BERAUD Florian
CLEMENT Pierre BTS Électrotechnique FAIOLA Nicolas
VERDIYAN Thomas
Projet technique industriel
Salle de démonstration pour éclairage intelligent
Lycée Antonin Artaud
Session 2011
SOMMAIRE
Présentation du projet...3
Cahier des charges...4
Synoptique du système...4
Tâches effectuées...5
Choix du matériel...6
Éclairage fluorescent...6
Choix des tubes fluorescents...6
Choix des ballasts électroniques...6
Compteur d'énergie...6
Capteur de luminosité DALUX...6
Lampes halogènes...7
Lampe halogène TBT...7
Choix des lampes et des spots...7
Choix de l'alimentation électronique...7
Protection contre la foudre...7
Lampe à décharge...8
Choix du projecteur...8
Ballast pour lampe à décharge...8
Choix du ballast électronique...8
Relais DALI RM...9
LEDs...10
Différentes technologies de LEDs blanches...10
Barrette de LEDs...10
Alimentation des LEDs...11
Support des LEDs...11
DAREL...11
Détecteur de présence...11
Automate AELSYS...12
Prises de courant...12
Boitiers annexes...12
Choix d'un boitier pour l'OPTOTRONIC et le DALUX...12
Choix d'un boitier pour le détecteur de présence et le DAREL...12
Liste du matériel...13
Schémas électriques...14
Partie coffret...14
Partie hors coffret...15
Norme 60929...16
Configuration des éléments DALI...18
Programmation...19
LEDs...19
Projecteur...21
Lampes Halogènes...22
Tubes fluorescents...24
Essais...26
LEDs...26
Projecteur...27
Lampes Halogènes...28
Mesures à la sortie du ballast électronique des lampes halogènes...28
Tubes fluorescents...30
Système à 100%...31
Annexes...32
Différents types de lampes actuellement utilisées dans l’éclairage :...32
Plans d'implantation...33
Implantation générale ...33
Coffret électrique ...34
Boitier des lampes halogènes et du ballast ...35
Boitier du détecteur de présence et Darel ...36
Boitier de l'alimentation des leds et du Dalux ...37
Projecteur...38
Photos du système...39
Présentation du projet
Dans le bâtiment, l’éclairage est reconnu pour avoir un impact conséquent sur l’environnement : dans le tertiaire, il peut représenter jusqu'à 40 % des consommations électriques.
Il faut souligner que 60 % de ces consommations pourraient être économisées
grâce à des technologies simples et économiques qui répondent aux contraintes de la gestion d'éclairage, en combinant la commande et le réglage de celui-ci en fonction de l’intensité de la lumière naturelle, de la présence de personnes, des horaires...
Le protocole DALI entre un contrôleur et des luminaires est une de ces
technologies. Il permet une gestion optimale de l’éclairage par l'intermédiaire d'un bus appelé ligne DALI. L’allumage, l’extinction et la variation de l’éclairage sont commandés via cette ligne.
Afin de sensibiliser ses clients à l'intérêt de «l’éclairage intelligent» par l’utilisation du protocole DALI, la société AELSYS souhaite étudier une mise en œuvre de ce type d’éclairage, à but de démonstration. Ainsi les clients pourront juger par eux-mêmes:
– de la facilité d’intégration du matériel d’éclairage apportée par le réseau DALI
– de la polyvalence des sources de lumière commandables par DALI
– du confort apporté par ce type d’installation
– des économies d’énergie résultantes, liées à l’utilisation d’alimentations électroniques, et surtout à une programmation adaptée aux lieux et à leurs utilisations, intégrant la prise en compte des informations des capteurs (présence, luminosité...).
Cahier des charges
CLEMENT Pierre
La salle de démonstration sera organisée en plusieurs zones lumineuses:
• éclairage principal, dont le but sera de réaliser un éclairage circadien, asservi à la luminosité ambiante, constitué par:
• Deux réglettes intégrant un tube fluorescent 14W, l'un de couleur blanc chaud et l'autre de couleur blanc froid, chacun associé à son propre ballast DALI
• un capteur de luminosité DALUX
La commande de cet éclairage sera réalisée en fonction des informations en provenance du capteur de luminosité DALUX.
• éclairage local, sur une zone précise. L’allumage de cette zone ne sera autorisé que pendant des plages horaires définies par un seuil de luminosité (DALUX). Cet éclairage sera constitué d'un projecteur (lampe à décharge) 150W, commandé par un relais DALI.
La commande de cet éclairage sera réalisée en fonction des informations en provenance du capteur de luminosité DALUX.
• éclairage «décoratif», lorsqu’une présence sera détectée, mettant en valeur une «œuvre d’art». Il comprendra 6 spots halogènes 12V/50W, réalisant un éclairage alternatif qui permettra:
• une attractivité par modification dynamique de l’éclairage et réalisation de zones d’ombres mouvantes
• une consommation électrique réduite par rapport à un éclairage fixe ou les halogènes seraient constamment allumés
• une préservation de l’ «œuvre d’art», puisque le flux lumineux cumulé reçu sera réduit par rapport à un éclairage fixe
La commande de cet éclairage sera réalisée en fonction des informations en provenance du capteur de présence relié au DAREL.
• éclairage local «circonstanciel», cet éclairage sera réalisé par une barrette de LED RVB rigide réalisant des scénarios dynamiques.
Un interrupteur (ou bouton poussoir) relié par un DAREL à l’automate DALI permettra de sélectionner deux modes de fonctionnement différents.
A noter toutefois que ces éclairages ne seront utilisés que pendant des plages horaires
«d’ouverture».
