Применение протокола RDM в архитектурной подсветке

Современные светодизайнеры все активнее используют динамические эффекты. По этой причине возродился интерес к протоколу DMX512. Данный протокол изначально имел серьезный недостаток – передача информации была только в одном направлении. RDM (Remote Device Management – удаленное управление устройством) представляет собой дальнейшее развитие DMX512, где уже имеется передача данных от светильников к контроллеру.

DMX512 стал, наверное, первым цифровым протоколом управления освещением, нашедшим широкое применение. Он был разработан в 1986 г., мы сейчас пользуемся версией протокола от 1990 г. Для сравнения, стандарт DALI был выпущен в 2002 году. Тем не менее, когда речь идет об архитектурной подсветке зданий, авторы проектов по-прежнему довольно часто отдают предпочтение DMX512 перед DALI. Почему они выбирают более старую технологию?

Одна из причин этого, что называется, лежит на поверхности. Контроллер DMX512 способен управлять 512 каналами. В то время, как DALI подразумевает управление с одного контроллера не более чем 64 исполнительными устройствами. Здесь надо понимать, что «канал» в DMX512 не всегда тождественен «исполнительному устройству» в протоколе DALI. Но если взять частный случай, а именно, монохромные диммируемые светильники, то данные понятия совпадают. Предел в 64 устройства на контроллер в DALI теоретически можно преодолеть, но для этого придется устанавливать дополнительное дорогостоящее оборудование, сложное в настройке. Соответственно, сложные визуальные образы на фасаде можно создать именно с помощью DMX512, протокол DALI для этого малопригоден. Кроме ограничения по количеству устройств, у протокола DALI есть и некоторые другие недостатки.

Скорость передачи информации

DMX512 базируется на промышленном интерфейсе RS-485. Конструкция кабеля для него строго регламентирована. На концах линий устанавливаются резисторы, предотвращающие отражение сигнала. Скорость передачи данных составляет 250 кбит/с. Команды всем 512 устройствам передаются за 0,023 с. Это позволяет обновлять картинку с частотой до 44 кадров в секунду. Для сравнения, в кинематографе картинка обновляется с частотой 24 кадра в секунду, и при этом уже обеспечивается плавность движения.

Преимуществом DALI является отсутствие каких-либо требований к линии передачи информации. Но скорость передачи при этом очень малая – всего 1,2 кбит/с, т. е. приблизительно в 200 раз меньше, чем у DMX512. Отсутствие резисторов на концах линии дополнительно снижает реальную скорость передачи. В итоге за одну секунду по шине DALI можно передать не более 40 команд. Если передаются команды всем 64 исполнительным устройствам, это займет чуть более 1,5 с. Частота обновления будет меньше 1 кадра в секунду. Понятно, что для динамических эффектов это не подходит. Собственно, протокол DALI для таких применений изначально и не был предназначен. Его сфера применения – жилые помещения и офисы. В фасадном освещении он хорошо подходит для создания статичных или медленно меняющихся визуальных образов.

Другие важные преимущества DMX512

Даже если нет необходимости реализовать динамичные эффекты (как, например, в Акрополе, г. Афины), протокол DMX512 имеет и некоторые другие преимущества применительно к архитектурной подсветке. Для него стандартизирован разъем XLR. Это – прочный, надежный соединитель, выпускаемый в том числе и с защитой от пыли и влаги. Соответственно, можно быстро заменить на фасаде светильник от одного производителя на светильник от другого. В 2008 г. стандарт на DMX512 допустил также использование разъемов RJ45. Применительно к протоколу DALI разъемы никак не стандартизированы.

В качестве контроллера DMX512 может использоваться обычный настольный компьютер. К разъему USB подключается специальный блок, оснащенный разъемом XLR. Функции контроллера реализуются в реальном масштабе времени с помощью установленного на настольный компьютер специального программного обеспечения. Применительно к DALI такое решение теоретически тоже должно существовать. Но в реальности оборудование DALI может управляться только со специализированного контроллера. Настольный компьютер используется лишь для настройки исполнительных устройств и загрузки программного обеспечения в контроллер. Согласитесь, гораздо удобнее настраивать архитектурную подсветку крупного объекта на настольном компьютере в реальном масштабе времени, чем периодически загружать программу в контроллер и уже потом смотреть, что получится.

По мнению автора статьи, коммерческих решений, позволяющих управлять через шину DALI светильниками напрямую с настольного компьютера, не существует потому, что они не могут быть сертифицированы организацией DiiA, занимающейся развитием протокола. А без логотипа DALI, гарантирующего совместимость с другим оборудованием, такие программы и переходники USB-DALI вряд ли кто будет покупать.

