DALI без лишних кабелей

Системы управления светом, основанные на цифровых технологиях, дают новые возможности как по обеспечению комфортной визуальной среды в помещении и на улице, так и по экономии электроэнергии. Широкое распространение для систем «умного света» получил протокол DALI, преимущества и недостатки которого хорошо известны. Важнейшим преимуществом является то, как реализована шина DALI. Сигнал управления передается по паре проводов, к которой не предъявляется каких-либо особых требований. Благодаря этому обстоятельству обеспечивается низкая стоимость кабелей, на основе которой организуется шина. Принцип управления, заложенный в протокол, позволяет строить сети с различной топологией, кроме «кольца». К недостаткам следует отнести относительную дороговизну применяемых драйверов (балластов) для светильников. К слову, светодиодные драйверы обозначаются в DALI – device type 6 (иногда встречается сокращенное название - DT6). А как пользоваться богатыми возможностями по настройке, можно прочесть в соответствующей литературе.

Мы не будем рассказывать, что такое система DALI для управление светом. Предполагаем, наши читатели об этом уже знают. При реализации проектов в уже существующих помещениях встает вопрос о сокращении количества кабелей, применяемых в системах управления. В данной статье мы расскажем, как в DALI можно обойтись без лишних кабелей.

Совмещение силового и сигнального кабелей

Чем от других цифровых стандартов отличается шина DALI? Сигнал управления передается на небольшой скорости (1200 бит/с), при этом обеспечивается достаточно высокая амплитуда импульсов. С позиций нынешнего времени скорость 1200 бит/с очень низкая, но не будем забывать, что речь идет о протоколе, специально разработанном для управления освещением. Для нужд освещения такой скорости вполне достаточно.

Принятые в протоколе параметры передачи информации обеспечивают надежную защиту от помех, в том числе таких, которые специфичны для коммутационных процессов в электрических сетях. Это позволяет размещать силовые кабели в тех же коробах, где проходит шина DALI. Сигнал управления даже в таких условиях передается без искажений.

Длина кабеля для шины DALI определяется условием, что падение напряжения в линии не должно превышать 2 В. Поскольку рабочее напряжение, на которое рассчитана шина DALI, составляет, как правило, 16 В, понятно, что потребуются достаточно толстые жилы. Например, для обеспечения максимальной длины кабеля 300 м потребуются жилы сечением 1,5 кв мм. Если посмотреть на шину DALI, преимущества и недостатки ее во многом связаны с тем, что требуется просто два провода, а не витая пара. Даже полярность подключения сигнальных проводов соблюдать не требуется.

Отсюда делаем вывод — для передачи сигналов управления вполне подходящим решением будет использование двух проводов в пятижильном силовом кабеле. Оставшиеся три провода распределяются так: «ноль», «фаза», «заземление». Этого вполне достаточно, поскольку светодиодные светильники, как правило, имеют однофазное питание. В итоге отдельный кабель для управления освещением не нужен.

Недостаток такого решения проявляется, если на объекте к светильникам уже проложен кабель электропитания, и он находится в приемлемом состоянии. Тогда для реализации DALI придется менять имеющийся кабель на пятижильный. Решение проблемы заключается в прокладке сигнального кабеля в том же кабельном канале (если это возможно), либо в применении беспроводной системы управления.

Как в случае прокладки силового кабеля и шины DALI в едином коробе, так и в случае совместного использования разных жил в одном кабеле, обеспечивается электрическая безопасность, в том числе защита от замыкания сигнального провода на силовой. Необходимость такой защиты обязательна, поскольку стандарт DALI не определяет данную систему как исключительно слаботочную.

Передача сигналов управления освещением по одному и тому же кабелю, совмещающем в себе силовые провода и оптоволокно, пока распространения не получило. Хотя в данном случае обеспечивается наиболее надежная развязка между передачей сигналов управления и передачей электроэнергии. Дело даже не в том, что такие кабели дороже обычных (на самом деле, в связи с подорожанием меди, две дополнительные медные жилы уже сейчас по цене могут быть сопоставимы с оптоволокном). Добавление оптоволокна в кабель ограничивает радиус его изгиба (что для электрической проводки неприемлемо), к тому же, соединение оптических волокон — весьма сложный процесс, требующий специального оборудования. По сути, нужно иметь специалистов-универсалов, умеющих работать с силовыми кабелями и оптоволокном. Это возможно на магистральных линиях электропередачи, но для массового использования — слишком расточительно. Поэтому пятижильный медный кабель пока остается наиболее подходящим решением для освещения внутри помещений. Для DALI вариант передачи по оптоволокну вообще не стандартизирован. Тем не менее, он возможен с использованием DALI+ (см. далее), если по оптоволокну организована IP-сеть.