Un relais, commandé par une éventuelle centrale d’alarme, (et pouvant être dans cette démonstration remplacé par un interrupteur) connectera/déconnectera le bus DALI, ce qui montrera l’intérêt de la fonctionnalité «valeur par défaut» de la norme DALI, qui impose à tous les éclairages une valeur prédéfinie (éclairage maximal) lorsque le bus est absent.
Synoptique du système
Tâches effectuées
BERAUD Florian
- réception du matériel
- réalisation du dossier technique
- choix du projecteur (catalogue OSRAM) - choix du relais DALI sur le site Tridonic
- essai du projecteur (tension, courant, facteur de puissance)
- choix d'un relais de puissance pour alimenter le projecteur (oscillogramme du courant du projecteur à la mise sous tension et à la coupure)
- réalisation du schéma électrique (folio 2) sous XRelais - réalisation du plan d'implantation du projecteur - installation du matériel au mur
- étude la norme IEC 60929 et en faire une synthèse - réalisation du plan d'implantation générale sous Autocad - programmation du projecteur
CLEMENT Pierre
- réception du matériel
- rédaction du cahier des charges actualisé
- choix des lampes fluorescentes (catalogue OSRAM) - choix des ballasts DALI (catalogue OSRAM)
- choix du compteur d'énergie sur le site Hager - étude du capteur de luminosité (DALUX) - rédaction de la liste complète du matériel - choix du coffret sur le site Radiospares
- essai des lampes fluorescentes avec le ballast (touche DIM, tension, courant, fréquence de découpage, facteur de puissance)
- réalisation du schéma électrique (folio 1) avec repérage des conducteurs sous XRelais
- mise à jour la liste du matériel - installation du matériel au mur
- réalisation du support pour les lampes halogènes et l'alimentation - programmation générale et des tubes fluorescents
FAIOLA Nicolas
- réception du matériel
- choix des lampes halogènes sur le site Radiospares
- choix de l'alimentation DALI des lampes (catalogue OSRAM) - choix du parafoudre sur le site Hager
- étude de l'implantation des composants sur la grille
- essai des lampes halogènes + alimentation (touche DIM, tension, courant, fréquence de découpage, facteur de puissance)
- étude la norme IEC 60929 et en faire une synthèse - réalisation du schéma d'implantation en coffret
- réalisation du support pour les lampes halogènes et l'alimentation - programmation des lampes halogènes
VERDIYAN Thomas
- réception du matériel
- choix des modules LED et accessoires (catalogue OSRAM) - choix de l'alimentation (catalogue OSRAM)
- étude du DAREL
- choix du détecteur de présence compatible DAREL
- choix d'une boîte (alimentation et DALUX) le site Radiospares
- choix d'une boîte (détecteur de présence et DAREL) le site Radiospares - installation du matériel au mur
- installation du détecteur de présence et du DAREL dans le boitier choisi - installation de l'alimentation et du DALUX dans le boitier choisi
- réalisation des scénarios de programmation générale
Choix du matériel
CLEMENT Pierre
Éclairage fluorescent
Choix des tubes fluorescents
Pour faire le choix des tubes fluorescents il faut tenir compte de l'indice de rendu de couleur (IRC) et de la température de couleur voulue : ces deux indices sont représentés par un numéro à 3 chiffres standards pour toutes les marques:
• le premier chiffre est l'IRC
• les 2 autres correspondent à la température de couleur
Pour le premier tube, le cahier des charges définit un tube 14W de couleur blanc chaud.
D'après le catalogue Osram, la couleur la plus chaude est le blanc doré avec un numéro 827 (IRC: 8 et T°c: 27 2700 Kelvins)→
Avec ce numéro on trouve un tube LUMILUX® INTERNA T5 HE HR 14W Ø16mm-Culot G5 Référence: 4050300645919
Pour le deuxième tube, le cahier des charges définit un tube 14W de couleur blanc froid.
D'après le catalogue Osram la couleur la plus froide est le blanc SKYWHITE avec un numéro 880 (IRC: 8 et T°c: 80 8000 Kelvins)→
Avec ce numéro on trouve un tube LUMILUX® SKYWHITHE T5 HE HR 14W Ø16mm-Culot G5 Référence: 4050300225009
Choix des ballasts électroniques
Pour ce choix il suffit de prendre un ballast électronique compatible DALI permettant d'alimenter un tube de 14W avec un tension d'entrée 220-240V.
D'après le catalogue Osram, le plus petit convient très bien qui est un QUICKTRONIC®
INTELLIGENT GRADABLE avec interface DALI®: QTi DALI 1x14/24/220-240 DIM Référence: 4050300870380
Compteur d'énergie
D'après le catalogue HAGER (2010) deux choix sont possibles pour un compteur d'énergie monophasé simple tarif: un compteur 32A et un 63A. Le compteur 32 ampères suffirait mais on a choisi de mettre le compteur de 63 ampères car nous disposions de celui-ci en stock.
Référence: EC 150
Capteur de luminosité DALUX
DALUX fournit aux automates AELSYS la valeur de la luminosité ambiante, mesurée en lux, et codée entre 0 et 250 selon la valeur des paramètres de configuration décrits ci-dessous.
DALUX est utilisé exclusivement :
• soit connecté directement sur le réseau DALI pour utilisation avec les automates AELSYS gérant l’interface DALI (CP64_DLX, CP64_DLXS, …)
• soit connecté sur l’interface « capteur » des automates DMX AELSYS (CP_DMXP, …) DALUX utilise une seule adresse DALI, configurable entre 0 et 63, selon la procédure
d'installation automatique, ou la procédure d'installation unique, définies par la norme DALI Il utilise 2 paramètres, configurables à partir des automates AELSYS CP64_DLX, CP64_DLXS, CP_DMXP, permettant de sélectionner son mode de fonctionnement, selon la table suivante :
• le premier paramètre sert à régler la plage de mesure et se configure avec un numéro compris entre 0 et 34 ce qui permet de choisir une résolution plus ou moins grande.
