IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB Ch 4 : Gestion de l'éclairage, bus DALI
1 / fonctions de gestion d'éclairage
2 / DALI : Présentation
3 / DALI : Le protocole
4 / Borne DALI pour le contrôleur 750-849
1 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB 1- Fonctions de gestion d'éclairage :
1 – Ce que dit la RT à propos de l'éclairage.
La norme NF 12464-1 définit les critères minimums à respecter pour l'éclairage des locaux, notamment professionnels.
Ces valeurs sont relatives : - Aux niveaux d'éclairement, - Aux risques d'éblouissement, - Aux variations de luminosité, - au rendu de la lumière.
La RT regroupe dans un chapitre dédié à l'éclairage un ensemble de préconisations visant à limiter les dépenses énergétiques dans le respect de la précédente norme.
2 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB
Exemple de préconisations : Éclairage des bureaux.
Niveaux minimaux d'éclairement en fonction de la tâche considérée :
Type de tâche Em (lx) Classement, transcription 300 Dessin industriel 750 CAO 500 Salles de réunion 500 Réception 390
3 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB
L’énergie consommée pour l'éclairage d'un local est donnée par la formule suivante :
C ECL=P ECL∗S∗T ECL
Consommation d'éclairage (local) Puissance Surface Durée 2 [W.h] d'éclairage [m ] D'éclairement installée [W/m2] [h]
T ECL=C 1∗T Enuit +C1∗C 34∗T Ejour
Durée d'éclairement Durée d'éclairement Durée De jour d'éclairement De nuitCoefficient de Coefficient de gestion gestion Coefficient d'accès à la lumière 4 Nicolas Néanne naturelle IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB
Pour calculer le flux lumineux nécessaire à un éclairement donné dans une pièce, on utilise la formule suivante :
A δ 1×δ 2 Φ=E× × U η Avec :
F : Flux lumineux total nécessaire à l'éclairement du local E : Éclairement souhaité A : Surface utile du local à éclairer d : Facteur de dépréciation des lampes et luminaires 1 d : Facteur d'empoussièrement des luminaires 2 h : Rendement du luminaire U : Utilance = coefficient dépendant de la géométrie du local, ainsi que de la couleur des parois
5 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB Agir sur la puissance installée P : ECL → En utilisant des technologies de lampes ayant une meilleure efficacité lumineuse :
L'efficacité lumineuse s'exprime en Lumen par Watt (lm/W). Le Lumen sert à exprimer le flux lumineux délivré par un luminaire.
Le lux et le lumen ont la particularité de prendre en compte la sensibilité de l'œil aux différentes longueurs d'ondes du spectre lumineux.
Ainsi, selon la technologie utilisée pour produire la lumière à partir de l'énergie électrique fournie à la lampe, l'efficacité lumineuse ressentie sera plus ou moins élevée selon que la lumière générée se situe dans une partie plus ou moins « sensible » (pour l'œil) du spectre.
P = Φ ECL Eff
6 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB
On peut donc agir sur P en choisissant des technologies de lampes ayant une ECL efficacité lumineuse élevée :
Efficacité T° de Durée de vie (lm/W) couleur (°K) (h) Lampes à Incandescenc 10 2700 1000 Filament e Hallogène 20 3000 3000 Lampes tubes 79/90 2700/6000 12000 fluorescentes Fluo 70 2700/4000 10000 compactes Lampes à SHP 125 1950 20000 décharge Iodure 85 3000/4000 12000 métallique LEDS 80 IRC > 80% 25000/100000
7 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB
8 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB
Agir sur le Coefficient C1 :
C1 : dispositif de gestion = 0,9 (inter) ou 0,8 (hor) ou 0,7 (dét.prés.)
