuatorbesturing: voor motorslot, garagedeur of raamaandrijving

Waar een actuator zich bevindt, hangt af van het systeem. Bij KNX bevinden de meeste actuators zich als DIN-railmodules in de verdelingskast, van waaruit kabels naar lampen en motoren lopen. Bij radiosystemen zit de actuator vaak in het eindapparaat zelf. Een Hue-lamp is bijvoorbeeld een draadloze ontvanger, actuator en lichtbron in één.

Verschil tussen actuators en sensoren

Een sensor registreert iets en geeft dit door, zoals de temperatuur of of een raam open is. Een actuator voert een opdracht uit en schakelt zelf iets, zoals het licht of de zonwering. Sensoren bevinden zich in de ruimte waar wordt gemeten.

Als vuistregel helpt de vraag of het apparaat zelf iets schakelt of beweegt. Dan is het een actuator. Als het alleen iets meldt of weergeeft, is het een sensor. Sommige apparaten hebben beide in dezelfde behuizing. Voor de planning wordt dan elke functie afzonderlijk geteld.

Volgens deze regel is ook de lichtschakelaar in de smart home een sensor. Deze meldt alleen de druk op de knop, de verlichting wordt geschakeld door de actuator in de verdeler. Fabrikanten zoals Gira of Jung noemen hun KNX-drukknoppen daarom tastersensoren.

Overdrachtskanaal: kabels, draadloos en de taal daartussen

Om sensoren, logica en actuators met elkaar te laten communiceren, zijn twee dingen nodig. Het medium is de fysieke weg, oftewel een kabel of een radiofrequentie. Het protocol is de taal waarin de apparaten via deze weg met elkaar communiceren. KNX is bijvoorbeeld een protocol dat kan lopen via een eigen buskabel, via radiofrequentie of via het netwerk.

De KNX-buskabel draagt 9.600 bit per seconde over. Dit is voldoende voor schakelopdrachten en meetwaarden. Camerabeelden, muziek en de intercominstallatie lopen daarom via het netwerk.

Vaak valt in dit verband de naam Matter. Zigbee brengt zijn eigen draadloze netwerk en eigen taal mee. Matter is alleen de taal. Apple, Google, Amazon en veel fabrikanten van apparaten hebben deze samen vastgelegd, zodat apparaten van verschillende merken in dezelfde app of centrale kunnen werken zonder een fabrikantspecifieke bridge. Er is dus nog steeds een centrale nodig. Matter wordt overgedragen via netwerken die er al zijn: wifi, ethernet of Thread. Thread is een zuinig draadloos netwerk, vergelijkbaar met Zigbee, en wordt via een zogenaamde border router verbonden met het thuisnetwerk.

Kabel of draadloos?

Bij nieuwbouw raden we kabels aan, meestal met KNX. Wat later wordt toegevoegd of niet kan worden bekabeld, wordt aangevuld via radio (draadloos), bij voorkeur in dezelfde standaard. KNX RF is duurder dan gangbare draadloze systemen, maar daar staat tegenover dat de elektricien alles programmeert in dezelfde software, de ETS, en geen tweede standaard hoeft te onderhouden. Bij achteraf inbouwen in besta bouw is Zigbee vaak de meer praktische keuze.

Logica: waar het smart home beslist

Te koud, dus ventiel open. Deze beslissing moet ergens in elk smart home worden genomen. Elk systeem heeft daarom logica nodig. Waar die zich bevindt, verschilt echter. Deze kan in de apparaten zelf zitten of op een eigen computer draaien: de server.

Heeft elk smart home een centrale eenheid nodig?

Niet per se. Bij KNX zit de logica in de apparaten. Bij de ingebruikname legt de elektricien in de software vast welke drukknop welke actuator aanstuurt. Drukt u op de knop, dan stuurt deze een telegram, oftewel een kort bericht zoals "licht gang aan", over de bus. De actuator herkent dat dit voor hem is bestemd en schakelt.

Ook de verwarming regelt zich bij KNX vaak zonder server. De ruimteterostaat aan de wand meet de temperatuur, vergelijkt deze met de gewenste waarde en stuurt de ventielstand direct naar de verwarmingsactuator. Sensor en logica bevinden zich hier in hetzelfde apparaat.

Een KNX-installatie kan zonder server als deze vooral moet schakelen, dimmen, rolluiken bedienen en verwarmen, elk via drukknoppen of tijdsgestuurd via een KNX-tijdschakelklok. In de meeste huizen is een server echter wel handig. Deze neemt automatiseringen met voorwaarden over, de toegang via een app, een visualisatie (een interface die alle installaties samen toont) en apparaten die geen KNX spreken.

