Точне співпадіння
Пошук в заголовках
Пошук за змістом
Пошук в записах
Пошук в сторінках
Вхід для дилерів

Сучасні протоколи управління світлом — як можливість економії часу і коштів

Сучасні протоколи управління світлом — як можливість економії часу і коштів

Близько 90% інформації про навколишній 
світ людина отримує за допомогою зору —
найважливішого з усіх органів чуттів.

В індустрії розваг використовується цілий спектр різноманітних протоколів управління світлом. Причому питання вибору конкретного протоколу часто пояснюється не стільки його технологічними перевагами, скільки низкою суб’єктивних причин: обмеженнями існуючої керуючої консолі, пульта управління, видом використовуваного обладнання, сформованими уподобаннями та звичками.


Що сьогодні (в 21 столітті) в основному застосовується в якості керуючої системи в театрах, палацах культури, концертних залах? Це регулятор РТМ (регулятор театральний механічний) або, в кращому випадку, аналоговий пульт типу «СУТО 60/120/240» (системи управління театральним освітленням). Якщо встановлено «СУТО», то в тиристорні шафи ШРН, ШНЦ й вибірковий комутаційний щит і т.д., до «СУТО» «специ» радять прикупити та поставити демультиплексор DMX сигналу, щоб керувати всім з одного пульта, статичними і динамічними приладами, якщо такі є.

modern-lighting-control-protocols-01

Що сьогодні в основному встановлено в культурно-розважальних закладах в якості статичного освітлення?

modern-lighting-control-protocols-2

Устаткування яке морально, і фізично застаріло вже давно, років так 20 тому. Лампи типу ПШ, КМ, КГМ для приладів знайти можна насилу. Силові блоки для шаф ШРН не ремонтуються. Усі будівництва культурно-мистецьких закладів, театрів, концертних майданчиків, палаців культури, філармоній і т.д. були завершені в 80-тих роках 20 століття. І після 90-х років ніде (практично) реконструкцій не було. За рідкісним виключенням. Але і в тих закладах, яким пощастило, встановлювалося не саме сучасне обладнання на той час. У кращому випадку пульт з протоколом DMX512, голови, сканери …
Але все змінюється, технології йдуть, або летять вперед.
Так з чого ж почати реконструкцію системи постановочного освітлення?
Починати необхідно з проектування системи управління освітленням і детальної розробки системи управління з перспективою на майбутнє.
А для правильного вибору системи управління давайте розберемося з сучасними протоколами управління світлом і тенденціями в системах управління світлом.

Найбільш значимі протоколи управління світлом. Переваги і недоліки.

Аналогові протоколи

modern-lighting-control-protocols-03Аналогові протоколи — найстаріша форма управління світлом, але вона до цих пір широко застосовується, в основному завдяки своїй простоті. Управління силою світла за допомогою зміни напруги — один з найперших і простих методів, закріплений в міжнародному стандарті ANSI E1.3 — 2001. Найвідомішим з них є протокол 0-10 Вольт. При аналоговому управлінні для кожного каналу використовується окремий провід. Це швидкий, гнучкий і досить надійний спосіб, тому що будь-яка несправність в ланцюзі легко виявляється за допомогою вольтметра.
Недоліком аналогового підходу при управлінні десятками і, тим більш, сотнями освітлювальних приладів є велика кількість ліній управління, що робить даний метод непридатним для складних систем з декількома сотнями освітлювальних приладів. Система стає занадто дорогою. Крім того, в ній важко проводити діагностику і усувати несправності.
Другий недолік пов’язаний з загасанням сигналу на довгих лініях.

Мультиплексні протоколи

Мультиплексні протоколи — як пошук способу об’єднання декількох керуючих каналів в одному проводі. Існує два типи таких протоколів: аналоговий мультиплексний і цифровий мультиплексний. Серед перших розробників мультиплексних протоколів — компанія Strand Lighting — протокол D54 і компанія ADB — протокол S20. Недолік Аналогових мультиплексних протоколів — інтерференція, що викликає мерехтіння джерел світла.

Інтерференція хвиль — явище накладення двох або більше когерентних хвиль, в результаті в одних місцях спостерігається посилення результуючої хвилі, а в інших місцях послаблення.