→ ces coefficients peuvent se multiplier entre eux
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Agir sur le Coefficient C34 :
C34 : Prise en compte de l’apport en lumière naturelle
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C34 : Prise en compte de la lumière naturelle
→ inter : 0,6
→ gradation : 0,4
11 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB
INFLUENCE DE L’ALIMENTATION SELON CYCLE D’ALLUMAGE :
Durée de Vie Durée de Vie
Cycle : Ballast Ferro : Ballast HF : 12h 17000 23000 3h 14000 20000 1h 11000 16000
18/03/200412 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB BILAN ENERGETIQUE : +
BALLASTS HF +
GESTION CENTRALISEE LAMPES FLUO + BALLASTS Fe / Cu +
+ CONTRÔLE 15 W / m2 LUMIERE + DU JOUR 2700 H par AN +
DETCTION
PRESENCE
40 kw.h / m2 / an 30 kw.h / m2 / an 22 kw.h / m2 / an 18 kw.h / m2 / an 14 kw.h / m2 / an 13 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB Les différentes fonctions :
✔ ALLUMAGE / EXTINCTION
✔ GRADATION/MEMORISATION
✔ REGULATION EN FONCTION DES APPORTS DE LUMIERE NATURELLE
✔ AUTOMATISMES LIES A L ‘ OCCUPATION DES LOCAUX
✔ PROGRAMMATION TEMPORELLE
✔ ASSERVISSEMNENT A D‘AUTRES FONCTIONS DU BATIMENT
14 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB 2- DALI : présentation
DALI est la définition de l'interface numérique standardisée pour les ballasts électroniques. La norme DALI, couvrant tous les constructeurs, est fixée par la norme pour ballasts électroniques CEI 60929. L'association DALI AG
Digital Addressable Lighting Interface Activity Group
se charge de promouvoir cette nouvelle technologie et de coordonner les activités des différents constructeurs.
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HistoriqueHistorique :: Par le passé, les ballasts avec gradation étaient contrôlés par des interfaces analogiques 1-10V.
DSI (Digital Serial Interface) est un développement propriétaire de la société TRIDONIC.ATCO.
DALI (Digital Addressable Lighting Interface) est une évolution de DSI. L'initiative du développement a émané de fabriquants de ballasts reconnus, et a été consolidée par l'association DALI AG.
L'objectif : conception d’une technologie simple et économique, répondant aux contraintes de la gestion d'éclairage.
16 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB
Câblage 1-10V (avant...) :
230v
9 Contrôleurs 9 Câbles de commande 17 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB Câblage DALI :
230v
DALI
230v 1 Contrôleur
18 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB MembresMembres dede l'associationl'association DALIDALI AGAG ::
19 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB
PositionnementPositionnement dede DALIDALI dansdans lele bâtimentbâtiment ::
Ethernet
Bâtiments
KNX Etages ou parties de bâtiments
Pièces individuelles DALI
20 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB
CaractéristiquesCaractéristiques principalesprincipales dede DALIDALI ::
La norme DALI garantie l'interchangeabilité des produits de différents Constructeurs (ex : OSRAM, Philips...)
La communication et l'installation sont simplifiées autant que possible.
✔Données techniques : → Transmission série, 16 bits → Débit 1.2 kBit/s → Longueur des câbles, jusqu'à 300m → Topologie libre
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PrincipalesPrincipales possibilitéspossibilités offertesoffertes parpar DALIDALI ::
Câblage simple de l’interface de commande Pilotage par adresses individuelles, scènes ou groupes Pilotage simultané possible Pas de problème d'interférences Diagnostique étendu des états des ballasts et des lampes Recherche automatique des ballasts Gradation synchrone sur plusieurs ballasts Système avec intelligence locale
22 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB 3- Le protocole DALI
✔ Chiffres : → jusqu'à 64 ballasts individuels (adresses individuelles) → pouvant être intégrés dans 16 groupes (adresses de groupe) → avec jusqu'à 16 scènes (niveaux de lumière par scène)
✔ Fonctionnalités : → Adressage individuel des ballasts → Appartenance à des groupes → Niveaux de lumière prédéfinis dans des scènes → Vitesse de gradation prédéfinis pour chaque ballast → Niveau de lumière prédéfini en cas de rupture de liaison avec le bus → Niveau de lumière prédéfini à la mise sous tension
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• Principe des échanges sur un bus DALI :
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SupportSupport dede transmissiontransmission ::
Des câbles spécifiques ne sont pas nécessaires grâce au faible débit de transmission. Tout câble électrique à 5 conducteurs standard peut être utilisé. La section minimale des câbles à utiliser est dépendante de la longueur du réseau :
Longueur Section minimale L <100 m 0,5 mm2 100 m < L < 150 m 0,75 mm2 150 m< L 300 m 1,5 mm2
25 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB
→ Pas de polarité sur les fils « DALI » !