• le second paramètre sert à régler la sensibilité, il se configure avec un numéro compris entre 0 et 100 ce qui permet d'augmenter ou de diminuer l'amplitude de la sortie. Sa valeur par défaut est 50
FAIOLA Nicolas
Lampes halogènes
La famille des lampes halogènes est assez diversifiée, Il existe deux grandes familles : TBT (très basse tension, 12 v) et basse tension (230V). Les lampes halogènes consomment moins et éclairent mieux que les lampes à incandescences. Elles sont utilisées pour l'éclairage d'une zone précise (miroir de salle de bain, bureau, plan de travail de cuisine, etc.)
La technologie IRC (Infra Red Coating), basée sur le principe de la récupération de chaleur, permet même à certaines ampoules halogènes de générer une économie de 30% tout en offrant une lumière éclatante. Autre gain appréciable: une durée de vie de 5000 heures, soit 2,5 fois plus qu’une ampoule halogène classique et 5 fois plus qu’une ampoule incandescente Lampe halogène TBT
Elle consomme moins que l'halogène basse tension et offre en un meilleur rendement : sa lumière est plus puissante à énergie consommée équivalente. Elle est utilisée pour les
éclairages ponctuels. La technologie IRC (Infra Red Coating) existe pour les lampes halogènes TBT et permet de générer 70% d’économie d’énergie. Les lampes halogènes de modèle
OSRAM sont de technologie IRC. On note également que les lampes halogènes de marque Philips sont dotées d'une technologie Ecoboost et Xenon pour l'économie de l'énergie Choix des lampes et des spots
Dans le cahier des charges du projet , on nous impose d'utiliser des lampes halogènes de 12v et 50 W. On choisit sur le site Radiospares, des lampes halogènes de 12 v et 50 w avec dichroïques fermé, de référence H 63218F, de fabriquant ORBITEC et de code commande 171-2928. Ces lampes ont un culot de GY6,35. Sur le même site il suffit de trouver un spot qui est compatible pour des lampes de culot GY,35 : on choisira un support de marque ORBITEC, de référence H4653 et de code de commande 171-2625
Choix de l'alimentation électronique
Le choix s'est fait sur le catalogue OSRAM. L'alimentation doit être compatible avec le système DALI, doit délivrer une puissance de 150 W pour les 3 lampes halogènes, doit avoir une
tension de sortie de 12 v : on choisit Halotronic Hti DALI 150/220-240 DIM
Protection contre la foudre
Il faut évaluer le risque lié au site par la relation E= Ng(1+BT +HT+d), par exemple : Ng = densité de foudroiement Bouches du Rhône = 2,7→
BT= longueur de la ligne aérienne entre le transformateur et l'installation 0 (enterré) → HT = nature du réseau haute tension sous terrain = 0→
d = situation de la ligne aérienne BT et du bâtiment entouré de structure = 0→ d'où E = 2,7
Il faut ensuite évaluer le risque lié au récepteur à protéger R= S+C+I, par exemple S = sensibilité du matériel aux surtensions 2 →
C = coût du matériel 2 →
I = incidence de l'indisponibilité du matériel 3 → d'où R = 7 Il faut se référer au tableau
Imax E =< 1 1 < E < 4 E >= 4 R = 8 ou 9 30 - 40 kA 65 kA 65 kA R = 6 ou 7 15 kA 30 - 40 kA 65 kA
R =< 5 15 kA 15 kA 30 - 40 kA
Pour trouver Imax = 30-40 KA
Il faut donc un parafoudre qui a un courant maximal de décharge de 30-40 KA L'installation est monophasée avec schéma de liaison à la terre de type TT.
BERAUD Florian
Lampe à décharge
Une lampe à décharge est constituée d'un tube ou d'une ampoule en verre remplie de gaz (argon, xénon, néon, etc.) ou de vapeur métallique (mercure, sodium thallium, etc.), au travers duquel on fait passer un courant électrique, il s'en suit une production de photons, donc de lumière. Certains types de lampes à décharge ont une lumière directement visible, d'autres nécessitent un temps d'amorçage avant de produit leur flux lumineux maximal.
Les lampes à décharge sont classées en deux grandes familles :
- les lampes à décharge à basse pression telles que les lampes fluorescentes rectilignes, lampes fluocompactes, lampes à économie d'énergie
- les lampes à décharge à haute pression telles que les lampes à vapeur de sodium haute pression, lampes aux halogénures métalliques, lampes à vapeur de mercure.
Choix du projecteur
Il faut un projecteur symétrique pour un meilleur rendu de luminosité et utilisable en
extérieur. Le projecteur est alimenté en 230V, 50HZ avec une puissance nominale de 150W et un bon indice de rendu des couleurs.
Le choix se fait sur le e-catalogue OSRAM : HALODIUM II TS 150W NDL SYM équipé d'une lampe HQI-TS Excellence de 150W et d'un ballast conventionnel.
Cette lampe est du type halogénures métalliques.
Ballast pour lampe à décharge
Le ballast électromagnétique
Le ballast électromagnétique (appelé aussi "inductif" ou "conventionnel") est essentiellement constitué d'un bobinage. Il doit être associé à un « amorceur » pour provoquer l’allumage de la lampes. Le facteur de puissance étant relativement bas (cos f = 0,5), il faut ajouter un
condensateur de compensation.
