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Tecnologie per la gestione della luce


Le tecnologie per la regolazione dell’intensità luminosa degli apparecchi d’illuminazione dipendono dalle caratteristiche dei componenti elettronici utilizzati. Possono quindi essere richiesti segnali analogici o digitali, in quest’ultimo caso organizzati secondo un protocollo di comunicazione tra chi trasmette il comando (sistema di controllo) e chi lo riceve (apparecchi d’illuminazione).

Controllo in potenza tramite dimmer

Molti apparecchi d’illuminazione possono essere accesi, spenti e regolati in intensità modulando la loro alimentazione tramite taglio di fase. I componenti elettronici che realizzano questa modulazione sono chiamati comunemente dimmer.
Mentre le sorgenti tradizionali, ad esempio le alogene, sono compatibili con dimmer a controllo di fase (Leading Edge), i nuovi apparecchi LED richiedono spesso dispositivi a taglio di fase (Trailing Edge). E’ necessario quindi prestare molta attenzione alle specifiche degli apparecchi in modo da selezionare i dispositivi di controllo opportuni.
In commercio sono disponibili varie tipologie di dimmer. Nel settore residenziale questi componenti integrano quasi sempre anche un dispositivo manuale di comando (slitta, potenziometro, telecomando). Nel settore professionale un dimmer è frequentemente comandato da un segnale dello stesso tipo di quelli utilizzati per il controllo degli apparecchi (1/10V, DALI, DMX) oppure da un altro protocollo di automazione.

Dimmer Leading Edge

 

Dimmer Trailing Edge

Controllo analogico 1/10 V

Questa tecnologia, di fatto diventata uno standard, permette la regolazione degli apparecchi d’illuminazione e dei dimmer tramite un segnale analogico di tensione compreso tra 1V, corrispondente al livello di luminosità minimo, e 10V corrispondente al livello di luminosità massimo. L’accensione e lo spegnimento degli apparecchi avviene agendo sull’alimentazione. Si noti che questa tecnologia non è compatibile con il controllo 0/10V comunemente utilizzato nelle applicazioni di building automation, ad esempio per il controllo di sensori o per le motorizzazioni di tende e serrande. Infatti mentre i reattori elettronici regolabili 1/10V erogano corrente al dispositivo di controllo, i carichi comandati con segnali 0/10V la richiedono.

Cablaggio 1/10V

Il cablaggio può essere realizzato con topologia libera, cioè con collegamenti in serie, parallelo, a T o stella, prestando attenzione alla polarità del segnale. Si deve utilizzare un cavo dello stesso tipo impiegato per l’alimentazione degli apparecchi con sezione minima consigliata di 1,5 mm2, con la quale si possono raggiungere distanze massime di 700 m. Si noti che un apparecchio fluorescente dotato di reattore elettronico regolabile eroga tipicamente 150 µA verso il sistema di controllo. Pertanto la capacità massima di assorbimento del sistema utilizzato determina il numero massimo di reattori controllati. E’ necessario utilizzare due conduttori distinti per il cablaggio di alimentazione e quello di regolazione 1/10V ed è inoltre consigliato stenderli in due condutture separate.

Controllo digitale DSI

DSI (Digital Signal Interface) è la tecnologia digitale proprietaria sviluppata da Tridonic per la gestione di apparecchi di illuminazione fluorescenti in grado di impostare il livello luminoso tra 0% (OFF) e 100%. Questo protocollo è unidirezionale e non permette di indirizzare i singoli apparecchi.

Controllo digitale DALI

DALI (Digital Addressable Lighting Interface) è la tecnologia digitale standard per la gestione di apparecchi di illuminazione, dimmer e dispositivi vari basata su un segnale digitale  in grado di indirizzare in modo univoco fino a 64 moduli su uno stesso bus. Ogni modulo può appartenere ad uno o più dei 16 gruppi disponibili e può memorizzare 16 preset e vari altri parametri. Tutti i moduli possono dialogare tra loro in modo bidirezionale in quanto ognuno possiede un indirizzo univoco, chiamato short address. Per inviare un comando contemporaneo a più moduli si utilizza l’indirizzo del gruppo, chiamato group address. I comandi inviati su un bus DALI possono essere quindi indirizzati ad un singolo modulo, ad un gruppo oppure a tutti i moduli connessi (broadcast).
Le prime due tipologie di comando richiedono che i moduli connessi al bus debbano essere stati preventivamente configurati con gli opportuni indirizzi. Utilizzando un comando broadcast è possibile invece realizzare una controllo plug&play in quanto i moduli non devono essere configurati e possono lavorare con i parametri settati in fabbrica. Uno dei vantaggi di questa tecnologia risiede nel poter programmare via software gli indirizzi degli apparecchi e quindi riconfigurare velocemente il layout di utilizzo dell’impianto, evitando costose operazioni di ricablaggio.
Inoltre la bidirezionalità del protocollo permette di avere un feedback sullo stato degli apparecchi, permettendone la gestione e manutenzione da postazione remota. Il protocollo DALI è comunemente utilizzato per il controllo della luce funzionale, dove non è richiesta una particolare velocità di aggiornamento di stato delle sorgenti luminose. Tipica applicazione è il controllo manuale della luminosità oppure la regolazione automatica in funzione del contributo di luce naturale. Il numero limitato di indirizzi, il fatto che questi debbano avere una relazione biunivoca con i moduli sul bus e la scarsa velocità di banda disponibile rendono il protocollo DALI poco adatto al controllo di applicazioni architettoniche e scenografiche, tipicamente realizzate con apparecchi LED RGB e controllate tramite il protocollo DMX.

