DALI: цифрово управление на осветлението от А до Я

DALI от А до Я: това е комуникационен протокол за управление на драйвери. Шина, формат на кадрите, адресиране, групи и сцени, DALI-2, типове устройства, кабелиране, въвеждане в експлоатация и разлика между протокол и метод на димиране.
DALI: цифрово управление на осветлението от А до Я

AI генерирана илюстрация — примерна обстановка.

Какво е DALI

DALI (Digital Addressable Lighting Interface) е цифров комуникационен протокол за управление на осветление, описан в серията стандарти IEC 62386. Той определя само как се предава командата: електрическите нива на шината, формата на съобщенията, адресите и значенията на командите. Как драйверът после променя светлината (понижава тока на светодиодите или го прекъсва с висока честота) е негова вътрешна работа и не е част от протокола. Всяко осветително тяло има собствен адрес и може да отговаря на запитвания: състояние, повреда на лампата, наработени часове.

Протокол, метод на димиране и интерфейс не са едно и също

В разговорите често се смесват три отделни неща:

ПонятиеВъпросът, на който отговаряПримери
Метод на димиранеКак драйверът променя светлинатаПонижаване на постоянния ток; широчинно-импулсна модулация (PWM) на тока на светодиодите; прекъсване на синусоидата на 230 V при нажежаеми лампи
Аналогов интерфейс за управлениеКакво напрежение или ток носи командата1–10 V (често наричан „0–10 V“); фазово управление на мрежовото напрежение; Push-DIM (бутон към мрежата на драйвера)
Цифров протоколКакви съобщения се разменятDALI, DSI (по-стар, без адресиране), DMX512 (еднопосочен, за сцена), KNX и др.

DALI е от третия ред. Драйвер с DALI вход може вътрешно да ползва PWM или регулиране на тока, и протоколът е съвсем същият. Затова DALI не се сравнява с „фазовото димиране“ като равностоен метод: фазовото управление е начин да се подаде команда по мрежовите проводници, а DALI е език за такива команди.

Основни понятия

  • Control gear — драйвер или баласт на осветителното тяло. Изпълнява командите.
  • Control device — управляващо устройство: бутон, датчик за присъствие, датчик за светлина, контролер.
  • Application controller — устройство, което решава логиката (кога и какво да се включи).
  • Bus power supply — захранващ блок на самата шина.
  • Линия — един DALI сегмент с до 64 драйвера и свои управляващи устройства.

Физическа шина

Два проводника без полярност. Логическата „1“ е високо ниво на шината, а „0“ — късо съединение, което захранващият блок ограничава.

ПараметърСтойност
Номинално ниво на шинатаоколо 16 V (високо 9,5–22,5 V, ниско −6,5…+6,5 V)
Скорост1200 bit/s
КодиранеManchester
Ток на шинатадо 250 mA (типично захранващите блокове дават 160–250 mA); всеки драйвер потребява до 2 mA
Спад на напрежениетоне повече от 2 V между захранването и най-далечното устройство

Ниската скорост позволява дълги линии. Допустимата дължина следва от спада на напрежението: при кабел 1,5 mm² типично до около 300 m, при по-малко сечение — по-малко.

Кабелиране

  • Може да се ползва обикновен кабел за 230 V (например петжилен, двете свободни жили за DALI). Шината не е SELV: изолацията ѝ е като на силов кабел, затова може да е в общ кабел или канал с мрежовото напрежение.
  • Топология: линия, звезда или дърво, свободна смес.
  • Затворен пръстен не се прави.
  • Терминатор не е нужен.
  • Всеки драйвер си има собствено захранване 230 V. Шината не захранва лампите.

Кадри

Кадърът към драйвер (forward frame) е 19 бита: стартов бит, 8 бита адрес, 8 бита данни, 2 стопови бита. Отговорът (backward frame) е 11 бита: стартов бит, 8 бита данни, 2 стопови. В DALI-2 за управляващите устройства има и по-дълги кадри (16, 24 и 25 бита). Байтът за адрес е във вида YAAAAAAS:

  • 0AAAAAAS — кратък адрес (0–63);
  • 100AAAAS — група (0–15);
  • 1111111S — всички устройства на линията (broadcast);
  • бит S определя дали байтът за данни е ниво на яркост (S=0) или команда (S=1).

Адресиране

Драйверът се доставя без кратък адрес. При въвеждане в експлоатация контролерът обикновено ползва случаен 24-битов „дълъг адрес“ (random address) и с търсене намира всеки драйвер, като му дава кратък адрес. После тези адреси се свързват с мястото на всяко тяло по плана (идентификация чрез мигане). Управляващите устройства имат собствен адресен механизъм: всяко е с кратък адрес, а един уред може да има няколко инстанции (например датчик за присъствие плюс датчик за светлина).