Беспроводная реализация протокола DALI

Можно ли беспроводным способом управлять DALI, как пользоваться беспроводными технологиями в системе управления, основанной на DALI – рассмотрим в данном разделе.

Особенность, которой обладает шина DALI – сигнал управления может передаваться беспроводным способом, если применяемый стандарт обеспечивает прозрачность для команд управления. До недавнего времени беспроводная передача данных организовывалась посредством установки шлюза между DALI и соответствующим беспроводным стандартом. Данный подход позволял не пересматривать основы, на которых базируется протокол DALI, преимущества и недостатки оставались прежними. Соответственно, обеспечивается совместимость с уже существующим оборудованием. Но возникает проблема — беспроводных стандартов много, придется выпускать для каждого из них свой шлюз. В итоге оборудование получается неоправданно дорогим и, к тому же, требует дополнительных знаний от специалистов по инсталляции систем «умного» света.

Поэтому в итоге организация DALI Alliance создала вариант протокола под названием DALI+, основанный на IP-сетях. Т.е. сигналы управления DALI передаются по IP-протоколу, для которого есть как проводные, так и беспроводные решения. При этом обеспечивается унификация оборудования для различных беспроводных технологий передачи информации. Это более совершенный вариант по сравнению с использованием специализированных шлюзов. Мало того, его применение способно значительно снизить затраты на обслуживание. Но пока оборудование DALI+ встречается крайне редко.

Протокол DALI для наружного освещения

Благодаря своим высоким характеристикам, протокол DALI нашел применение в системах управления уличными светильниками. С точки зрения реализации технологии, светодиодный уличный светильник — это такое же устройство DALI DT6. Как пользоваться системой управления, очень просто научить обслуживающий персонал, ранее имевший дело только с обычными светильниками. Но прокладывать пару проводов шины DALI к каждому светильнику нерационально, хотя иногда (например, когда светильники компактно установлены на придомовой территории) используют и такой вариант.

По ряду причин шина DALI, сигнал управления в которой передается по двум жилам пятижильного кабеля, в наружном освещении практически не применяется. Использование беспроводных технологий передачи данных может ограничиваться условиями использования радиочастотного спектра за пределами помещений. Тем не менее, возможность реализовать протокол DALI для наружного освещения без прокладки дополнительных кабелей все же имеется.

Известна технология PLC (Power Line Communication – связь по линии электропитания), обеспечивающая передачу данных по тем же проводам, по которым подводится электроэнергия. Команды управления передаются на светильник через PLC, затем преобразуются в блоке, расположенном в непосредственной близости от осветительного привода, в сигналы, поступающие на шину DALI. Недостатком PLC является то, что эта технология работает только в пределах одной питающей подстанции.

Также протокол DALI для наружного освещения может применяться совместно с LoRa. Напомним, что LoRa – это беспроводной протокол, предназначенный для передачи сигналов управления и мониторинга в системах «умного города». Его дальность действия в реальных условиях достигает 10 км. На светильник устанавливается модуль беспроводной связи LoRa, который преобразует команды управления в сигналы для шины DALI.

Модули LoRa с интерфейсом DALI, как правило, устанавливаются на уличные светильники посредством стандартных сокетов NEMA и Zhaga. Следует отметить, что в данном случае сокет Zhaga имеет определенные преимущества, т. к. он стандартизирован для протокола DALI. Но в нашей стране исторически так сложилось, что сокет NEMA имеет более широкое распространение.

Светодиодные драйверы со встроенной поддержкой LoRa, рано как и встроенной поддержкой PLC, пока не выпускают. И никто из известных производителей такое решение не анонсировал. Возможно причина в том, что рынок для подобных изделий, в отличие от драйверов с поддержкой DALI, будет очень мал. Поэтому в обозримом будущем протокол DALI для наружного освещения сохранится. Для уличных светильников будут выпускаться драйвера со встроенной поддержкой DALI. Эти драйвера будут соединяться с соответствующими коммуникационными модулями через шину DALI.

Перспективным вариантом является применение протокола DALI+ в уличном освещении, но пока оно сдерживается малой распространенностью соответствующего оборудования.

Выводы

Протокол DALI на протяжении всего времени использования зарекомендовал себя как гибкое и многофункциональное средство управления освещением. Существует несколько способов реализовать систему «умного света» на его основе, не прибегая к прокладке дополнительных кабелей. Несмотря на создание DALI+, можно предположить, что «классический» вариант шины на основе двух проводов еще долго будет применяться из-за простоты его применения. Но там, где требуются беспроводные коммуникации, DALI+ будет в ближайшее время наиболее предпочтительным вариантом.