Le ballast électronique
Le ballast électronique pour lampe à décharge à haute pression présente certains avantages par rapport au ballast électromagnétique :
• il réduit l'influence de la fluctuation de la tension et augmente la durée de vie des lampes (15 à 20%)
• il diminue le clignotement des lampes à décharge, ce qui atténue la fatigue visuelle provoquée par la lampe
• il améliore considérablement le facteur de puissance
• il est moins lourd et encombrant, et se monte plus facilement.
Choix du ballast électronique
Le choix du ballast doit être approprié au type et à la puissance de la lampe. Il faut donc un ballast compatible avec la lampe choisie (halogénures métalliques) ayant une tension nominale de 230V et une puissance de 150W. Il n'existe pas de ballast compatible avec DALI.
Le choix se fait sur le e-catalogue OSRAM : Pti 150/220-240 S
Il faudra donc démonter le ballast conventionnel du projecteur choisi pour le remplacer par ce ballast électronique.
ballast conventionnel
+ condensateur de compensation ballast électronique (après remplacement)
L'essai ci-contre montre l'allure du courant dans le ballast électronique, avant et après extinction de la lampe. On constate que la valeur crête est voisine de 2,5A
Relais DALI RM
Ce relais est nécessaire pour piloter le projecteur à partir de l'automate AELSYS via le bus DALI. Le choix se fait donc sur le e-catalogue Tridonic-Atco : Dali RM est un relais compact, son pouvoir de coupure est 4A sous 250V~ (charge résistive) : il peut être utilisé pour piloter un contacteur standard via le bus DALI.
Les charges ne doivent pas être connectés directement à la RM DALI. La charge doit toujours être activée via un contacteur externe. La charge maximale qui peut être reliée à la RM DALI est la charge d'une bobine du contacteur.
Contacteur
Le fabricant du DALI RM préconise l'utilisation d'un contacteur. Il faut un contacteur en 230V, fréquence de 50/60hz avec 2 pôles de puissance.
Le choix se fait sur le e-catalogue HAGER : ES220
Pour simplifier le câblage, ce contacteur sera intégré au projecteur, de même que le DALI RM.
VERDIYAN Thomas
LEDs
La LED est un composant optoélectronique, c'est-à-dire, un composant électronique qui émet de la lumière.
La LED est composée d'un semi-conducteur ayant deux régions de conductivité différentes, l'une de type p (forte densité de trou) et l'autre de type n (forte densité d'électrons) et d'une région de recombinaison.
Lors de la mise sous tension, les trous et les électrons se recombinent en donnant naissance à un photon.
Les LEDs étaient principalement utilisées pour réaliser des voyants lumineux tel que des témoins de veille, de la signalisation, en raison de leur tension d'alimentation adaptée à l'électronique et de leur longue durée de vie. Mais grâce aux progrès techniques récents, elles peuvent maintenant aussi servir à éclairer.
Différentes technologies de LEDs blanches
Au cours de ces dernières années, le processus de fabrication de LEDs blanches a évolué sans cesse tant sur la qualité du matériaux que sur sa mise en œuvre.
Aujourd'hui, la LED blanche, celle ayant son émission lumineuse la plus proche du soleil, peut s'obtenir des manières suivantes:
– Reconstitution RGB
– LED bleue + phosphore jaune
– LED bleue + multiples phosphores
– LED UV + phosphore RGB
– Méthode de Schuber
La technologie de LEDs RGB consiste à mélanger les trois couleurs primaires, c'est-à-dire le rouge, le vert et le bleu.
Le pilotage des 3 sources peut être toutefois délicat dans le sens où l'on doit mélanger des radiations vertes, rouges et bleues avec des proportions bien précises afin d'obtenir le meilleur blanc possible.
Cette technologie présente deux gros avantages, avec notamment une bonne efficacité
lumineuse mais aussi une possible variation de l'intensité lumineuse permettant ainsi d'obtenir la température de couleur souhaitée. Un IRC de 80 peut être atteint en utilisant 3 types de LEDs soigneusement sélectionnées.
Cependant les couleurs ne vieillissent pas de la même manière, ce qui peut provoquer un changement de qualité de la lumière blanche au cours du temps.
Cette méthode sera probablement la plus utilisée à long terme.
Barrette de LEDs
Nous avons choisi dans le catalogue OSRAM, le module LM01M-RGB-B7 de la gamme LINEARlight Colormix, qui a comme caractéristiques techniques :
– couleurs: rouge, vert, bleu
– nombre de LEDs par module: 30
– flux lumineux: 91 lumens
– tension d'alimentation: 24V continu
– puissance nominale: 8,3 W
– courant total: 345mA
On choisit aussi un connecteur d'alimentation LM-4PIN qui a comme caractéristiques:
– tension maximale: 25 V
– courant maximum: 3 A
– section: 0,14mm²
– longueur: 500mm Alimentation des LEDs
La barrette de LED doit être alimentée en 24V continu. Or, ayant une tension d' alimentation de 230 volt alternatif, nous devons mettre un convertisseur-contrôleur, compatible DALI afin d'alimenter correctement les LEDs. Dans le catalogue OSRAM, le seul variateur répondant au besoin est de la gamme OPTOTRONIC: OT DALI 25/220-240/24 avec les caractéristiques suivantes:
– tension admissible: 198 à 254 V
– fréquence: 0/50/60 Hz
– puissance: 25 W Support des LEDs
On choisit un capot translucide pour éviter l'éblouissement Le module LEDs a une dimension de 450x11,5x3,65mm On choisit le LT-H047-P qui est clair translucide
DAREL
DAREL est un détecteur qui informe les automates AELSYS sur la présence ou l'absence de tension électrique aux bornes de deux conducteurs. Il peut être aussi utilisé en détecteur d'état relais, cela signifie qu'il détecte si le relais est en état ON ou OFF, ce qui lui permet d'interfacer de très nombreux capteurs du marché avec les automates AELSYS.