Cablaggio DALI

Il bus DALI è realizzato da una coppia di conduttori senza polarità ed ha una velocità di trasmissione dei dati pari a 1.200 bit/sec. Il cablaggio può essere realizzato con topologia libera, cioè con collegamenti in serie, parallelo, a T o stella.
Si deve utilizzare un cavo dello stesso tipo impiegato per l’alimentazione degli apparecchi, e quindi non è necessario utilizzare cavi schermati e/o twistati. La sezione del cavo determina la lunghezza totale del bus (somma di tutti i vari rami).

Sezione (mm2) Lunghezza max (m)
0,5 Fino a 100
0,75 100 - 150
1,5 150 - 300


I conduttori dedicati al segnale DALI e all’alimentazione possono essere integrati nello stesso cavo (pentapolare) e quindi, nel caso di due cavi dedicati, questi potranno essere stesi nella stessa conduttura.
L’alimentazione degli apparecchi è indipendente dal modulo di controllo e può essere lasciata sempre inserita in quanto, oltre alla regolazione, il bus DALI è in grado di inviare anche comandi di accensione e spegnimento.

Controllo digitale DMX

DMX (Digital MultipleX signal) è la tecnologia digitale basata sullo standard DMX512-A che permette di gestire fino a 512 indirizzi distinti su uno stesso bus, corrispondente ad un universo DMX. Ad ogni modulo connesso possono essere attribuiti degli indirizzi anche non univoci in quanto il protocollo è unidirezionale ed il sistema di controllo si occupa solo dell’invio dei comandi. Ciò implica che moduli con gli stessi indirizzi risponderanno in modo identico agli stessi comandi ed avranno quindi lo stesso comportamento, formando in pratica un gruppo funzionale.
Ad esempio un apparecchio RGB utilizza 3 indirizzi DMX, uno per ogni canale di colore. Per ogni indirizzo DMX viene impostato un valore compreso tra 0 (sorgente spenta) e 255 (sorgente a livello massimo). Apparecchi che utilizzano gli stessi indirizzi DMX formeranno un gruppo di colore omogeneo in quanto le componenti di colore interne sono gestite con le stesse informazioni.
L’elevato numero di indirizzi disponibili, la molteplicità di utilizzo degli stessi e la velocità di trasmissione dei dati rendono DMX il protocollo adatto al controllo degli apparecchi d’illuminazione in applicazioni architettoniche e scenografiche, tipicamente realizzate con apparecchi LED multi sorgente (RGB, RGBW, AWB…).
L’architettura di sistema DMX è modulare e scalabile grazie alla presenza sul mercato di numerosi accessori compatibili come amplificatori e diramatori di segnale (booster e splitter).

DMX-RDM

L’estensione RDM (Remote Device Management) del protocollo standard DMX512-A permette il controllo bidirezionale dei vari moduli presenti sul bus, aggiungendo la capacità di ricezione di informazioni dal campo. Uno dei principali vantaggi introdotto da questo nuovo standard è la possibilità di impostare tramite un PC remoto gli indirizzi DMX utilizzati dagli apparecchi dopo la loro installazione sul bus. La possibilità di scambiare dati con i vari moduli ne permette inoltre l’impostazione avanzata garantendo un fine-tuning dell’impianto altamente accurato. La topologia del cablaggio, la tipologia di cavi e le distanze massime rimangono quelle prescritte per il protocollo DMX.

Cablaggio DMX

Il protocollo DMX è basato sullo standard elettrico RS485 ed ha una velocità di trasmissione dei dati pari a 250 kbit/sec. Il cablaggio deve essere realizzato con struttura entra-esci da ogni modulo (Daisy Chain) e non permette connessioni a T o stella. L’architettura DMX ammette la presenza di un solo sistema di controllo ed ogni ramo del bus può connettere al massimo 30 moduli DMX per una lunghezza massima consigliata di circa 300 m.
Ogni ramo del bus deve essere terminato sull’ultimo modulo DMX utilizzando una resistenza di 120 Ohm (0,25W) posta tra i poli Data + e Data -.
L’alimentazione degli apparecchi è realizzata in modo indipendente dal modulo di controllo e può essere sempre inserita in quanto, oltre alla regolazione, il bus DMX è in grado di inviare anche comandi di accensione e spegnimento.
E’ necessario utilizzare un cavo compatibile RS485, schermato e twistato con impedenza di 100-120Ω e sezione di 0,25 ~ 0,34 mm2, (es. Belden 9841). I seguenti cavi sono compatibili:
• Cat.5: S/UPT, F/UTP, SF/UTP
• Cat.6: U/FTP, S/FTP, S/STP
• Cat.7: S/FTP, S/STP.
Sono tipicamente utilizzati connettori RJ45 e XLR. La figura seguente mostra le convenzioni di cablaggio dei pin.

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