Виды протоколов освещения

Содержание: 

1. Назначение протоколов освещения и их преимущества
2. Аналоговое управление
3. Протокол освещения DALI
4. Протокол освещения DMX (он же DMX 512)
5. Протокол освещения ZigBee
6. Протокол освещения Bluetooth (он же Bluetooth Mesh)
7. Протокол освещения KNX
8. Протокол освещения RDM
9. Помощь ГИК ГПС

1. Назначение протоколов освещения и их преимущества

Поскольку использование светодиодных устройств в системах освещения становится все более распространенным, потребность в средствах управления ими также растет. Управление светом сегодня не ограничивается простым включением лампы накаливания через выключатель на стене, появляются все более интеллектуальные изделия, позволяющие удаленно управлять группами источников света, интенсивностью свечения, временем включения и выключения и многими другими функциями.

Интеллектуальные системы освещения не только учитывают внешние природные факторы, но и регулируют режимы и интенсивность освещения в зависимости от возраста и пола человека.

По сравнению со стандартными люминесцентными, галогенными лампами и лампами накаливания управляемые светодиодные лампы имеют множество преимуществ. Для регулирования освещения используются различные устройства, каждое из которых использует отдельный протокол управления для передачи информации.

Наиболее распространенными типами контроллеров и диммеров, доступных сегодня, являются контроллеры с аналоговыми механизмами управления. Их растущее распространение в повседневной жизни, архитектурном и общественном освещении в последние годы объясняется их доступностью, а также простотой установки и управления. Стандартные режимы управления, входящие в состав встроенных функций, обеспечивают простые в использовании динамические эффекты, отвечающие основным требованиям потребителей. С появлением контроллеров Wi-Fi расширенные функции управления освещением теперь доступны широкой публике.

Включив систему распределения в планшет или телефон, становится возможным управлять многозонным управлением освещением в большом доме или на рабочем месте

Основные преимущества протоколов освещения:

1.1 Максимизация энергоэффективности.

Легко не заметить выключение света, но расширенные средства управления освещением никогда не позволят вам этого забыть! Протоколы управления освещением позволяют экономить энергию за счет реализации различных стратегий управления освещением, а интеллектуальные средства управления освещением позволяют легко выключать свет одним щелчком мыши.

1.2  Регулировка освещения по индивидуальным предпочтениям.

Гибкость протокола управления освещением предоставляет вам широкий спектр возможностей для настройки освещения в соответствии с вашими предпочтениями.

Предпочитаете ли вы яркий свет или приглушенное освещение, желтое свечение или синюю мелодию, выбор полностью за вами.

1.3  Повышенная легкость.

Протоколы управления освещением позволяют эффективно управлять сетью освещения с помощью различных устройств, таких как телефоны, планшеты, ноутбуки и настольные компьютеры. В результате будет создана хорошо освещенная и уютная атмосфера, одновременно энергоэффективная и гостеприимная для людей.

2. Аналоговое управление

 Управление силой света с помощью изменения напряжения — один из самых первых и простых методов, закрепленный в международном стандарте ANSI E1.3 — 2001. Диапазон изменения напряжения зависит от производителя, однако со временем наиболее распространенными стали уровни 0–10 В. Сила света изменяется пропорционально напряжению.

В самых первых системах управления световым потоком применялись автотрансформаторы. В 60-х гг. прошлого века появились тиристорные системы аналогового управления, позволяющие регулировать световой поток удаленно с помощью сравнительно небольшой консоли.

К середине 70-х гг. был установлен единый диапазон изменения управляющего напряжения 0–10 В. Главный недостаток аналогового управления — невозможность управления большим количеством светильников. Достоинством же этого метода является простота выполнения. Требуются всего две линии: внешний управляющий сигнал и общий обратный провод.

Недостатком аналогового подхода при управлении десятками и тем более сотнями осветительных приборов является большое количество линий управления, что делает данный метод неприменимым для сложных систем с несколькими сотнями осветительных приборов. Система становится слишком дорогой. Кроме того, в ней затруднительно проводить диагностику и устранять неисправности.

Второй недостаток связан с затуханием сигнала на длинных линиях. Сигнал, принятый источником света, может оказаться слабее исходного, что приведет к более тусклому освещению или неравномерности излучения в системах с несколькими осветительными приборами. Кроме того, аналоговый сигнал подвержен внешним помехам, шумам и перебоям на линии заземления, особенно при передаче на большие расстояния.