Протокол DALI

Стандарт DALI був розроблений як продовження аналогового інтерфейсу AVC 1-10 В. Це відкритий стандарт для люмінесцентних ламп з баластом. В кінці 2009 р стандарт був розширений. Зокрема з’явилася можливість управління світлодіодними інсталяціями. Протокол передбачає передачу даних по двох лініях.

Переваги DALI:
— управління 64 пристроями по одній шині;
— на одному просторі можна утворювати до 16 варіантів сцен;
— керуючі дроти підключаються до баласту або схемою управління безпосередньо, що спрощує підключення, коли є багато зон або груп.
У стандарті DALI використовується шифрування із застосуванням коду Манчестер для корекції помилок. Гранична швидкість передачі становить 1200 бод. Максимальна довжина сегмента складає 300 м для кабелю перетином 1,5 мм 2, 150 м для кабелю з площею перетину 0,75 мм 2, 100 м для кабелю 0,5 мм 2.
Незабаром протокол буде затребуваний у багатьох нових проектах.

Протокол DMX512

Огляд цифрових інтерфейсів почнемо з протоколу DMX512, який є плодом зусиль комітету USITT Інститут Театральних технологій США (United States Institute of Theatre Technology). В основі протоколу DMX512 лежить інтерфейс EIA 485. DMX512 подорожувати передачу даних для 512 цифрових каналів по одному кабелю.

Використання витої пари проводів (стандарт RS485) дозволяє забезпечити високу ступінь захисту від електричної інтерференції. У 1990 протокол DMX512 зазнав кілька важливих змін і De Facto став стандартом галузі (і до сьогодні все нове обладнання обов’язково перевіряється на сумісність з DMX512). Фізичним середовищем передачі даних DMX512 є кабель, що відповідає стандарту EIA-485 (RS-485) і складається з однієї або двох кручених пар, поміщених в оплітку та екранованих фольгою. В даний час друга кручена пара задіюється рідко, але в майбутньому розвиток стандарту передбачає все більш активне її використання для цілей управління і діагностики пристроїв. Максимально віддалена від передавального пристрою точка кабелю повинна бути термінована резистором для запобігання ефекту віддзеркалення сигналу. Опір термінуючого резистора підбирається у відповідності з хвильовим опором лінії. За стандартом в одну лінію DMX512 може бути включено до 32 пристроїв, а сама лінія зв’язку може бути довжиною до 1 км. Для підвищення надійності передачі сигналів по лінії DMX512 можуть використовуватися підсилювачі сигналу. Лінії передачі DMX512 мають слабку перешкодозахищеність, тому їх прокладка поблизу силових кабелів небажана. Пристрої DMX512 допускають адресацію групи приладів з сумарним числом каналів до 512. При необхідності розширення системи DMX (якщо пристроїв більше, ніж 512) потрібно створити структуру з багатопортовим контролером-перехідником. DMX512 є асинхронним протоколом. Це означає, що будь-який фрейм може бути посланий в будь-який момент, коли лінія не зайнята. Швидкість обміну по лінії DMX512 становить 250 кбіт/с.

modern-lighting-control-protocols-04

Основні переваги протоколу DMX512:

— основа протоколу — інтерфейс EIA485;
— простота виконання;
— висока надійність;
— невисока вартість елементної бази.

Недолік цього протоколу управління світлом полягає в тому, що він спочатку створювався для управління диммерами. Тому в протоколі DMX512 передбачалася передача даних тільки в одну сторону — від пульта до приладів. Сьогодні сучасні прилади стали складними в порівнянні з диммерами, та відповідно багаторазово ускладнилося завдання їх діагностики. Помилки можуть виникати вже на стадії присвоєння DMX-адреси й установки режимів роботи обладнання. Протокол DMX512 цілком можна застосувати для багатьох завдань управління освітленням. Завдяки простоті та відносній дешевизні реалізації в сьогоденні,  даний протокол знайшов широке застосування, наприклад, в галузі управління світлодіодними світильниками. У новій версії протоколу DMX512/2000, робота над якою йде повним ходом, будуть додані типи роз’ємів, захист від високої напруги на сигнальних висновках і вирішені проблеми на шині землі. Можливо, буде дозволена двостороння передача.

Протоколи двостороннього обміну даними

Серед безлічі двонапрямлених протоколів управління освітленням міжнародне визнання отримали:
· Digital Addressable Lighting Interface (DALI)
· Remote Device Management (RDM)
· Architecture for Control Networks (ACN)

Протокол RDM

Даний протокол є модернізацією протоколу DMX512. RDM (Remote Device Management) був розроблений ESTA (Entertainment Services & Technology Association). Офіційний номер цього стандарту — ANSI E1.20. Він працює через той же кабель DMX512, але підтримує двосторонню комунікацію між керуючим пристроєм і обладнанням. Це дає відразу дві важливі переваги.