26 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB
TopologieTopologie dudu réseauréseau :: L’architecture du réseau DALI permet à la fois des topologies de type bus et étoile :
La combinaison de différentes topologies de réseaux est possible :
Les réseaux existants peuvent ainsi être étendus sans difficulté.
27 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB CodageCodage desdes SignauxSignaux ::
Les trames de commande circulant sur le bus sont des informations numériques. Les signaux ont les caractéristiques suivantes :
- transmission différentielle - Codage Manchester - Niveaux de tension 0/16V.
Relevé d'une trame DALI à l'oscilloscope
28 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB LesLes TramesTrames DALIDALI :: Le contrôleur envoie une requête vers le ballast, puis reçoit une réponse de celui-ci
La requête contient 19 bits : 1 bit de start + 1 octet d'adresse + 1 octet de donnée + 2 bits de stop Sa durée est 19 x 1 / 1200 = 15,83 ms
La réponse contient 11 bits : 1 bit de start + 1 octet de donnée + 2 bits de stop Sa durée est 11 x 1 / 1200 = 9,17 ms
Le bit de start correspond à 1 logique Les bits de stop correspondent à une inactivité (niveau haut)
START Adresse Données STOP
15,83 ms
29 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB
AdressageAdressage ::
L'espace adressable d'un contrôleur concerne 64 composants.
Chaque luminaire possède : → Une adresse individuelle (1 à 64) → Une adresse de Groupe (1 à 16)
Dans un groupe, les luminaires sont commandés identiquement, mais leurs états sont remontés individuellement.
L'adresse du luminaire est mémorisée dans le ballast qui mémorise aussi les réglages (scénarios).
Il y a un maximum de 16 scénarios par contrôleur
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✔ La structure de l'octet d'adresse est la suivante :
Y A5 A4 A3 A2 A1 A0 S
➢ Si Y='0' → Adressage individuel sur les bits A5....A0
➢ Si Y='1' → Adressage de groupe sur les bits A3....A0 ( dans ce cas : A5=A4='0')
➢ Si tous les bits sont à '1' → Adresse de diffusion (« broadcast ») : commande générale s'adressant à tous les ballasts présents sur la ligne.
Exercice :
- Écrire l'octet permettant de s'adresser individuellement au ballast n°55
- Écrire l'octet permettant de s'adresser au groupe de ballasts n°12
31 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB
✔ La structure de l'octet de données est la suivante :
Le bit de sélection S de l'octet d'adresse (cf page précédente) indique que : → la donnée qui suit est une valeur de variation si S='0' → la donnée qui suit est une instruction de commande si S='1'
Rq : Si l'octet d'adresse commence par 101 ou par 110, il s'agit d'une instruction de commande étendue spéciale.
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• Dans le cas où S = '0' :
la valeur de luminosité est codée par un nombre N compris entre 0 et 255 selaon la formule suivante :
N = 255/3 x log (P)
Où P est la puissance électrique désirée exprimée en millième de la puissance nominale du luminaire.