Главный недостаток DMX512

В протоколе DMX512 не предусмотрена передача данных в направлении от светильника к контроллеру. При этом данная функция есть в DALI. Изначально DMX512 разрабатывался для сценического освещения, оборудование там более-менее на виду. Когда стали его приспосабливать к архитектурному освещению, возникла необходимость контроля состояния светильников, расположенных в труднодоступных местах. Для этого было предложено расширение RDM.

Принцип работы RDM

В DMX512 используется принцип асинхронной передачи данных. Начало пакета данных обозначается так называемым «разрывом», который представляет собой передачу логического нуля на протяжении промежутка больше заданного. После «разрыва» могут быть переданы до 513 слотов по одному байту каждый. В первом слоте по умолчанию размещается стартовый код 0x00. Остальные слоты, которых может быть до 512, содержат в себе информацию о командах для конкретных каналов. Номер канала определяется положением команды в пакете.

Информация RDM добавляется в поток данных DMX512 следующим образом. В начало информационного пакета вместо последовательность 0x00 ставится 0xСС. Оборудование без поддержки RDM такие пакеты просто игнорирует. А для устройств, поддерживающих RDM последовательность 0xСС является указанием, что происходит передача дополнительной информации.

Все устройства RDM имеют уникальный идентификатор UID, состоящий из кода производителя и кода прибора. После запуска системы «умного света» контроллер по определенному алгоритму опрашивает светильники, имеющие поддержку RDM и составляет их список.

Во избежание конфликтов устройств, передача информации от светильника контроллеру возможна только в том случае, если контроллер передает устройству соответствующую команду. В заданный момент времени может передавать данные только один светильник из вселенной DMX. На момент передачи данных светильником контроллер временно перестает передавать данные в линию.

Также в RDM возможна широковещательная передача данных по всем светильникам вселенной DMX или же по светильникам определенного производителя. В этом режиме (за исключением обнаружения светильников с поддержкой RDM) светильники не могут передавать информацию.

Новые возможности

Помимо передачи данных о состоянии светильника, RDM предусматривает и другие дополнительные функции, в том числе:

• дистанционную установку адреса светильника (изначально в DMX512 это делалось DIP-переключателями, расположенными непосредственно на светильнике);
• автоматическая настройка подключения добавленного в систему светильника по принципу Plug-and-Play;
• загрузка в контроллер данных о светильнике, записанные в его память;
• автоматическое обновление программного обеспечения светильника через линию DMX512.

Следует иметь в виду, что протокол RDM работает поверх DMX512. Отсюда следует, что любая RDM-система является одновременно и системой DMX512. При этом обеспечивается возможность работы в одной сети (согласно терминологии DMX – в одной вселенной) одновременно оборудования с поддержкой протокола RDM и без его поддержки. В то же время, для реализации RDM на линиях должны быть установлены DMX-сплиттеры, поддерживающие двунаправленную передачу данных. Если же подключить RDM-устройства к старому контроллеру DMX512, не поддерживающему расширения протокола, то они должны выполнять свои функции, кроме тех, которые связаны с RDM.

В Дубае реализованы несколько проектов освещения небоскребов и других крупных зданий с использованием RDM. В них используется контроль температуры светильников, что особенно актуально в климатических условиях данного региона. При обнаружении чрезмерного нагрева светильников они дополнительно диммируются во избежание перегрузок. В итоге такой подход позволяет увеличить срок службы светильников вплоть до 100 тыс. часов.

В том случае, если речь идет о светодиодной ленте, где изменение температуры является нетривиальной задачей, применяются недорогие декодеры DMX512, где функции RDM сводятся к возможности дистанционной установки адреса устройства.

Выводы

Протокол DMX512 пришел в архитектуру из шоу-бизнеса. Изначально он был задуман таким образом, чтобы пользователям не приходилось глубоко изучать технические вопросы. Это позволяет ездить на гастроли с музыкальной группой или театром одному сотруднику, занимающемуся как художественной, так и технической частью световых эффектов. Во всем мире, в том числе и в нашей стране, подготовлено большое количество специалистов, умеющих пользоваться аппаратурой DMX512. Поэтому альтернативы для реализации динамичных световых эффектов на фасадах зданий, особенно когда речь идет о значительной творческой составляющей, ему пока нет. Использование протокола RDM позволяет добавить в DMX512 новые функции, необходимые для систем архитектурной подсветки. Совместимость RDM с прежним вариантом DMX512 позволяет осуществлять модернизацию «умного» освещения без полной замены оборудования. В общем, это тот случай, когда простое, проверенное временем решение оказывается наиболее эффективным.

Источник: Алексей Васильев