3. Протокол освещения DALI

 DALI (Digital Addressable Lighting Interface) — это цифровой протокол управления системами освещения, который используется для управления светодиодными светильниками и другими источниками света. Он использует двухпроводную систему связи для индивидуального управления светильниками, обеспечивает контроль над яркостью, цветом, температурой и другими параметрами освещения.

Существует две основные разновидности протокола DALI (цифровой):

3.1 DALI (пришел на замену аналогового 1-10V) — это базовый протокол, который использует аналоговое управление напряжением для управления яркостью и цветом светильников. Он работает в диапазоне напряжений от 0 до 10 В и имеет два режима работы: активный и пассивный.

3.2 DALI 2-wire — это усовершенствованный протокол, который использует двужильный кабель для передачи данных и питания светильников. Он обеспечивает более высокую скорость передачи данных и улучшенную защиту от помех.

Кроме того, существуют различные модификации и расширения протокола 1.3 DALI, такие как DALI-2, DALI-3, DALI-DT и DALI-DT8, которые предоставляют дополнительные функции и возможности для управления освещением.

В чем же их отличия?

3.4 DALI-2 — это вторая версия протокола DALI, которая была выпущена в 2006 году. Она включает в себя новые функции и улучшения, такие как поддержка датчиков движения и освещённости, а также возможность управления цветными светодиодами.

3.5 DALI-3 — это третья версия протокола DALI, которая была выпущена в 2014 году. Она добавляет поддержку мультицветных светодиодов (RGB и RGBW), а также возможность управления яркостью и цветом через интернет.

3.6 DALI-DT (Digital Addressable Lighting Interface Device Type) — это общее название семейства устройств, работающих по протоколу DALI. Устройства DALI-DT могут иметь разные характеристики и функции, такие как диммеры, панели управления, конвертеры и т. д.

3.7 DALI-DT8 — это обновлённая версия протокола DALI-DT, которая была представлена компанией Arlight в 2017 году. Она предлагает больше возможностей для управления светодиодным освещением. DALI-DT8 позволяет подключать в четыре раза больше устройств на одной шине по сравнению с предыдущими версиями DALI-DT. Основное отличие DALI-DT8 заключается в том, что для подключения мультицветных и мультибелых источников света (RGB, RGBW или MIX светодиодные ленты) требуется только один адрес DALI вместо четырех адресов в предыдущих версиях.

Максимальное количество адресов в системе DALI можно увеличить до 12 800, используя DALI-роутеры (объединяя до 200 DALI-линий).

Для работы по принципу управления DALI вам понадобятся следующие устройства:

• исполнительные устройства (управляющие устройства, системные устройства);
• управляющие устройства (панели, конвертеры, датчики движения/присутствия);
• системные устройства (блоки питания шины, мастер-контроллеры, шлюзы в различные протоколы, усилители сигнала DALI).

Также необходимы: источник питания шины 12–21 В (номинал 16 В) и максимально совокупный ток потребления от источника питания шины не должен превышать 250 мА.

DALI используют для управления освещением в различных помещениях, включая квартиры, рестораны, офисы и отели и т.д. Эта система управления освещением подходит для помещений разных масштабов и позволяет настраивать параметры освещения в соответствии с индивидуальными предпочтениями и требованиями. Это открытый протокол, доступный для всех производителей, который специально разработан для управления освещением.

4. Протокол освещения DMX (он же DMX 512)

DMX512 (Digital Multiplex с 512 индивидуальными информационными каналами) — цифровой интерфейс освещения с возможностью адресации, используется для управления системами освещения, включая светодиодное, позволяет управлять интенсивностью и цветом света. Он создан на основе стандартного промышленного интерфейса EIA/TIA-485 (RS-485).

DMX512 – один из стандартов связи, он широко используется в сфере светового и звукового оборудования для управления освещением, спецэффектами и звуковыми эффектами. DMX512 позволяет передавать управляющие сигналы между контроллерами и устройствами освещения или звукового оборудования.

DMX512 - это стандарт, который описывает метод цифровой передачи данных между контроллерами и световым оборудованием. Он был разработан комитетом USITT в 1986 году для управления диммерными каналами со световой консоли (пульта) и предназначен для организации взаимодействия на коммуникационном и механическом уровнях между контроллерами и оконечными устройствами разных производителей. Для передачи данных используется кабель с двумя проводами в общем экране и пятиконтактным разъемом XLR. DMX512 позволяет управлять 512 каналами одновременно, что позволяет создавать световые картины и элементы оформления самой различной сложности как внутри помещений, так и снаружи.

Преимущества DMX512 - универсальность, простота, возможность передачи информации по нескольким каналам одновременно.

