Ch 4 : Gestion de l'éclairage, bus DALI

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 – 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.

1- Fonctions de gestion

d'éclairage :

Exemple de préconisations : Éclairage des bureaux.

Type de tâche Em (lx)

Classement, transcription 300

Dessin industriel 750

CAO 500

Salles de réunion 500

Réception 390

Niveaux minimaux d'éclairement en fonction de la tâche considérée :

T

=C

∗T

+ C

∗ C

∗ T

Durée

d'éclairement

Coefficient de gestion

Coefficient de gestion Durée

d'éclairement De nuit

Durée d'éclairement

De jour

Coefficient d'accès à la lumière

C

= P

∗S ∗T

Consommation d'éclairage (local)

[W.h]

Surface [m²] Puissance

d'éclairage installée [W/m²]

Durée D'éclairement

[h]

L’énergie consommée pour l'éclairage d'un local est donnée par la formule suivante :

Pour calculer le flux lumineux nécessaire à un éclairement donné dans une pièce, on utilise la formule suivante :

Φ= E × A

U × δ

×δ

η

Avec :

F : Flux lumineux total nécessaire à l'éclairement du local E : Éclairement souhaité

A : Surface utile du local à éclairer

d₁ : Facteur de dépréciation des lampes et luminaires d₂ : Facteur d'empoussièrement des luminaires

h : Rendement du luminaire

U : Utilance = coefficient dépendant de la géométrie du local, ainsi que de la couleur des parois

Agir sur la puissance installée P

:

→ 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

Eff

Efficacité (lm/W)

T° de couleur (°K)

Durée de vie (h)

Lampes à Filament

Incandescenc e

10 2700 1000

Hallogène 20 3000 3000

Lampes

fluorescentes tubes 79/90 2700/6000 12000

Fluo

compactes 70 2700/4000 10000

Lampes à décharge

SHP 125 1950 20000

Iodure

métallique 85 3000/4000 12000

LEDS 80 IRC > 80% 25000/100000

On peut donc agir sur P_ECL en choisissant des technologies de lampes ayant une efficacité lumineuse élevée :

C1 : dispositif de gestion = 0,9 (inter) ou 0,8 (hor) ou 0,7 (dét.prés.)

→ ces coefficients peuvent se multiplier entre eux

Agir sur le Coefficient C1 :

C34 : Prise en compte de l’apport en lumière naturelle

Agir sur le Coefficient C34 :

C34 : Prise en compte de la lumière naturelle

→ inter : 0,6

→ gradation : 0,4

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

BALLASTS HF

GESTION CENTRALISEE

+

CONTRÔLE LUMIERE

DU JOUR

DETCTION PRESENCE

+

14 kw.h / m2 / an 18 kw.h / m2 / an

22 kw.h / m2 / an 30 kw.h / m2 / an

40 kw.h / m2 / an LAMPES FLUO BALLASTS Fe / Cu

15 W / m2 2700 H par AN

+ + +

BILAN ENERGETIQUE :

+

+

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

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.

2- DALI : présentation

Historique : Historique :

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.

Câblage 1-10V (avant...) :

9 Contrôleurs

9 Câbles de commande

230v

Câblage DALI :

1 Contrôleur 230v

230v

DALI

Membres de l'association DALI AG :

Membres de l'association DALI AG :

Positionnement de DALI dans le bâtiment : Positionnement de DALI dans le bâtiment :

Pièces individuelles

Etages ou parties de bâtiments Bâtiments

DALI Ethernet

KNX

Caractéristiques principales de DALI : Caractéristiques principales de DALI :

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

Principales possibilités offertes par DALI : Principales possibilités offertes par DALI :

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

✔ 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

3- Le protocole DALI

• Principe des échanges sur un bus DALI :

Support de transmission : Support de transmission :

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

→ Pas de polarité sur les fils « DALI » !

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.

Topologie du réseau :

Topologie du réseau :

Codage des Signaux : Codage des Signaux :

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

Les Trames DALI : Les Trames DALI :

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)

15,83 ms

START Adresse

START Données STOP

Adressage : Adressage :

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

✔ 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

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.

✔ La structure de l'octet de données est la suivante :

• 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

• 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

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.

Composants : Composants :

La norme DALI, qui couvre tous les constructeurs, garantit l'interchangeabilité et l'interopérabilité des équipements de différents fabricants. Exemples de composants DALI :

Ballast DALI

Alim DALI

Contrôleur DALI Détecteur de présence

DALI Interface de

contrôle DALI

DALI dans l'automatisation du bâtiment : DALI dans l'automatisation du bâtiment :

Protocole standard

WAGO I/O-System 750

Ex : Ethernet TCP/IP ou LONWORKS

Système de GTB

Stores

Chauffage, ventilation,

air conditionné

Gestion conventionnelle

de la lumière

..

.

Autres sous sections

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.

Logiciels :

Logiciels :

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.

Gestion du bus DALI sur cible Wago 750-849 : G

La bibliothèque « DALI_647_02.lib » défini les types structurés suivants :

Ballast

Multicapteur (présence + luminosité)

Multicapteur + télécommande IR

Variable type Rôle

→ Fonction Télérupteur :

→ Fonction Interrupteur :

→ Gradateur 1 bouton :

→ Gradateur 2 boutons :

Variable type Rôle

→ Envoi de valeur :

Variable type Rôle

Bibliothèque DALI_647_SensorType1_02.lib :

→ Multi capteur - type 1 :

Variable type Rôle

Variable type Rôle Bibliothèque

DALI_647_SensorType2_02.lib :

→ Multi capteur - type 2 :

Ch 5 : EnOcean, communications sans fils et sans piles...

1 / Concept

2 / Quelques Produits

3 / EnOcean & Wago 750-849

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

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

Structrure d'une Trame :

Identifiant enocean 32 bits Champ de contrôle d'erreur

Etat : entre autres, compteur de répétitions

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.

Les fonctions de base (FUNC) :

Type de dispositif (TYPE)

Exemples de profils (RORG + FUNC +TYPE)

Exemples de profils (RORG + FUNC +TYPE)

2 – Quelques Produits.

 Emetteurs : Gamme d’interrupteurs, Contacts magnétique, Détecteur de présence, régulateurs, télécommandes...

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 :

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

→ Récupération de l'ID d'un double bouton poussoir :

Variable type Rôle

→ Lecture de l'état du bouton poussoir :

Variable type Rôle

→ Lecture d'un multicapteur luminosité/présence :

Variable type Rôle