По-перше, RDM дозволяє діагностувати стан приладів. Прожектор з протоколом RDM розпізнається пультом, як тільки його підключають до живлячої і керуючої мережі. А це вже є прямою вказівкою на те, що прилад отримує електроенергію і керуючі сигнали. Прожектор може передати на керуючий пульт інформацію про свій стан: споживаний струм, робоча температура, час роботи, напруга в мережі, індекс передачі кольору. Можливе конфігурування, моніторинг статусу, управління RDM-пристроями. І все це відбувається, не заважаючи основній роботі стандартних DMX-пристроїв, які не підтримують RDM.

По-друге, протокол RDM дає можливість віддалено задавати стартові DMX-адреси в приладах. Для великих інсталяцій це дозволяє істотно прискорити прописування освітлювальних приладів.
Багато виробників вже випускають прилади з протоколом RDM.

Протокол RDM мають наступні переваги:
— можливість встановлювати базову адресу світильника. Це прискорює установку освітлювальних приладів і позбавляє від необхідності присвоювати DMX адреси вручну;
— оновлення програмного забезпечення через інтерфейс RS485;
— можливість створення DMX систем з підтримкою Ethernet (протоколу ACN і т.д.);
— управління окремими пристроями або групою;
— одночасне управління всіма пристроями в мережі;
— відсутність інтерференції за рахунок простої структури даних;
— передача статусних повідомлень (наприклад, про збій) від одного, декількох або всіх пристроїв в мережі;
— автоматичне розпізнавання освітлювальних приладів;
— простий принцип утворення груп світильників;
— автоматичне затемнення всіх приладів у відповідності з обраною сценою;
— елементи інтелектуальної системи (індивідуальну адресу, розбиття на групи, передустановлені сцени, час згасання і т.д.);
— більш низька вартість системи при більшому функціоналі в порівнянні з аналоговим управлінням 0-10 В.
У перспективі ANSI E1.20 стандарт може стати основним для систем освітлення.

Ethernet-протоколи

Оскільки кількість приладів в великих освітлювальних системах збільшується з кожним днем, з’явилася потреба зняти будь-які обмеження щодо кількості каналів. Одним із способів вирішення проблеми є використання Ethernet-протоколів, які дозволяють через один кабель керувати кількома потоками даних (Universes) по 512 каналів в кожному.
Вирішити проблему управління приладами за допомогою технології Ethernet намагалися багато виробників: Компанія Strand розробила протокол ShowNet, ETC — EtcNet II, Artistic Licence — ArtNet.
Сьогодні протокол ArtNet підтримує безліч компаній, таких як ADB, Avab, Jands Electronics, High End Systems, Martin, Robe та інші.

Протокол IP-системи

Багато сучасних пристроїв обмінюються даними через інтернет. Поступово ця технологія проникає та в системи освітлення.
Переваги використання протоколів TCP/IP:
— низька вартість інфраструктури;
— масштабованість — можливість з’єднання практично нескінченної кількості мереж;
— сумісність з мережевими та інтернет-протоколами дозволяє керувати освітленням дистанційно;
— простота конфігурування;
— висока швидкість передачі;
— стійкість до появи помилок.

На теперішній час йде розробка мережевого протоколу для управління освітлювальними системами по IP-мережі ACN (Аrchitecture for control networks E1.17). Протокол є надбудовою UDP/IP. Зв’язок здійснюється за стандартними лініями Ethernet або Wi-Fi. Протокол ACN є повністю двонаправленим. Кожен пристрій має унікальний ідентифікаційний номер, за яким контролер розпізнає підключені пристрої. Крім того, до кожного пристрою додається файл з описом всіх можливостей джерела світла. Таким чином, контролер зможе управляти світильниками, які з’являться в майбутньому.

Сама ідея створити стандартний протокол, що зміг би керувати будь-яким театральним устаткуванням (світлом, звуком, відео та навіть сценічною механікою) просто чудова. Поки він недостатньо поширений.
Для переходу з DMX512 на ACN розроблений проміжний протокол DMX-over-ACN (Streaming ACN, або BSR E1.31).