DAREL est paramétrable à partir des automates AELSYS, avec modes de fonctionnement :
– détection d'état
– détection d'impulsion
– détection appui court, appui long
– détection incrémentale, avec modulo ou écrêtage
– détection incrémentale, décrémentale, avec modulo ou écrêtage DAREL existe sous 2 versions :
– DAREL-100/240, pour toute tension continue, ou alternative secteur 230Vac ou 110Vac
– DAREL-5/60, pour toute tension continue ou alternative de 5V à 60V.
DAREL étant compatible DALI, il peut être branché en n'importe quel point d'un réseau DALI, et occupe alors 1 adresse DALI.
Détecteur de présence
Le détecteur de présence doit être compatible DAREL et de type mural afin de faciliter l'implantation dans un boitier. Nous avons donc choisi, sur le site internet du fournisseur radiospare, le détecteur de présence ayant la référence 377-6491 et les caractéristiques suivante:
– capacité de commutation :8A
– détection: micro-onde
– montage: mural
– plage: 30 mètres
– temporisation: 15 secondes à 30 minutes
– tension d'utilisation: 220 à 240 volts continu ou alternatif
Le détecteur de présence choisi délivre une tension d'utilisation de 220 à 240 volts. Pour que son information soit transmise sur le bus DALI, on utilise un DAREL-100/240
Automate AELSYS
Nous avons choisi le CP64_DLX qui est un automate / programmateur DALI interactif avec l'environnement. Cela signifie qu'il peut piloter l'intensité de la lumière à l'aide de détecteur de présence, capteur de luminosité ou autre.
Ces principales caractéristiques techniques sont:
– Adaptation automatique de scénarios lumineux en fonction de l'environnement
– Asservissement de l'intensité lumineuse
– Gestion de 64 unités DALI, répartissables en 16 groupes
– Programmateur journalier, hebdomadaire, lunaire et annuel intégré
– Programmation logicielle possible
Prises de courant
Il nous faut 3 prises de courant bipolaires avec présence de la terre qui se monteront sur rail oméga dans le coffret électrique. Ces prises permettront d'alimenter l'automate AELSYS, de brancher un ordinateur portable, d'alimenter un oscilloscope... On choisit des prises de marque Hager, de référence SN216.
Boitiers annexes
Choix d'un boitier pour l'OPTOTRONIC et le DALUX
Ce boitier devra contenir l'alimentation OPTOTRONIC qui a comme dimension : 167x42x31mm Afin de ne pas avoir de problème de maniabilité on doit prendre un boitier plus grand. Il y a un grand nombre de possibilité mais par rapport à son prix et à ses dimensions on prendra sur Radiospares, la référence 740-412 21 de dimensions 200x125x122mm
La face avant de ce boitier sera percée pour laisser passer la lentille du DALUX
Choix d'un boitier pour le détecteur de présence et le DAREL
Dans ce boitier il y aura un détecteur de présence ainsi que le DAREL. Afin de faciliter la manipulation dans le boitier, on prend sur Radiospares la référence 11090601 de dimensions 180x110x111mm
CLEMENT Pierre
Liste du matériel
Schémas électriques
CLEMENT Pierre
Partie coffret
BERAUD Florian
Partie hors coffret
BERAUD Florian
Norme 60929
DALI est un protocole ouvert et standard (IEC 60929) développé et soutenu par différents constructeurs de ballasts électroniques, qui permet de gérer une installation d'éclairage par l'intermédiaire d'un bus de communication à deux fils.
La technologie numérique utilisée par DALI permet :
• de contrôler individuellement 64 luminaires adressables, pouvant être regroupés pour constituer jusqu’à 16 groupes
• de commander précisément l’intensité lumineuse (gradation de 0,1% à 100% du flux lumineux par courbe logarithmique)
• de mémoriser 16 ambiances d’éclairement (scénarios de commande et de gestion)
• de connaître l’état de l’installation : remontées individuelles d’état des lampes
La norme 60929 est constituée de trois parties principales :
1. Des prescriptions de performances des ballasts électroniques alimentés en courant alternatif pour lampes tubulaires à fluorescence.
2. Des interfaces de commande pour les ballasts à gradation.
3. Des procédures d’essai pour les ballasts avec interface de commande numérique.
Les parties 1 et 3 ne sont pas en relation direct avec le projet technique donc on traitera uniquement la partie 2.
La partie 2 se compose de trois parties :
– Caractéristique des courants
– Protocole de communication
– Spécification des commandes
On peut voir comme exemple pour la partie caractéristique des courants:
Le niveau haut correspond à une tension typique de 16 V Le niveau bas correspond à une tension typique de 0 V
En l'absence de communication, l'interface donne un niveau haut La chute de tension sur la ligne DALI ne doit pas dépasser 2 V La longueur de la ligne DALI ne doit pas dépasser 300 mètres
Pour la partie protocole de communication on peut voir comme exemple : Les données transmises sous forme série à une vitesse de 1200 bits/seconde La durée d'un bit est de 1/1200 = 833,3 µs
A titre d'exemples pour la partie spécification des commandes, on peut citer : - commande directe de puissance (bit de sélection S=0)
le calcul se fait à partir de la formule :
avec X = valeur de l'octet de donnée (1 à 254)
exemple : si X=225 => la puissance PX vaut 45% de la puissance nominale
• Pour les instructions de commande suivantes, le bit de sélection S=1 - commande 0 : "OFF" qui permet l'extinction immédiate de la lampe.