Протокол DMX512 работает на основе серийной передачи данных. Он использует один управляющий кабель (обычно это XLR-кабель) для передачи информации от управляющего устройства (например, светомузыка, консоль освещения) к устройству приема (настроенному светильнику или диммеру).

Недостатки - необходимость использования специального оборудования и кабелей для передачи данных.

В протоколах DMX512 есть управляющее устройство, которое отправляет последовательность байт данных через кабель на устройство для приема. Каждый байт соответствует значению интенсивности «яркости» для конкретного канала (обычно одного светодиода или группы светодиодов). Диапазон значений изменяется от 0 до 255, что позволяет осуществлять плавное изменение интенсивности свечения.

DMX512 широко используют в управлении светодиодными светильниками и прожекторами в разных сферах: театрах, концертных залах, студиях звукозаписи, ночных клубах, выставочных залах и даже домашних системах освещения. Этот стандарт используют для организации качественного динамического света и инсталляций при организации световых шоу.

5. Протокол освещения ZigBee

ZigBee (Zigbee Home Automation) — протокол беспроводного управления, используется в системах домашней автоматизации, включая светодиодное освещение. Он использует маломощную беспроводную ячеистую сеть. Это стандарт беспроводной связи, который предназначен для систем управления и сбора данных. Он используется для создания самостоятельно организующих и восстанавливающихся беспроводных сетей с поддержкой автоматической ретрансляции сообщений и мобильных узлов. К одному хабу ZigBee можно подключить до 100–300 устройств. Версии протоколов освещения ZigBee включают ZigBee 1.0, ZigBee 1.1 и ZigBee 2.0.

ZigBee был создан в 2003 году и разработан ZigBee Alliance. Технология ZigBee применяется в различных областях, например, в системах автоматизации зданий, управлении промышленными процессами, охранных системах и беспроводных сетях датчиков. Она обеспечивает защиту передаваемой информации и гарантирует целостную доставку пакетов данных даже при небольшой скорости передачи.

ZigBee работает на основе стандарта IEEE 802.15.4, который определяет физический уровень и уровень управления доступом к среде для низкоскоростных беспроводных персональных сетей (LR-WPAN). Старые версии ZigBee включают ZigBee 1.0 и ZigBee 1.1. Они были ратифицированы как протоколы беспроводной связи на основе стандарта IEEE 802.15.4 в 2004 году.

Новая версия протокола освещения ZigBee называется ZigBee R23. Она была выпущена после ребрендинга альянса компаний-разработчиков в Connectivity Standards Alliance. Главное преимущество новой версии — поддержка технологии Zigbee Direct, которая позволяет подключать смартфоны и другие мобильные устройства к системе умного дома без использования дополнительных шлюзов и облачных сервисов.

ZigBee R23 создан в 2014 году. Отличия от ZigBee 1 и ZigBee 2 заключаются в следующем:

5.1 ZigBee R23 использует более высокую частоту (868 МГц) для лучшей дальности передачи данных и меньшего энергопотребления.

5.2 Он поддерживает технологию Mesh Networking, позволяющую создавать более надежные и устойчивые сети с большим количеством узлов.

5.3 ZigBee R23 имеет улучшенную безопасность, включая поддержку шифрования AES-128 для защиты данных от взлома и перехвата.

Особенностью протокола ZigBee можно назвать низкое энергопотребление, ячеистая топология, наличие возможности подключения большого количества устройств и совместимости оборудования разных производителей. Это делает систему надежной и экономичной для автоматизации освещения в квартирах, офисах, спортивных залах и различных коммерческих помещениях.

ZigBee применяется в различных помещениях для автоматизации и контроля различных систем, таких как освещение, температура, охрана, музыка, датчики воды и дыма, а также для управления мультимедийными устройствами.

Особенности протокола Zigbee:

1. низкое энергопотребление, позволяющее устройствам работать долгое время на одной зарядке;
2. поддержка масштабных сетей, позволяющая подключать сотни гаджетов в одну систему;
3. высокая степень безопасности благодаря передовым методам шифрования;
4. гибкость и универсальность, позволяющие интегрировать широкий спектр приборов в единую сеть;
5. дальность действия до 100 метров в открытом пространстве.

К основным преимуществам ZigBee можно отнести:

1. Низкий расход энергии, что позволяет устройствам работать длительное время на одном заряде.
2. Надежность и безопасность сети благодаря ячеистой архитектуре и шифрованию данных.
3. Большой радиус действия, позволяющий устройствам обмениваться данными на значительных расстояниях.
4. Совместимость с устройствами разных производителей, что облегчает выбор и комбинирование устройств.
5. Масштабируемость, позволяющая легко добавлять новые устройства в существующую сеть.