On pourra utiliser l'abaque suivant pour établir la correspondance →
Exercice :
- Écrire l'octet de donnée correspondant à une commande à 50% de la puissance nominale du luminaire
33 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB
• Dans le cas où S = '1' :
L'octet correspond à une commande prédéfinie dont voici quelques exemples :
- commande 0 : "OFF" commande qui permet l'extinction immédiate de la lampe
- commande 6 : "RECALL MIN LEVEL" commande qui permet le réglage de luminosité à la valeur minimale
- commandes 16 à 31 : "GO TO SCENE" commande qui permet d'obtenir le réglage mémorisé dans le scénario considéré (XXXX indique le numéro du scénario : 0 à 15)
- commandes 96 à 111 : "ADD TO GROUP" commande qui permet d'ajouter le ballast au groupe considéré (XXXX indique le numéro du groupe : 0 à 15)
- commande 146 : "QUERY LAMP FAILURE" commande qui demande si la lampe dont l'adresse est spécifiée présente un problème. La réponse sera "Yes" ou "No"
- L'octet de donnée d'une réponse est du type "Yes", "No", ou information 8 bits exemple : "Yes" commande
34 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB
Exercice :
Écrire la trame permettant l'appel de la scène n°2 pour l'ensemble des ballasts connectés au bus.
Représentez le chronogramme de la tension différentielle correspondante sur le bus. On prendra le front montant pour le '0' logique.
35 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB ComposantsComposants :: La norme DALI, qui couvre tous les constructeurs, garantit l'interchangeabilité et l'interopérabilité des équipements de différents fabricants. Exemples de composants DALI :
Interface de contrôle DALI
Ballast DALI Alim DALI
Contrôleur DALI Détecteur de présence DALI 36 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB
DALIDALI dansdans l'automatisationl'automatisation dudu bâtimentbâtiment ::
Protocole standard Ex : Ethernet TCP/IP ou LONWORKS WAGO I/O-System 750
Système de GTB
Autres sous sections Chauffage, Gestion ventilation, Stores .. conventionnelle air de la lumière conditionné . 37 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB LogicielsLogiciels :: Les constructeurs d'équipements fournissent leurs propres outils pour l'adressage et l'affectation logique des équipements dans le réseau. WAGO fournit son propre outil de configuration, pour l’installation et la configuration de ballasts DALI avec le WAGO-I/O-SYSTEM 750.
38 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB 4- DALI et le contrôleur Wago 750
Borne maître DALI : 750-647
La bibliothèque « DALI_647_02.lib » permet d'exploiter facilement les possibilités offertes par le bus DALI sur les contrôleurs Wago 750-xxx.
39 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB
GGestion du bus DALI sur cible Wago 750-849 :
40 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB
41 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB
La bibliothèque « DALI_647_02.lib » défini les types structurés suivants :
Ballast
Multicapteur (présence + luminosité) Multicapteur + télécommande IR
42 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB
→ Fonction Télérupteur :
Variable type Rôle
→ Fonction Interrupteur :
43 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB
→ Gradateur 1 bouton :
Variable type Rôle
→ Gradateur 2 boutons :
44 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB
→ Envoi de valeur :
Variable type Rôle
45 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB
Bibliothèque DALI_647_SensorType1_02.lib :
→ Multi capteur - type 1 :
Variable type Rôle
46 Nicolas Néanne IUT de Toulon 4 – Gestion de l'éclairage, bus DALI UE2D-ARB
Bibliothèque DALI_647_SensorType2_02.lib :
→ Multi capteur - type 2 :
Variable type Rôle
47 Nicolas Néanne IUT de Toulon 5 – EnOcean UE2D-ARB Ch 5 : EnOcean, communications sans fils et sans piles...
1 / Concept
2 / Quelques Produits
3 / EnOcean & Wago 750-849
48 Nicolas Néanne IUT de Toulon 5 – EnOcean UE2D-ARB 1 – Le Concept EnOcean.
EnOcean est une technologie sans fil et sans pile basée sur des émetteurs radio à très faible consommation. Les émetteurs puisent leur énergie dans l’environnement : cellules photovoltaïques, interrupteur piézo-électrique.
