پروتکل های کنترل روشنایی - بخش دوم
گزینه های دیم پیش از درایور (PRE-DRIVER DIMMING OPTIONS):
چهار دسته اصلی از کنترل ها وجود دارد که یک طراح نور در یک پروژه معمارانه از آنها استفاده می کند:
- فاز (Phase)
- آنالوگ سیمی (Wired analog)
- دیجیتال سیمی (Wired digital)
- دیجیتال بی سیم (Wireless digital)
موارد بالا همه کنترل‌های موجود نیستند، بلکه رایج‌ترین و اغلب گزینه‌های پیشنهادی برای اکثر پروژه‌های معماری هستند.
دسته بندی کنترل های روشنایی پیش از درایور:
 |
Phase | روش دیمی که در آن از ولتاژ خط تغذیه کننده چراغ برای تنظیم شدت نور LED استفاده می کند. این نوع دیم همچنان می تواند به درایور یا ترانسفورماتور نیاز داشته باشد، زیرا LED ها در ولتاژ بسیار کمتر از ولتاژ خط کار می کنند. | ||
 |
Wired analog | این پروتکل ها از هادی های ولتاژ پایین برای ارسال "ولتاژ تنظیم شده" از یک دستگاه به دستگاه دیگر استفاده می کنند. در این روش از ولتاژ به عنوان پروتکل استفاده می شود. به عنوان مثال یک دیمر 0-10 ولت از 0 ولت برای کمترین شدت نور و از 10 ولت برای بالاترین شدت نور استفاده می کند. | ||
 |
Wired digital | این پروتکل ها از هادی های ولتاژ پایین برای ارسال "سیگنال باینری" از یک دستگاه به دستگاه دیگر استفاده می کنند. سیگنال باینری از یک سری دستورات ON/OFF (صفر و یک یا باینری) برای ارسال پیام استفاده می کند. | ||
 |
Wireless digital | این پروتکل ها از طیف وسیعی از دستگاه ها و قابلیت ها استفاده می کنند، اما اکثریت آنها از فرکانس های رادیویی RF (Radio Frequency)برای انتقال داده های دیجیتال از یک دستگاه به دستگاه دیگر استفاده می کنند. |
هر دسته از کنترل های روشنایی دارای روش ها یا پروتکل هایی برای انتخاب می باشند. در این جا لیستی از گزینه های رایج در ایالات متحده معرفی شده و لازم به ذکر است که این فهرست جامع نبوده و قصد مستثنی کردن گزینه های محبوب دیگر را نیز ندارد:
دیم آنالوگ:
دیم فاز (ولتاژ پایین الکترونیکی، ولتاژ پایین مغناطیسی، مستقیم، معکوس):
روشی از دیم کردن منابع روشنایی با استفاده از دیم کردن فاز ولتاژ خط است. این روش دیم علی رغم آنکه در ابتدا برای چراغ های التهابی(incandescent lighting) طراحی شده بود اما LED های مدرن نیز می توانند از این روش استفاده کنند. در این روش، همان برق تغذیه کننده LED ، درایور را نیز تغذیه می کند و درایور، هرگونه تغییر در فاز را به عنوان سیگنالی برای دیم کردن LED تفسیر می کند. از آنجایی که درایور برای کارکردن نیاز به برق ثابت دارد، "دیم حد پایین" (low-end dimming) (تعریف: نوعی دیم که در آن پایین ترین حالت دیم برای چراغ ها، خاموشی نمی باشد بلکه درصد بسیار پایینی از میزان حداکثر روشنایی آن ها تعریف می شود.) و دیم ON/OFF گزینه ی محبوبی برای دیم کردن LED محسوب نمی شود.
دیم 10-0 ولت:
دیم 0-10 ولت روشی برای دیم با استفاده از ولتاژ ثابت تقریبا 10 ولت است. درایور ولتاژ را به دیمر می دهد و دیمر، ولتاژ را تنظیم کرده و به درایور باز می گرداند، تغییر ولتاژ توسط درایور تفسیر می شود و مطابق آن کنترل دیم اجرا می شود. از آنجایی که برق ارسالی به درایور از سیگنال دیم جدا است، عملکرد اجرای دیم حد پایین بهبود می یابد، اما اکثر چراغ ها برای خاموش شدن کامل به یک رله جداگانه نیاز دارند.