К недостаткам же мы можем отнести:

1. Ограниченную пропускную способность, что делает ZigBee неподходящим для потоковой передачи музыки или видео.
2. Ограниченная доступность, так как ZigBee не так широко используется, как Bluetooth или Wi-Fi, что может вызвать проблемы с поиском совместимых устройств.
3. Чувствительность к помехам от других устройств, использующих ту же полосу частот, что может вызвать проблемы с подключением.
4. Проблемы совместимости со старыми версиями ZigBee, что может стать проблемой при подключении нескольких устройств.

6. Протокол освещения Bluetooth (он же Bluetooth Mesh)

Bluetooth Mesh — протокол беспроводного управления, используется в системах светодиодного освещения, использует ячеистую сеть для индивидуального управления светильниками. Она основана на стандарте Bluetooth Low Energy и обеспечивает альтернативу сетям с высокой плотностью узлов.

Bluetooth Mesh протокол управления освещением был создан компанией Bluetooth Special Interest Group (SIG).

Особенности:

6.1 надёжность: работает в более чем 40 частотных каналах и использует схему переключения частоты, которая не восприимчива к помехам;

6.2 экономичное энергопотребление: использует меньше энергии, чем другие технологии;

6.3 безопасность: обеспечивает безопасное взаимодействие устройств;

6.4 простота использования: технология проста в использовании и взаимодействии с помощью телефона или приложения.

К плюсам такого протокола управления освещением мы можем отнести:

• масштабируемость: технология хорошо масштабируется и может контролировать целые группы устройств;
• контроль не централизован: функция контроля распределена между контроллерами и устройствами вывода;
• возможность организации подсетей: позволяет ограничивать трафик и разделять большие здания на отдельные подсети.

К минусам - здесь возможны проблемы с объёмом трафика в сети, особенно при большом количестве подключаемых устройств.

Протоколы Bluetooth Mesh использует в различных сферах, включая домашнюю автоматизацию, индустриальную автоматизацию, умное освещение и отслеживание активов. Он применяется в помещениях разного типа, например, в домах, офисах, гостиницах, торговых центрах и промышленных объектах. В протоколе Bluetooth Mesh для управления освещением используются различные устройства, такие как светодиодные лампы, светильники, датчики движения и температуры, а также контроллеры умного дома.

7. Протокол освещения KNX

KNX — это открытый стандарт автоматизации инженерных систем, от ассоциации Konnex Данный протокол, разработан для систем домашней автоматизации и автоматизации зданий, включая светодиодное освещение, для контроля и управления различными системами зданий, такими как вентиляция, кондиционирование и безопасность.

Рассмотрим особенности подключения и применения протокола освещения KNX:

7.1 Децентрализованная структура, основанная на общей цифровой шине с двунаправленным обменом данными между управляющими и исполнительными устройствами.

7.2 Возможность использования проводных и радиоканальных линий связи для передачи информации.

7.3 Применение только сертифицированного сигнального кабеля типа «витая пара» с логотипом KNX и зелёной или белой наружной изоляцией.

7.4 Логический уровень обмена данными между оборудованием, подключенным к двухпроводной шине.

7.5 Адресация всех системных устройств с уникальными физическими адресами и возможность назначения групповых адресов для объединенных по функциональному назначению элементов.

7.6 Объединение устройств управления и исполнительных элементов в сети с использованием принципа «устройство-сегмент-линия-область».

7.7 Взаимодействие аппаратных средств внутри системы с помощью информационных пакетов со скоростью 9600 бит/сек.

7.8 Технология CSMA/CA для доступа устройств к цифровой шине данных.

Выделим плюсы протокола KNX:

• Высокая степень совместимости оборудования от разных производителей.
• Универсальность применения в различных типах объектов, таких как квартиры, частные дома, офисы, торговые центры, государственные учреждения и промышленные предприятия.
• Открытая стандартизация и поддержка единого программного обеспечения (ETS).
• Интеграция с другими стандартами, такими как DALI и DMX, для создания сложных систем управления освещением.
• Простота управления и удобство интерфейса.
• Высокий уровень надежности и стабильности работы системы.
• Экономия электроэнергии и снижение затрат на оплату электричества.

А минусы протокола KNX состоят вот в чем:

• Высокая стоимость сертифицированного оборудования и кабеля.
• Сложность и высокая стоимость монтажа, наладки и обслуживания системы.
• Ограниченная общая функциональность системы из-за ограниченного функционала аппаратных средств некоторых производителей.