● Quelques données Techniques :
✔Fréquence : 868.3 MHz ✔Puissance à l’émission : 10mW ✔Identifiant UNIQUE, sur 32 bits, fixé en usine pourchaque émetteur ✔Trame de données très courtes ✔Faible rayonnement électromagnétique (100 fois moins qu’un téléphone mobile) ✔Portée : 100m en champ libre, 30m placo, 20m brique
49 Nicolas Néanne IUT de Toulon 5 – EnOcean UE2D-ARB
Avantages :
✔Installation aisée : libre positionnement des capteurs ✔Réduction de la pollution : Pas de fil, pas de saleté, pas de pile (et donc pas d’élimination des piles) ✔Économies d’énergie ✔Avantages au niveau coût ✔Flexibilité et confort ✔Simplicité de commande
50 Nicolas Néanne IUT de Toulon 5 – EnOcean UE2D-ARB Structrure d'une Trame :
Identifiant enocean 32 bits Champ de contrôle d'erreur
Etat : entre autres, compteur de répétitions
51 Nicolas Néanne IUT de Toulon 5 – EnOcean UE2D-ARB Structrure d'une Trame (suite) :
Le type de télégramme radio :
→ 0xA5 : « 4BS Telegram » = donnée sur 4 octets (4 bytes sensor)
→ 0xD5 : « 1BS Telegram » = donnée capteur sur 1 octet
→ 0xF6 : « RPS Telegram » = données booléennes sur 1 octet
L'identifiant inclue une fonction et un type, qui, en complément du champ RORG identifie précisément le comportement de l'équipement et permet son interopérabilité/interchangeabilité avec d'autres produits proposés par d'autres fabricants. 52 Nicolas Néanne IUT de Toulon 5 – EnOcean UE2D-ARB Les fonctions de base (FUNC) :
53 Nicolas Néanne IUT de Toulon 5 – EnOcean UE2D-ARB
Type de dispositif (TYPE)
54 Nicolas Néanne IUT de Toulon 5 – EnOcean UE2D-ARB
Exemples de profils (RORG + FUNC +TYPE)
55 Nicolas Néanne IUT de Toulon 5 – EnOcean UE2D-ARB
Exemples de profils (RORG + FUNC +TYPE)
56 Nicolas Néanne IUT de Toulon 5 – EnOcean UE2D-ARB 2 – Quelques Produits.
Emetteurs : Gamme d’interrupteurs, Contacts magnétique, Détecteur de présence, régulateurs, télécommandes...
57 Nicolas Néanne IUT de Toulon 5 – EnOcean UE2D-ARB 3 – Communications EnOcean avec le contrôleur Wago.
WAGO a développé une borne intégrant directement le récepteur EnOcean couplé à une antenne, afin que le contrôleur puisse recevoir les informations de produits EnOcean :
Borne 750-642 :
58 Nicolas Néanne IUT de Toulon 5 – EnOcean UE2D-ARB
Des bibliothèques facilitent la mise en œuvre de ce protocole EnOcean en proposant des fonctions de réception et d'identification de divers composants.
Exemples :
→ Mise en service du module récepteur :
Variable type Rôle
59 Nicolas Néanne IUT de Toulon 5 – EnOcean UE2D-ARB
→ Récupération de l'ID d'un double bouton poussoir :
Variable type Rôle
60 Nicolas Néanne IUT de Toulon 5 – EnOcean UE2D-ARB
→ Lecture de l'état du bouton poussoir :
Variable type Rôle
61 Nicolas Néanne IUT de Toulon 5 – EnOcean UE2D-ARB
→ Lecture d'un multicapteur luminosité/présence :
Variable type Rôle
62 Nicolas Néanne