دیم دیجیتال سیمی (Wired digital)
دیم دیجیتال سیمی DMX:
DMX (Digital Multi-Plex, DMX512, DMX/RDM) ، پروتکلی است که استفاده از آن در طراحی روشنایی تئاتر رایج بوده، اما محبوبیت رو به رشدی در عرصه نورپردازی معمارانه نیز دارد. این پروتکل از بسته های دیجیتال (معروف به فریم) در یک فرمان ترتیبی استفاده می کند، به این معنی که ارتباط با همه دستگاه ها فقط با استفاده از یک اتصال برقرار می شود. اتصال به مجموعه ای گفته می شود که دارای 512 آدرس منحصر به فرد (معروف به کانال) کنترل است و هر آدرس دارای 255 مقدار عددی است. در کنترل DMX برای هر ادوات (چه چراغ و چه دستگاه)، یک آدرس اختصاص داده می شود، این آدرس ها از 1 شروع شده و به صورت بسته های داده خطی با یک دیگر در ارتباط اند.
دستگاه‌ها یا چراغ‌هایی که آدرس‌های مشترک دارند، همیشه با هم پاسخ می‌دهند، بنابراین برای هر چراغ یا ادواتی که نیاز به عملکرد مجزا دارد، باید یک آدرس منحصر به فرد ارائه شود. به عنوان مثال یک لامپ RGBW که در آن هر رنگ به طور مجزا توسط یک آدرس کنترل می شود. قرمز ممکن است آدرس 1 باشد و رنج شدت آن از 0 (خاموش) تا 255 (پر) باشد.
DMX به طور پیش فرض ارتباط دو طرفه ندارد، به این معنی که دستگاه ها و چراغ های روشنایی نمی توانند داده ها را به کنترلر ارسال کنند. با مدیریت دستگاه از راه دور (RDM)، DMX توانایی ارتباط دو طرفه را دارد. ارتباط دو طرفه در DMX با برقراری ارتباط نوبتی مانند استفاده از یک walkie-talkie انجام می شود که به عنوان ارتباط نیمه دوبلکس (half-duplex communication) شناخته می شود.
دیم دیجیتال سیمی DALI:
Digital Addressable Lighting Interface (DALI) رابط روشنایی آدرس پذیر دیجیتال یا دالی، پروتکل ترتیبی دیگری است که از آدرس ها استفاده می کند، اما برخلاف DMX، به 64 آدرس منحصر به فرد محدود شده است. آدرس‌های DALI نیز دارای 255 مقدار عددی هستند، اما کمی متفاوت از DMX عمل می‌کنند. در DALI، هر دستگاه دارای یک آدرس، زمان بندی خود را به طور مجزا رصد و کنترل می کند، یعنی زمانی که همه چراغ ها با هم دیم می شوند، هر چراغ می تواند با سرعت متفاوت دیم شود. این زمانی مفید است که "تأخیر" (تعریف تأخیر: مدت زمانی یک پروتکل نیاز دارد تا بتواند از دستگاهی به دستگاه بعدی ارتباط برقرار کند.) باعث می‌شود دورترین چراغ بعد از نزدیک‌ترین چراغ دیم شود. DALI همچنین یک پروتکل نیمه دوبلکس (ارتباط دوطرفه نوبتی) است، اما بر خلاف DMX، به RDM نیاز ندارد زیرا این ویژگی (نیاز به RDM) منحصر به فرد DMX است.
دیم دیجیتال سیمی BACnet:
"شبکه اتوماسیون و کنترل ساختمان" (BACnet) یک پروتکل مبتنی بر آبجکت است که اغلب در یک "سیستم اتوماسیون ساختمان" (BAS) استفاده می شود. این پروتکل منحصرا با در نظر گرفتن اتوماسیون ساختمان طراحی شده بود، بنابراین برنامه ریزی BACnet به کاربر اجازه می دهد تا هر آبجکت و ویژگی های آن را نامگذاری و شماره گذاری کند.
این پروتکل از یک شناسه آبجکت، یک شناسه دستگاه و یک ویژگی آبجکت استفاده می کند. به عنوان مثال: یک چراغ ممکن است به عنوان LUMINAIRE #201 در خروجی 75 نشان داده شود، به این معنی که چراغ با آدرس 201 دارای 75% از حداکثر مقدار خروجی خود می باشد. این یک ساده سازی بیش از حد از یک پروتکل بسیار پیچیده و جامع است که دائما در حال ارتقاء است، اما پروتکل BACnet در زمانی که کنترل روشنایی تنها کاربرد سیستم است کمتر مورد استفاده قرار می گیرد.
