Протокол управления освещением DAli в умном доме

Современные технологии позволяют автоматически управлять в доме такими процессами, как освещение, климат-контроль, охрана с помощью настенной панели, пульта или мобильного телефона. Система DALI (Digital Addressable Lighting Interface) контролирует осветительные приборы. Протокол управления освещением DALI в умном доме доступен для моделей всех производителей.

История создания

После создания интерфейса DSI потребовалось разработать протокол диммирования, заменяющего аналоговый 1-10B.

Этапы создания:

1. 1998 г. – начало проектных работ по цифровому интерфейсу для освещения.
2. 1999 г. – появление первых вариантов оборудования на базе разработанного управляющего интерфейса.
3. 2002 г. – о DALI говорится в международном стандарте IEC 60929. Став популярным среди пользователей, протокол расширили. В IEC 62386 акцентировано внимание на цифровом формате протокола.
4. К 2011 г. 55% устройств, выпускаемых в Европе, поддерживали протокол DALI.
5. Конец 2014 г. – представлена вторая версия стандарта IEC 62386.

С момента возникновения идеи создания цифрового протокола работу вокруг него контролировала группа компаний, называемая Activity Group DALI.

Функции:

• сертификация и испытание новинок на рынке товаров для освещения;
• расширение сферы использования протокола DALI-2.

Состав инициативной группы постоянно менялся.

Производители, состоявшие в Activity Group:

• Osram;
• Erco;
• Philips;
• Tridonic;
• Helvar и другие.

В 2017 году группа получила новое название – Digital Illumination Interface Alliance (DiiA).

Принцип работы протокола DALI

DALI базируется на принципах взаимозаменяемости и независимости. Система направлена на совершенствование управления освещением. Ее задача – контроль нагрузки в сети и регулировка работы осветительных приборов на объекте.

Сеть не предназначена для бытовых приборов: пылесосов, чайников, телевизоров. Но DALI возможно интегрировать с иными автоматизированными системами умного дома. Тогда любимый проектор Sony VPL-GTZ1 можно настроить на одновременное включение с Art-светильником в гостинной.

Координация работы устройства происходит на основе команд. Они состоят из адреса прибора и необходимого закодированного действия.

Разновидности команд:

• для конкретного устройства;
• отдельной группы;
• всех приборов сети.

В систему DALI входят контроллеры (индикаторы различных типов, выключатели) и подчиненные приборы (драйвера, диммеры, светодиодные светильники, релейные модули). Монтаж системы облегчит использование аппаратно-программной платформы ардуино.

Виды светильников, подходящих для стандарта DALI:

• встраиваемые;
• трековые;
• подвесные;
• потолочные;
• накладные;
• настенные и другие.

Главное условие – соблюдение требований протокола. Например, для кухни в стиле хай-тек отлично подойдет подвесной светильник Dali SP1 испанского бренда Crystal Lux.

Описание и технически характеристики

Для точного описания объектов важны технические характеристики.

Информация по протоколу DALI:

• сетевое напряжение от 16 до 18 В, поддерживается блоком питания из расчета: один прибор на линию;
• верхняя граница силы тока – 250 мА;
• скорость передачи информации – 1200 бит/с;
• протяженность шины не более 300 м, в зависимости от диаметра провода;
• к одной шине допустимо подсоединение 64 приборов;
• возможно скомплектовать до 16 групп и 16 сцен из подключенных устройств.

При монтаже сети применяют кабель с 4 или 5 жилами, две из которых использует линия DALI (CCW, KIT).

Основные особенности

Отличие DALI от подобных систем состоит в обратной связи от осветительных приборов к контролирующим устройствам. В усложненных конструкциях возможно считывание информации о степени заряда аккумуляторных батарей или состоянии лампочки накаливания.

Характеристики, составляющие основу протокола:

1. Простота подключения DALI. Нет потребности в выделении отдельных проводов для управления устройствами в сети. Применяя двухпроводной кабель, все источники света подсоединяются к шине, которая выполняет функции питания, контроля, отключения приборов.
2. Легкость в использовании. Системе не требуются дополнительные настройки.
3. Универсальность. Сеть устройств может состоять из одного светильника с подключенным датчиком движения, а может объединять несколько шин DALI, интегрируясь в умный дом.
4. Гибкость. Протокол позволяет менять расположение устройств без дополнительного монтажа системы и протягивания новой электропроводки.
5. Энергосбережение. Оптимизация расхода электроэнергии достигается путем установки датчиков движения или уровня освещенности, использования графиков включения источников освещения.

DALI имеет свой логотип. Использовать его имеют право члены рабочей группы, выпускающие продукцию в соответствии с протоколом DALI. Нанесенная маркировка свидетельствует о полном соответствии устройств требованиям стандарта и говорит о возможности их использования совместно с другими приборами этого бренда.

Преимущества

Пользователи DALI положительно оценивают работу системы в повседневной жизни.