- commande 6 : "RECALL MIN LEVEL" qui permet le réglage de luminosité à la valeur minimale.
- commandes 16 à 31 : "GO TO SCENE" 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"
qui permet d'ajouter le ballast au groupe considéré (XXXX indique le numéro du groupe : 0 à 15).
- commande 146 : "QUERY LAMP FAILURE"
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"
Configuration des éléments DALI
VERDIYAN Thomas
Tout d'abord, il faut commencer par configurer les paramètres DALI en affectant des adresses aux ballasts et aux détecteurs DALI. Pour cela, il faut aller dans le menu « installation » de l'automate et sélectionner le sous-menu « sélection auto ».
Une fois cela réalisé, il faut importer les données de l'automate vers le logiciel WIN_CP64DLX en ayant préalablement connecté l'adaptateur de l'automate à l'ordinateur, sélectionner le port communication depuis le logiciel, dans le menu « communication » et enfin appuyer sur le bouton R/L de l'automate afin que le voyant s'allume et ainsi permettre le transfert des données en allant dans le menu « fichier » et « import données du CP64_DLX ».
A chacun des ballasts un groupe DALI doit être affecté.
On commence par nommer le groupe puis on l'affecte en fonction du type de groupe.
Pour déterminer à quelle adresse correspond chacun des ballast, il faut depuis le logiciel, (automate toujours en mode R/L) appuyer sur le bouton « set » situé en face des numéros de ballasts afin d'allumer l'éclairage associé à ce ballast et lui faire correspondre un groupe préalablement défini, et ceci pour chacun des groupes. Une fois chacune des adresses identifiées, il faut à nouveau appuyer sur « set » afin de sauvegarder toutes les configurations.
Pour les détecteurs DALI, il faut appuyer sur le bouton « test » du logiciel afin de situer sur quels groupes sont les détecteurs, nommer chacun des groupes dans le tableau « détecteurs DALI » puis affecter les adresses à chacun des noms prédéfinis. Et enfin, il faut déterminer les paramètres P1 et P2 en fonction des besoins. Nous, ici nous avons mis à P1 et P2 la valeurs 0 pour les détecteurs DAREL, car nous voulons qu'ils fonctionnent en détecteur d'état. En ce qui concerne le capteur de luminosité DALUX nous avons mis pour P1 la valeur 10, ce qui correspond à une plage de 0-2500 Lux et une résolution de 10 Lux. Pour sauvegarder tout cela il faut appuyer sur « set » en face de chacun des groupes.
Les paramètres DALI sont ainsi définis. Il faut maintenant les sauvegarder sur l'automate en sélectionnant « Save->CP64 » situé sur même page. Nous pouvons maintenant créer des programmes.
Programmation
Nous avons crée un programme commun nommé GENERAL dans lequel il y a deux programmes, l'un nommé P1 et l'autre P2. On passe de l'un à l'autre en mettant le bouton poussoir à accrochage en position ouvert ou fermé.
La manière de programmer est la même pour les deux, seuls les scénarios ou les valeurs d'éclairement changent.
VERDIYAN Thomas
LEDs
Je vais donc expliquer comment j'ai réalisé P1 en ce qui concerne les LEDs.
Il faut commencer par aller dans le menu « édition » et sélectionner le sous-menu « éclairage dynamique » du logiciel WIN_CP64DLX.
Dans le tableau scénario, il faut créer un nom, comme par exemple LEDS
Puis donner des noms de séquences.
Étant donné qu'il y a des LEDs de couleurs vertes, bleus, et rouges j'ai nommé les séquences LEDB, LEDR et LEDV.
Il faut ensuite associer les séquences crées précédemment
Enfin, on sélectionne la séquence bleu par exemple, puis on crée un scénario en faisant varier l'intensité lumineuse et les temps.
Par la suite, on crée un scénario pour les autres LEDs avec des intensités lumineuses différentes, afin d'obtenir diverses couleurs lorsque les trois LEDs fonctionnent simultanément.
Ensuite, il faut aller dans le menu « édition » et sélectionner
« éclairages conditionnels ». On commence par donner un nom au lancement conditionnel (par exemple GENERAL)
On crée une condition que l'on a nommée ici P1, qui est définie par le paramètre du DAREL pour une valeur égale à 0, c'est à dire, lorsque le bouton poussoir à accrochage associé est fermé (P2 est actif lorsque le bouton poussoir à accrochage est ouvert).
Maintenant, dans le programme GENERAL, on associe les conditions que l'on veut à ce programme. Ici, on en a créé une seule pour les LEDs : c'est la condition que le programme P1 soit actif. Donc on met cette condition, puis on choisit le scénario dynamique S 01 nommé LEDS (pour le programme P2, il s'agit de faire de la même manière en mettant P2 à la place de P1 avec un autre scénario dynamique, nommé autrement).
Une fois que tout cela est fait, il faut maintenant transférer les programmes à l'automate en mettant tout d'abord l'automate en mode R/L, puis aller dans le menu « édition » et sélectionner « export données vers CP64_DLX ».
Pour mettre en marche le programme, il faut une fois le transfert terminé, enlever l'automate du mode R/L et appuyer sur la touche =, puis à l'aide des flèches chercher le programme GENERAL et appuyer sur OK.