Andere systemen zijn centraal opgebouwd. Bij Loxone draait de logica in de Miniserver, bij Home Assistant op de computer waarop de software is geïnstalleerd. Dit maakt de programmering overzichtelijk omdat alles op één plek ligt. Valt de server uit, dan vallen daardoor ook alle functies uit die via de server lopen.

In nieuwbouw wordt daarom vaak beide gecombineerd. Verlichting, zonwering en verwarming lopen direct via KNX. Een server zoals Home Assistant staat daarboven, neemt de automatiseringen over en koppelt apparaten van andere fabrikanten. Mocht de server uitvallen, dan blijven drukknoppen, verlichting en verwarming gewoon doorwerken.

Bridge of server: vertalen of beslissen

De handel gebruikt 'centrale', 'gateway', 'bridge', 'hub' en 'server' vrijwel willekeurig door elkaar. Daarachter gaan twee verschillende taken schuil: vertalen en beslissen.

Wat in de handel als hub of smart-home-centrale wordt verkocht, doet meestal beide in één apparaat, maar dan slechts voor één radiosysteem. De Hue Bridge vertaalt bijvoorbeeld Zigbee naar het thuisnetwerk en voert tegelijkertijd tijdschema's en bewegingsmelderregels uit, zij het alleen voor Hue-apparaten.

Een server kan bijvoorbeeld een Zigbee-bewegingsmelder koppelen aan de KNX-gangverlichting. Als de melder na 22:00 uur aanslaat, gaat het licht slechts naar 20 procent. Een pure bridge kan dat niet, die stuurt alleen door wat hij ontvangt. Een hub kan het alleen binnen zijn eigen systeem.

Hoe dit samenwerkt

Een voorbeeld uit een dergelijk huis. Een Zigbee-bewegingsmelder bij het tuinhuis meldt beweging aan een Zigbee-draadloze stick op de server. De software Zigbee2MQTT maakt hiervan een MQTT-bericht. Bij dit slanke protocol sturen apparaten berichten over een onderwerp zoals 'tuin/beweging' naar een bemiddelaar, de broker. Deze verspreidt ze onmiddellijk naar iedereen die op het onderwerp is geabonneerd. Home Assistant pakt het bericht op, controleert of het donker is en stuurt via de KNX-IP-interface een telegram naar de bus. Een schakelactor in de verdeler schakelt de buitenverlichting in.

Zigbee2MQTT en de KNX-IP-interface vertalen alleen, de beslissing is uitsluitend genomen door Home Assistant. Alle betrokken systemen ontmoeten elkaar daarbij in het thuisnetwerk.

De server zelf behoort tot de gebouwbeheersing. Meestal is dit een kleine, zuinige computer in de technische ruimte die dag en nacht draait en verder niets doet. Automatiseringen die jarenlang betrouwbaar moeten draaien, horen niet thuis op een touchpaneel of een kantoor-pc die tussendoor updates installeert en daarvoor opnieuw opstart.

Bediening: knop, app, tablet, touchpaneel, spraak

Veel in het smart home werkt zonder bediening. Als u 's nachts opstaat, schakelt de bewegingsmelder het licht in de gang gedimd in en de badkamer meteen mee, zonder dat u naar een schakelaar hoeft te zoeken. Deze automatisering draait in de apparaten of op de server, ongeacht of iemand naar een scherm kijkt.

De bediening heeft andere taken. U grijpt in wanneer het automatische systeem niet kan weten wat u op dat moment wilt, bijvoorbeeld helderder licht om te lezen. U ziet wat er in het huis gebeurt. En u stelt daar scènes en automatiseringen in of wijzigt ze, bijvoorbeeld in de interface van Home Assistant of in de Loxone-app. Bij KNX legt de elektricien de basisfuncties vast, maar tijdschema's en scènes kunnen in veel visualiseringen zelf worden aangepast.

Wat u daar instelt, wordt opgeslagen en uitgevoerd op de server of in de apparaten. De bediening is slechts de toegang daartoe. Als deze uitstaat, blijven de automatiseringen doorlopen.

Welke vorm ergens voor geschikt is, toont de tabel.

Technisch gezien is een touchpanel zelf een sensor, maar dan met een scherm. Het registreert uw invoer, stuurt commando's en toont wat er in het huis gebeurt. Andere apparaten beslissen en schakelen. Een touchpanel is daarom voor weergave en bediening, geen centrale. Scènes en automatiseringen stelt u er direct op aan de muur mee in, zonder laptop, maar ze worden nog steeds op de server uitgevoerd.