Среди достоинств они отмечают:

доступность;

гибкость управления освещением – отдельными устройствами, группами или шинами;

простая интеграция в иные автоматизированные системы здания;

легкость подсоединения устройств – с помощью двух проводов, не соблюдая полярность;

нет привязки к конкретной топологии сети;

отсутствие центрального контроллера;

возможность работы недалеко от силовых линий с защитой от их непредвиденного подсоединения;

к одной системе DALI может подключаться до 64 различных устройств, для большего количества требуются роутеры;

не нуждается в экранировании;

двусторонний обмен данными между контроллером и лампами накаливания, в отличие от протокола DMX, позволяет проводить постоянный мониторинг состояния источников света;

возможность использования в помещениях разного размера;

разнообразие вариантов применения: промышленные здания, офисы, предприятия общепита, культурно-массовые объекты, жилые помещения.

Шумы высокого уровня не оказывают на систему негативного воздействия.

Недостатки

Единственным негативным фактором, препятствующим распространению системы управления освещением DALI, считается высокая цена контроллеров.

Поставщики оборудования предоставляют значительные скидки системным интеграторам. Они, в свою очередь, не снижают розничную стоимость товара, а получают дополнительные доходы.

Программное обеспечение

Для настройки и пусконаладочных работ системы управлением освещения DALI используют программное обеспечение DALI Simple Configurator.

Цели программы:

• поиск устройств при первоначальном сборе линии;
• проверка установленного оборудования;
• настройка параметров, программирование адресов, объединение осветительных приборов в группы, формирование сцен;
• регулировка индикаторов;
• контроль исправности линии DALI, обнаружение обрывов или замыканий в сети.

Программное обеспечение можно скачать в интернете бесплатно, но лучше использовать лицензированные программы.

Инициализация новых светильников

При монтаже шины DALI каждому светильнику присваивается короткий адрес в диапазоне от 1 до 63. Новые устройства реагируют лишь на общие команды. Управлять ими индивидуально можно только после процедуры инициализации, созданием коротких адресов.

Этапы инициализации:

1. Передача от контроллера широковещательной команды INITIALISE два раза подряд. Все подключенные к линии устройства перейдут в режим инициализации.
2. Для всех светильников дважды передается команда RANDOMISE с перерывом не более 100 мс. Приборы сами присваивают себе новые случайные адреса.
3. Контроллер отправляет значение случайного адреса тремя сообщениями по 8 бит каждое. Передается широковещательная команда COMPARE.
4. Наличие ответного сигнала свидетельствует, что в шине имеются осветительные приборы с меньшими адресами. Контроллер уменьшает запрашиваемый адрес, пока устройства не прекратят реагировать на запрос.
5. Если контроллер не получает ответа на запрос, адрес автоматически возрастает на единицу. Так выявляется осветительный прибор с минимальным случайным адресом.
6. Контроллер присваивает выявленному светильнику короткий адрес и выводит его из последующего поиска командой WITHRAW.
7. Процесс поиска продолжается по аналогии с описанным выше. Задается следующий по порядку адрес.

Когда процедура инициализации завершена, запускается общая команда TERMINATE, переводящая устройства в рабочий режим.

Настройка

Требуемые параметры системы сохраняются в энергонезависимой памяти диммеров. Распространено подключение периферийных устройств через микроконтроллер Arduino.

Возможные настройки:

• короткий адрес прибора (от 0 до 63);
• яркость освещения при переходе в аварийный режим (от 0 до 254);
• яркость при включении электричества (от 0 до 254);
• подключение к группе (от 0 до 15);
• сценарии освещения (от 0 до 15);
• установка наименьшего и наибольшего уровня яркости (от 0 до 254);
• скорость изменения яркости.

Управляемые светильники могут включаться во все группы одновременно либо участвовать во всех сценах в соответствии со схемой линии.

Гибкое управление освещением

Регулирование освещения на основе интерфейса DALI совместимо с иными автоматизированными управляющими системами помещения через шлюзы.

Устройства программируются с помощью сообщений, состоящих из адреса и команды. Они отправляются конкретному светильнику, группе устройств или всем приборам линии.

Стандарт DALI позволяет спроектировать гибкую схему управления освещением. Формирование групп устройств и назначение сценариев упрощает монтаж сети, дает возможность создания персональной системы освещения под конкретного заказчика. Это важно для жилых зданий, оформления декораций театральной сцены, подсветки улиц.

Требования к линии DALI 

Условий для бесперебойного функционирования линии DALI немного. Они касаются составных элементов сети.

Требования:

1. Источник питания. Блок питания позволяет соединить приборы в сети без внешней подпитки.
2. Устройства. Одна шина предназначена для 64 приборов, среди которых драйверы, преобразователи, реле и другие устройства, соответствующие стандарту.
3. Контроллер (коммутаторы, датчики, ИК-приемники, шлюзы). Например, при монтаже сети устанавливают контроллер DDBC120-DALI-V4.

Простейшая шина состоит из блока питания, люстры и светорегулятора. Инструкции по установке приборов содержатся в соответствующих руководствах пользователя, с которыми можно ознакомиться на официальных сайтах производителей.