دیم دیجیتال سیمی PoE:
Power over Ethernet (PoE) یک "پروتکل" است که محبوبیت آن در حال افزایش است، اما در واقع پروتکل های مختلفی وجود دارد که به عنوان PoE محسوب می شوند. شباهت بین تمام پروتکل‌های PoE این است که از پروتکل‌های اینترنتی (IP) استفاده می‌کنند، مشابه پروتکلی که کامپیوتر برای اتصال به اینترنت از آن استفاده می‌کند و برق همه دستگاه‌ها از طریق یک سوئیچ PoE تأمین می‌شود.
برای دیم کردن چراغ ها، PoE یک آدرس IP به هر دستگاه و چراغ اختصاص می دهد. بسته به رابط کاربری و درایور چراغ، تقسیم بندی سیستم می تواند با مقیاس کم یا زیاد باشد. PoE ذاتا به معنای اتصال دستگاه ها به اینترنت نیست، اما اتصال به اینترنت یکی از مزایای PoE است. این پروتکل یک سیستم تمام دوبلکس موازی است، به این معنی که دستگاه ها و چراغ ها نیازی به ارتباط نوبتی ندارند و امکان چندین اتصال به همه دستگاه های یک سیستم را دارد.
دیم دیجیتال بی سیم (WIRELESS)
پروتکل های بی سیم (Wireless protocols)به سرعت در حال پیشرفت هستند و به روز ماندن در این پروتکل ها می تواند چالش برانگیز باشد، اما اکثر پروتکل های عمومی فرکانس یکسانی دارند که 2.4 گیگاهرتز است. کمیسیون ارتباطات دولتی (FCC) فرکانس های رادیویی (RF) را تنظیم می کند تا از وقوع اختلال در فرکانس های مهم مانند فرکانس هایی که در پاسخ اضطراری یا خطوط هوایی استفاده می شود جلوگیری شود. GHz 2.4 فرکانسی است که FCC آن را بلااستفاده کنار گذاشت تا پروتکل های بی سیم برای لوازم الکترونیکی مصرفی از این فرکانس استفاده کنند. بیشتر پروتکل های بی سیم از دستگاه فرستنده برای ارسال داده، دستگاه گیرنده برای دریافت داده یا دستگاه دو کاره فرستنده/گیرنده برای ارسال و دریافت داده استفاده می کنند.
دیم دیجیتال بی سیم BLUETOOTH:
Bluetooth یک پروتکل بی سیم است که به یک گزینه رایج در اکثر لوازم الکترونیکی مصرفی تبدیل شده است. اکثر دستگاه‌های بلوتوثی از فرکانس رادیویی RFکوتاه برد برای برقراری ارتباط با سایر دستگاه‌های مجاور مجهز به بلوتوث استفاده می‌کنند، اما محدوده بسته به میزان توان دستگاه تنظیم می‌شود. اکثر دستگاه های بلوتوثی که با باتری کار می کنند، برای افزایش عمر باتری خود مجبورند که محدوده کاری کوتاهی داشته باشند.
دیم بلوتوث با اتصال یک چراغ به رابط کاربری بلوتوث (ایستگاه از پیش تعیین شده، تلفن هوشمند و غیره) کار می کند. پس از برنامه ریزی، برنامه در چراغ ذخیره می شود و می تواند بدون رابط کاربری کار کند. نسخه‌های قدیمی‌تر پروتکل از یک کد سریال نیمه دوبلکس (ارتباط دو طرفه نوبتی) استفاده می‌کنند، به این معنی که آنها فقط با یک دستگاه در یک زمان ارتباط برقرار می‌کنند و هر دستگاه در نوبت قرار می گیرد. با این حال، نسخه‌های جدیدتر قابلیت‌های گسترده‌تری دارند، از جمله یک دوبلکس کامل موازی، مانند PoE.