In het dagelijks leven toont een touchpanel vooral wat er verandert: wie er voor de deur staat, wat de camera bij de carport ziet, wat de fotovoltaïsche installatie momenteel levert en hoeveel het huis verbruikt, hoe koud het was in de nacht. Daarbij meldingen voordat er iets misgaat, bijvoorbeeld als er bij het verlaten van het huis nog een raam openstaat. Als er wordt aangebeld, springt het touchpanel aan zonder dat iemand daarnaar hoeft te zoeken of het hoeft te ontgrendelen. De kamertemperatuur daarentegen stelt bijna niemand dagelijks bij als de automatiek werkt.

Voor deze rol bouwt HomeCockpit zijn touchpanels. Ze hangen via een kabel in het thuisnetwerk en hebben daarmee toegang tot de domotica. Welk systeem daar draait, maakt niet uit. De touchpanels werken fabrikantonoafhankelijk samen met gebouwbeheersystemen van Gira, Jung, Berker, Hager, WAGO, Loxone, IP-Symcon, LCN en andere aanbieders. De logica blijft in de apparaten of op de server.

Welke smart home-componenten heb ik nodig?

Welke componenten op uw lijst thuis horen, hangt vooral af van de vraag of u nieuwbouwt of achteraf aanpast. De tabel toont de typische uitrusting per taak.

Vier punten voor de planning:

1. Bepaal eerst het transmissiekanaal. Dat bepaalt welke sensors en actuators überhaupt in aanmerking komen. Een ontbrekende kabel is in een kant-en-klaar huis alleen met veel moeite achteraf te trekken.
2. Leg netwerkkabels naar elke plek waar een touchpanel kan komen te hangen. Zelfs als het touchpanel pas over een paar jaar komt.
3. Plan de server als een apart apparaat in de technische ruimte, niet op het touchpanel of een laptop.
4. Blijf indien mogelijk bij één draadloze standaard. Elke extra standaard brengt een eigen bridge en vaak een eigen app met zich mee.

Kabels, verdeelinrichtingen en programmering worden uiteindelijk gepland door de elektricien. Met deze lijst weet je waar je het met hem over moet hebben.

Conclusie: smart-home-componenten plannen op basis van hun taak

Sorteer je lijst op taken in plaats van merken. Dan zie je snel wat er ontbreekt en wat dubbel is. Bij nieuwbouw begint de planning bij de kabel, bij achteraf inbouwen bij de draadloze standaard. Het touchpanel plan je als bedieningspunt, de server als apart apparaat in de technische ruimte.

Veelgestelde vragen over smart-home-componenten

Wat heb je allemaal nodig voor een smart home? Sensoren die iets meten, een logica die beslist, actuators die schakelen, en een transmissiekanaal via kabel of draadloos. Daar komt nog een bediening bij, bijvoorbeeld drukknoppen, een app of een touchpanel. Bij draadloze systemen bevindt de logica zich meestal op een centrale unit, bij KNX kan deze in de apparaten zelf zitten. Een server is echter ook daar nuttig voor automatiseringen, app en visualisatie.

Draadloos of bedraad in nieuwbouw? In nieuwbouw heeft bedraad de voorkeur omdat dit betrouwbaarder is. Er zijn geen storingsgevoelige plekken en geen batterijen, en het systeem is van buitenaf moeilijker te bereiken. Draadloos is geschikt voor uitbreidingen die niet bedraad kunnen worden, bij voorkeur in dezelfde standaard als de rest van het systeem, bij KNX is dat dus KNX RF.

Kun je achteraf een smart home installeren? Ja, meestal via draadloze verbindingen. Tussenstekkers, draadloze actuatoren achter bestaande schakelaars en sensoren op batterijen hebben geen nieuwe kabels nodig. Een bekabeld systeem zoals KNX is in bestaande bouw vooral de moeite waard als er toch wordt gerenoveerd en de muren open zijn.

Wie plant en installeert een smart home? Meestal een elektricien met ervaring in het gekozen systeem, bij KNX een gespecialiseerd KNX-bedrijf of systeemintegrator. Hij plant de bekabeling en verdeelinrichtingen, plaatst de componenten en programmeert het systeem. Tussenstekkers en sensoren op batterijen worden door veel bewoners zelf ingesteld. Draadloze actuatoren achter de schakelaar zijn aangesloten op het 230-volt-netwerk en horen thuis in de handen van een elektricien.

Touchpanel configureren of advies inwinnen

U plant de bediening van uw smart home en wilt weten welke touchpanel op welke plek past? Stel de maat, serie en montage samen in de configurator: Touchpanel configureren

Of bel ons, we adviseren u graag: +49 8095 / 873 373-0