8. Протокол освещения RDM

RDM (Remote Device Management) — это протокол управления освещением, разработанный организацией Entertainment Services and Technology Association (ESTA) и официально известен как ANSI E1.20, Remote Device Management Over DMX512 Networks. Он расширяет протокол USITT DMX512 и позволяет осуществлять двусторонний обмен данными между освещением или системным контроллером и подключенными RDM-совместимыми устройствами через стандартную линию связи DMX. RDM обеспечивает конфигурирование, мониторинг статуса и управление устройствами без нарушения нормального функционирования стандартных устройств DMX512.

Он предназначен для дистанционного управления и мониторинга светодиодных эффектов, таких как яркость, цвет и синхронизация работы устройств. Выделим основные особенности протокола по RDM:

8.1 Удаленное управление и мониторинг светодиодных эффектов.

8.2 Поддержка распределенной архитектуры и многоадресной рассылки.

8.3Гибкость и простота использования благодаря Art-Net и DMX интерфейсам.

Основные направления, где применяют оборудование с использованием протоколов управления освещением по RDM это:

1. В развлекательной индустрии для создания уникальных визуальных эффектов.
2. В архитектурной подсветке для управления освещением зданий и сооружений. В случаях когда необходимо управлять освещением на больших расстояниях или в труднодоступных местах.
3. Для интеграции старых устройств с новыми технологиями.

Виды оборудования используемое с RDM: контроллеры и компьютеры с DMX-интерфейсом для программирования и управления светодиодными эффектами; специальное программное обеспечение для просмотра и изменения параметров светодиодных эффектов.

У данной системы управления можно отметить удобство её использования и централизованное управление через DMX-контроллер. А также, высокую скорость передачи данных и возможность использования существующей сетевой инфраструктуры через стандартный кабель DMX512.

К недостаткам можно отнести: необходимость дополнительного оборудования и программного обеспечения для работы с RDM: такое как RDM-программатор и RDM-контроллер. RDM-программатор используется для задания адресов и настроек приборов, а RDM-контроллер обеспечивает управление и контроль над приборами по RDM-протоколу.

Итак, управление светом по протоколам освещения происходит с помощью различных устройств и систем, таких как датчики движения, датчики присутствия, освещенности, а также контроллеры и пульты дистанционного управления. Выбор оборудования зависит от конкретных задач и финансовых возможностей.

Регулирование мощности и яркости света по протоколам освещения происходит с помощью различных устройств и систем управления, таких как световые пульты, диммеры, блоки питания и коммутационное оборудование.

Виды диммеров можно условно разделить на три группы:

1. По типу управления:

• механические — со встроенным нажимным или поворотным органом управления;
• электронные контактные — с сенсорным органом управления;
• электронные бесконтактные (акустические и дистанционные) — их орган управления работает от звуковых, инфракрасных, радио- и других сигналов.

1. По способу установки:

• накладные — монтируются вместо выключателей;
• встраиваемые — устанавливаются в распределительные коробки;
• модульные (щитовые) — размещаются в электрощитовой (в жилых помещениях используются редко).

При выборе диммера необходимо учитывать максимальную мощность, тип оборудования (механический или дистанционный), а также совместимость с лампами, которые планируете использовать.

Связь между протоколами освещения и диммированием заключается в том, что диммирование — это процесс управления интенсивностью освещения, который может осуществляться с помощью различных протоколов и стандартов.

Основные протоколы диммирования включают:

• TRIAC (симисторный диммер)
• 1-10V (стандарт для люминесцентных ламп),
• DALI (цифровой протокол)
• Push DIM (метод с использованием кнопок с нормально разомкнутыми контактами).

Таким образом, связь между протоколами освещения и диммированием заключается в том, что диммирование может осуществляться с использованием разных протоколов, каждый из которых имеет свои особенности и преимущества.

9. Помощь ГИК ГПС

Специалисты группы инжиниринговых компаний ГИК ПГС:

- помогут в случае необходимости монтажа освещения и систем управления освещением

Помимо изготовления светильников и выполнения расчетов, наши технические специалисты могут разработать проектную/рабочую документацию системы электроснабжения и выполнить монтажные работы «под ключ» (имеются необходимые разрешительные документы, в том числе на высотные работы и СРО).

Контактная информация:

электронная почта: info@gik-pgs.ru

Офис г. Санкт-Петербург, тел. +7-812-660-51-56

Офис г. Москва, тел. +7-499-404-20-80