Яркост

Нивото е 8-битово: 0 е изключено, 1–254 са нива, 255 (MASK) е служебна стойност. Кривата на димиране е логаритмична: ниво 1 съответства на 0,1 % светлина, ниво 254 — на 100 %. Така равномерна стъпка на ниво изглежда като равномерна промяна за окото. За всеки драйвер се задават минимално и максимално ниво. Времето на плавна промяна (fade time) е от 0,7 s до около 90 s, а fade rate е скоростта на промяна при стъпково димиране.

Групи и сцени

Драйверът може да е член на няколко от 16-те групи. За всяка от 16-те сцени пази по едно ниво. Команда „сцена 5“ към група, към отделен адрес или към цялата линия довежда всички свързани драйвери до записаното им ниво. Една команда сменя атмосферата в помещението.

Команди

  • Директно задаване на ниво (DAPC, direct arc power control).
  • Изкл., вкл. на последно или максимално ниво, нагоре, надолу.
  • Извикване на сцена.
  • Запитвания: състояние, ниво, грешка на лампата, захранване, тип устройство, версия.
  • Конфигурация: групи, сцени, минимум, максимум, fade time.

DALI и DALI-2

Първата версия добре описваше драйверите, но не и устройствата за вход (бутони, датчици). DALI-2 (части IEC 62386-101, 102, 103 и серията 300) добавя:

  • по-точно описание на драйверите (part 102) и на управляващите устройства (part 103);
  • отделни части за устройства за вход: бутон (301), абсолютен вход (302), датчик за присъствие (303), датчик за светлина (304);
  • работа на няколко управляващи устройства едновременно (multi-master) с откриване на сблъсъци;
  • по-добра съвместимост между производителите, защото тестовете са по-строги.

Драйвери по първата версия и по DALI-2 могат да са на една линия. Какво поддържа всяко устройство, се проверява от документацията му.

Типове устройства (Device Types)

ТипПредназначение
DT0Флуоресцентни лампи
DT1Аварийно осветление със собствена батерия и автоматични проверки
DT6LED модули
DT7Превключване (релеен изход)
DT8Управление на цвят: цветна температура (Tc), RGB(W), xy

DT8 позволява променливо бяло и цветно осветление по същата двупроводна линия.

D4i

D4i е разширение за драйвери, вградени в самото осветително тяло. Добавя стандартизирано захранване за датчици и стандартен достъп до данни за тялото: енергия, наработени часове, температура, серийни номера. Улеснява подмяната на датчици без нова кабелна връзка.

Въвеждане в експлоатация

  1. Прокарване на шината и проверка на кабелите (без пръстен, без късо съединение).
  2. Включване на мрежовото захранване на драйверите и на шината.
  3. Автоматично търсене и раздаване на кратки адреси.
  4. Идентификация с мигане и свързване на адреса с мястото на тялото.
  5. Групиране по помещения и функции.
  6. Задаване на сцени, минимуми, максимуми и времена на промяна.
  7. Свързване на бутони и датчици с групи и сцени.
  8. Запис на конфигурацията и резервно копие на проекта.

Аналогови и фазови интерфейси за сравнение

ИнтерфейсВидКакво носиАдресиране и обратна връзка
1–10 V (често „0–10 V“)Аналогов, отделна двойка проводнициПостоянно напрежение; драйверът го чете като нивоНяма; един канал управлява всички драйвери на него
Фазово управление (leading/trailing edge)Електрически, по силовите проводнициЧаст от синусоидата на 230 V се прекъсваНяма; нужна е съвместимост между димер и драйвер, особено при LED
Push-DIMБутон към мрежовия вход на драйвераКратко и дълго натисканеНяма
DSIЦифров, по-старНива без адресиНяма
DMX512Цифров, RS-485, 250 kbit/s, 512 каналаНива за сцена и ефектиАдресиране по канал, обикновено без обратна връзка
DALIЦифров, двупроводна шинаКоманди и отговориАдреси, групи, сцени и обратна връзка

Интеграция

  • KNX — DALI шлюз превежда групи и сцени на KNX към една или няколко DALI линии.
  • BACnet и Modbus — шлюзове позволяват надзор и график от система за управление на сградата.
  • Умен дом — някои контролери представят групите като обикновени лампи.

Типични проблеми

  • Затворен пръстен на шината.
  • Надвишен ток на шината, защото са включени повече устройства, отколкото захранването издържа.
  • Голям спад на напрежението на дълга линия с малко сечение.
  • Два драйвера с един и същ кратък адрес след подмяна без пренастройка.
  • Устройства за вход от DALI-2 на линия, чийто контролер не поддържа multi-master.
  • Липса на резервно копие на конфигурацията.

Кога се избира DALI

Когато осветлението се групира по функции, а не по електрически кръгове, когато са нужни сцени, регулиране по дневна светлина и обратна връзка за повреди. Недостатъкът е необходимостта от адресиране и въвеждане в експлоатация. В нови сгради DALI-2 е подходяща отправна точка, а в по-стари инсталации често се запазва вече положената шина и се сменят само драйверите.