دیم دیجیتال بی سیم ZIGBEE:
Zigbee یکی دیگر از پروتکل های بی سیم کم مصرف است. از یک آدرس IP برای دستگاه ها استفاده می کند، یک ارتباط موازی تمام دوبلکس دارد و از فرکانس رادیویی RF با برد کوتاه تا متوسط برای برقراری ارتباط استفاده می کند. برای مدتی Zigbee بیشتر از بلوتوث مورد توجه بود، اما نسخه‌های اخیر بلوتوث تقریبا به Zigbee رسیده‌اند. تنها تفاوت قابل توجه این است که Zigbee دامنه وسیع تری دارد و سازندگان ممکن است از هر کدام (یا Zigbee و یا بلوتوث) استفاده کنند.
دیم دیجیتال بی سیم WIFI:
WiFi یک پروتکل بی سیم مشابه پروتکل هایی است که کامپیوتر ها از آن استفاده می کنند و یک گزینه بی سیم بسیار قوی است. همچنین عملکردی مشابه با PoE دارد، زیرا آدرس های IP را به هر دستگاه و چراغ اختصاص می دهد و برای مقیاس تقسیم بندی محدوده دیم به رابط کاربری وابسته است.
WiFi همچنین یک پروتکل تمام دوبلکس موازی مانند PoE است، اما اگر دستگاه ها فقط گیرنده داشته باشند، آن گاه پروتکل دیگر ارتباطات دو طرفه ندارد (بدون دوبلکس)، که در این صورت عملکرد پروتکل WiFi مشابه DMX بدون RDM است، یعنی ارتباطات فقط یک طرفه است.
پروتکل های دیگر:
بسیاری از پروتکل‌های دیگر وجود دارند که در این مقاله به طور کامل مورد بحث قرار نگرفته‌اند، اما در واقع هر یک نیاز به مطالعه دقیق دارند. بخاطر گستردگی وسیع در انتخاب نوع کنترل روشنایی، طراحان کنترل روشنایی با یک کار چالش بر انگیز روبرو هستند.
RS232 : پروتکلی است که اغلب به عنوان یک پروتکل واسط بین دو پروتکل ناسازگار مانند نورپردازی و سمعی-بصری (یا AV) (Audio-Visual) استفاده می شود. این پروتکل کدی را ارائه می دهد که سازگار بوده و هر دو سیستم ناسازگار متصل را به گونه‌ای برنامه‌ریزی می کند که با تنظیمات از پیش تعیین شده، تریگر ها و رویدادهای زمانی، عملکردی مشابه داشته باشند.
Art-Net و Streaming ACN (sACN) : نسخه های IP دار DMX هستند که در پروژه هایی استفاده می شوند که دارای مجموعه های زیادی هستند، این پروتکل می‌تواند به‌عنوان یک واسطه بین "کنترل‌کننده DMX" و "دستگاه DMX" عمل کند، اما دستگاه‌هایی نیز وجود دارند که مستقیماً به Art-Net متصل می‌شوند.
LonWorks و Modbus : این دو پروتکل به عنوان جایگزینی برای BACnet محسوب شده و برای کنترل روشنایی رایج نبوده و اغلب به تجهیزات اضافی برای کنترل سیستم های روشنایی نیاز دارند.
KNX : یک پروتکل کنترل روشنایی محبوب در بریتانیا است و همچنین به عنوان نسخه دیگری از پروتکل BAS عمل می کند. این پروتکل به طور گسترده در ایالات متحده مورد استفاده قرار نگرفته است.
Wireless DMX : همان طور که از نامش پیداست فقط یک نسخه بی سیم از DMX است. این پروتکل برعکس Art-Net به عنوان یک واسطه عمل نمی کند، ولی در عوض DMX خام را ارسال می کند. پروتکل wireless DMX 6LoWPAN اغلب جایگزینی برای Zigbee است با این تفاوت که سازگاری بیشتری را ارائه می دهد. استفاده بیشتر از Zigbee و Bluetooth ، رقابت با این پروتکل را افزایش داده است.
دسته بندی پروتکل ها بر اساس نوع پروژه
در زیر رایج ترین پروتکل های استفاده شده در پروژه های تجاری و مسکونی آورده شده است:
| تجاری | مسکونی |
| Phase Dimming | Phase Dimming |
| DALI | DALI |
| Bluetooth® | Bluetooth® |
| Zigbee | Zigbee |
| WiFi | WiFi |
| Z-Wave | Z-Wave |
| DMX | |
| Wireless DMX | |
| 6LoWPAN | |
| KNX | |
| BACNet | |
| LonWorks | |
| PoE | |
| 0-10V Dimming | |
| ArtNet | |
| sACN |