BERAUD Florian
Projecteur
1/ Projecteur éteint : à partir du logiciel '' WIN CP64-DLX '', aller dans '' édition '' puis '' ambiance ''. Il faut définir un nom d'ambiance '' PROJETEI '', sélectionner le groupe du projecteur et affecter la valeur à 0% pour que le projecteur soit éteint.
2/ Projecteur allumé : aller dans '' édition '' puis '' ambiances ''. Il faut définir un nom d'ambiance '' PROJ '', sélectionner le groupe du projecteur et affecter la valeur à 100% pour que le projecteur soit allumé.
3/ Conditions d'exécution des ambiances précédentes : aller dans '' édition '' puis '' éclairages conditionnels ''. Il faut définir le nom de la condition '' GENERAL '', ensuite définir les conditions du DALUX avec comme nom '' P3 '' et mettre la valeur '' == 00 '' (quand il ne détecte rien), puis '' P4 '' avec comme valeur '' <> 00 '' (quand le DALUX détecte de la lumière).
Une fois les conditions du DALUX paramétrées, il faut définir les conditions d'allumage du projecteur à partir du DALUX sur le programme 1 qui s'appelle '' P1 '', affecter '' P4 '' dans la condition '' C09 '', choisir '' A '' (ambiance) et mettre '' PROJETEI ''.
Il faut ensuite affecter '' P3 '' dans une autre condition '' C08 '', choisir '' A '' (ambiance) et mettre '' PROJ ''.
Il faut impérativement toujours penser à sauvegarder entre chaque programmation en cliquant sur '' SAVE ALL ''. Pour envoyer les programmes à l'automate, faire '' fichiers '' puis '' export des données vers CP64_DLX ''.
Une fois les programmes transférés, le projecteur s'allume quand le DALUX ne détecte aucune luminosité et s'éteint quand le DALUX en détecte.
FAIOLAS Nicolas
Lampes Halogènes
Pour configurer la programmation , il faut d'abord créer un scénario
==> aller dans la barre EDITION du logiciel puis sur ECLAIRAGE DYNAMIQUE
Dans la fenêtre scénario , on écrit un nom de repère ( NICOHALO par exemple) puis on coche le mode de fonctionnement séquenceur a 3 s
* dans la fenêtre séquence, on nomme les deux boitiers d' halogènes ( HALGA et HALDR) on relie le groupe HALD et HALG en fonction de leurs séquences qui leur conviennent ( HALD
=> HALDR précédemment établi dans la fenêtre séquence )
*on remplit les contenus de la séquence des boitiers de droite et de gauche
==> On veut seulement que les lampes halogènes s'allument au contact d'une personne . - case SET et la définir a 100 % d'éclairage seulement et avec aucune temporisation Puis une pause de 6 secondes
Configurer les éclairages qui vont s'allumer lors de ce scénario -==> aller sur EDITION puis sur AMBIANCE
Dans la fenêtre ambiance , on crée deux nom de repère comme ( NICOHALO) et (NICOHALO2)
Dans NICOHALO , seulement les lampes halogènes sont allumés , dans NICOHALO2 toutes les lampes sont éteintes
Etablir les conditions pour que les lampes s'allument en fonction du DAREL
==> aller sur EDITION puis sur ECLAIRAGE CONDITIONNELS
Dans les fenêtre lancements conditionnels et CONDITION, on crée des nom de repère comme
« NICOHALO » et « NICO »
On choisit le DAREL1 pour allumer les lampes halogènes , (le DAREL 1 est celui qui est positionner entre les 2 boitiers d'halogènes)
la conditions numérique du DAREL lorsqu'il doit détecter un personne est < > o et lorsqu'il ne détecte aucune personne la condition numérique est = = 0
Dans la partie NICO , on sélectionne < > 0 et = = O pour NICO 2 (après avoir crée ce nom de repère)
Dans la fenêtre NICOHALO , on sélectionne les noms de repères des conditions précédemment établi
on note également qu'on a pas d'ambiance asservie car le DAREL n'a pas de seuil , il fonctionne en tout ou rien .
On sélectionne donc la lettre A (ambiance non asservie) et S (scénario) lorsque le DAREL détecte
il faut donc établir deux condition identique avec A et S puis on sélectionne l'ambiance qui correspond a ces conditions (NICOHALO)
la dernière condition correspond au DAREL qui ne détecte aucune personne et donc les lampes halogènes sont éteintes , la lettre correspond toujours a l'ambiance non asservie « A » et on choisit l'ambiance qui correspond a cette condition ( NICOHALO2 )
CLEMENT Pierre
Tubes fluorescents
Pour effectuer la programmation des tubes fluorescents nous allons nous servir des seuils de luminosité en provenance du DALUX, c'est à dire que selon le niveau d'éclairement le capteur de luminosité DALUX va fournir un seuil plus ou moins élevé (moins il y a de lumière plus le seuil sera bas).
Pour cela j'ai créé un scénario dynamiques, pour les deux tubes par seuil, pour que le
changement d'état ne soit pas brutal et que le passage d'un seuil à l'autre soit progressif avec une rampe de 3secondes.
Il faut commencer par aller dans le menu « édition » et sélectionner le sous-menu « éclairage dynamique » du logiciel WIN_CP64DLX.
Dans le tableau scénario, il faut créer un nom pour chaque seuil et pour les deux sous-programmes P1 et P2 (ce qui nous fera en tout six scénarios différents)
Puis il faut créer des séquences en leur associant un nom, « TUBJAU » pour le tube blanc chaud et « TUBBLA » pour le tube blanc froid. Il faut donc en créer douze, deux pour chaque seuil.
Il faut ensuite associer chaque séquence à son groupe pour qu'il soit reconnu par l'automate.
Puis on sélectionne la séquence voulue et on lui met simplement la valeur souhaitée.
Pour « TUBJAU »
il s'éclaire à pleine puissance en trois secondes
On reproduit l'opération sur toutes les autres séquences.
Ensuite, il faut aller dans le menu « édition » et sélectionner « éclairages conditionnels ».
Dans la colonne « lancement conditionnel » on se place sur « GENERAL »
Puis on va créer la condition pour laquelle on va choisir un des seuils.
Dans le tableau « Conditions » on va donner des noms à ces conditions, on les appellera ici
« SEUIL0 », « SEUIL2 »et « SEUIL5 ». A chacun de ces seuils on associe une valeur renvoyée par le DALUX, c'est à dire, par exemple, lorsque qu'il ne détecte aucune luminosité (DAL ==0) C3 est active.
Enfin il faut aller dans le tableau du programme GENERAL pour indiquer quel scénario il faut lancer, lorsque l'on a un certain seuil et sous-programme activé.
Par exemple si le sous programme P1 est actif et que la condition « SEUIL0 » est active, le scénario dynamique « SEUIL1.1 » va être lancé.
Pour finir, à chaque modification du programme, il faut toujours penser à sauvegarder et à exporter les données vers l'automate.
Essais
Nous avons réalisé les mesures avec un analyseur de réseau pour vérifier le facteur de puissance et comptabiliser les harmoniques.
VERDIYAN Thomas
LEDs
Courbes de la tension et du courant
On a une tension alternative sinusoïdale de valeur efficace 235V et un courant très faible ondulé à cause des harmoniques. Ce courant a une valeur efficace de 241mA.
La valeur des puissances est très faible, on peut donc penser que les LEDs ont une influence très faible sur le fonctionnement général.
La puissance devant être
initialement de 8 Watts, elle est de 14 Watts, probablement du fait que les autres ballasts soient alimentés.
BERAUD Florian
Projecteur
Courbes de la tension et du courant
On peut voir sur le graphique que la tension est de 235V et que le courant de 0,8A est déformé par les harmoniques mais ils restent raisonnable.
Puissances
La puissance nominale relevée est de 164W, alors que le ballast électronique délivre 150W cela est dû aux autres ballasts de l'installation qui sont alimentés et qui peuvent perturber
légèrement les mesures. Le facteur de puissance inscrit sur le ballast est de 0,9, c'est donc bien celui que nous trouvons ci-dessus. On peut en conclure que le projecteur respecte bien ses spécifications techniques.
FAIOLA Nicolas
Lampes Halogènes
Mesures à la sortie du ballast électronique des lampes halogènes
A= courant B= Tension
la période de découpage est de 30 μs soit 3, 33 Khz (1/T)
Le courant est de 2,2 A en moyenne et la tension atteint plus de 12v Partie puissance :
Les 6 lampes halogènes devraient consommer 300 W car on a 6 lampes halogènes qui consomment une puissance de 50 W chacune mais d'après le logiciel , la puissance consommée est de 297 w .
Nous pouvons en conclure donc que cette puissance respecte la norme.
Partie courant/tension
La tension est de 235,7 V or le ballast électronique des lampes halogènes supporte une tension comprise entre 220/240 v, donc la tension est conforme à la norme du ballast .
Le courant est de 1,3 A , le courant efficace maximale que peut supporter l'halotronic est de 3A donc ce courant respecte les conditions de l'halotronic.
CLEMENT Pierre
Tubes fluorescents
Courbes de la tension et du courant
On a une tension alternative sinusoïdale de valeur efficace 235,7V et un courant de 274mA qui est perturbé avec un Taux d'Harmonique de 10,8%, ce qui est assez élevé.
On peut voir que les tubes fluorescents consomment 35W alors qu'ils ne devraient consommer que 28W, mais cette différence peut s'expliquer par les autres ballasts connectés sur la ligne qui consomment de l'énergie pour leur alimentation.
Par contre le facteur de puissance est très faible par rapport à ce qui est annoncé (0,96)
Système à 100%
Courbes de la tension et du courant
On peut voir que l'on a une tension alternative de 235V et un courant total de 2,16A.
La courant est faiblement perturbé par un taux d'harmoniques de 4,9%.
On peut voir que le système consommation totale à peut près égale a 500W.
Son facteur de puissance est très bon car il est de 0,978 malgrès que tous les éléments qui le
composent ont un facteur de puissance plus faible.
Ceci peut s'expliquer car les harmoniques ne sont pas les même pour tous les composants et doivent se compensées.
Annexes
BERAUD Florian
Différents types de lampes actuellement utilisées dans l’éclairage : Type d'ampoule Efficacité
lumineuse (lumens par watt)
Durée de vie moyenne
(heures)
Couleur Rendu des couleurs
incandescence 12 à 20 ~1000 Blanc ''chaud'' excellent
halogène 15 à 33 2000-4000 blanc excellent
fluorescence 50 à 80 10000-20000 Blanc ''froid'' Mauvais à bon
halogénure métallique 70 à 90 6000-10000 blanc excellent
led 10 à 30 40000-100000 rouge-vert-bleu bon
Plans d'implantation
Implantation générale BERAUD FlorianCoffret électrique FAIOLA Nicolas
Boitier des lampes halogènes et du ballast FAIOLA Nicolas
Boitier du détecteur de présence et Darel VERDIYAN Thomas
Boitier de l'alimentation des leds et du Dalux VERDIYAN Thomas
Projecteur BERAUD Florian
Photos du système
Coffret électrique :LEDs et Dalux :
Projecteur :
Lampes halogènes :
Tubes fluorescents :
Détecteur de présence et Darel :
