DALI协议及其在现代照明控制中的应用

DALI协议及其在现代照明控制中的应用发布日期：2015-11-16来源：中国LED照明灯网作者：[db:作者]浏览次数：346 随着楼宇自动化和照明工业的迅速发展，照明采用先进的节能设计和数字控制将是必然的趋势。为了适应这一需要，现代照明控制的一个新DALI是由一些灯具、镇流器和夹具制造商合作开发的，它是一项开放的数字通信协议，允许控制器和荧光灯、白炽灯等照明工具之间的通信。 一般DALI的用途包括调整灯光昼夜照明的亮度，为白天举行的活动而调整照明，还有节能和远程控制。 DALI使房间的灯光更容易控制以满足多种要求，并支持灯光控制预先编程。DALI网络可通过网关和PC终端控制与楼宇管理系统相连，创新多种潜在功能。 2数字可寻址照明接口DALI是控制器和电子控制装置（ECG）之间通信的一个新标准，将作为一个附录包含在ffiC 929标准中。DALI总线系统模型如所示。 2.1电气标准200kb/s，半双工传输，双相编码用于错误检测。 在每1帧的持续时间内允许至少4个并行进程。 DALI通过使用两根导线进行双向串行通信，导线间电压差大于9.5V时表示高电平，小于6.5V时表示低电平。主控单元通过设置电平的高低与ECG通信，当没有信息传输时主控单元将保持高电平，ECG则通过设置电平的高低对主控单元作出响应。主从单元之间传递的是一系列的数字脉冲信号，所有的通信均由主控单元控制。主控单元发生的信息包括一个起始位，16位数据（8位地址和8位指令）以及2个停止位（见（a））；从控单元的响应包括一个起始位，8位数据（响应）以及2个停止位（见（b））。由于主从单元之间只有一对导线，所以信息的传输是异步半双工的。 以下参数使用户可以非常自由地配置系统并对ECG加以保护：①电压控制操作。接口的电源单元和控制单元是空间隔离的；②异步起止传输协议；③双向传输。发送到ECG2byte帧，接收ECG响应请求的1byte帧；④电源电压异常时控制导线间的过电压保护。 2.2操作特性为了尽量降低每个接口的成本，DALI规定了有限的操作特性。每个ECG中配备了一个价格合理的微控制器，可以处理镇流器和接口所有的具体任务。 DALI既允许单独通信，也允许按组通信。DALI具有如下的寻址能力：每个ECG都有一个被称为短地址的单独地址且能够对广播指令作出响应，*多允许64个短地址，每个主控单元*多可与64个ECG连接。ECG也可以被分配到某个组，并具有相应的组地址，*多允许16个组，每个ECG可以属于若干个不同的组。ECG中存储了大量的参数，这些参数决定了各种不同的情况下电灯的工作状态，这些参数包括：当前亮度级，起动亮度级，系统故障亮度级，*小亮度级，*大亮度级，衰减率，衰减时间，短地址，查询地址，随机地址，组，场景，状态信息以及版本号等。 DALI提供了介于*小和*大可调亮度级之间的符合对数规律的256个亮度级（见），这使得在高调光级的亮度增量较大而在低调光级的亮度增量较小。由于人眼对低亮度比对高亮度要敏感得多，所以这种对数规律看上去是线性的。 在DALI总线系统中，ECG只对请求作出响应，响应请求时每个ECG都将告知其状态和版本号。镇流器不能充当主控制器，不能实现多重主控以及冲突检测与消除的算法。如果检测到代码违例或者期限失效，ECG将忽略这个指令或者中断未完成的序列。在ECG的物理性能允许范围之内，*大和*小亮度级可以通过编程来决定。 如果没有检测到接口的电源电压，ECG将处于“系统故障亮度级”，即一个特定的应急亮度级，这一特性在系统的安装阶段非常重要，此时电灯被安装连接到电源，但是系统控制仍未初始化甚至没有安装，在这种情形下，“系统故障亮度级”的默认值确保了100%的照明。 3数字可寻址调光镇流器发了一种数字可寻址调光镇流器（见），并且通过了性能测试。这是一种高效、高功率因数，用来驱动快速起动荧光灯的数字调光电子镇流器。 它主要包括功率因数校正集成电路，用于实现高功率因数和低谐波失真；使用IR2159的镇流器控制电路，用于对电灯进行平滑的调光控制；PIC16F628微控制器，用于数字控制，起着IR2159与DALI之间接口的作用。数据从DALI传输到数字可寻址调光镇流器，PIC16F628通过隔离电路收集并解释这些数据，然后在必要的时候向IR2159发送适当的信号或者将信息发回DALI，PIC16F628还具备电灯故障检测的功能，并能在故障发生时使IR2159失效。这种镇流器的主要优点有：部件数量少（只有92个），由于采用了一种创新的关断和通信的方法，所以消耗的功率很低，从而节约了能源。 微控制器与IR2159之间的通信是通过4个信号来实现的（见）。数字调光信号（RB3）与IR2159的管脚DIM相连，它是一个脉宽调制信号，经过RC网络（R25和Cn）滤波后转换为0.5 5V的模拟调光电压，其中0.5V对应于对数调光曲线中的1%亮度级，而5 V对应于100%亮度级。微控制器可以通过改变占空比使调光电压在0.55V变化，从而为IR2159提供256个符合对数规律的调光电压级，微控制器还能通过控制占空比变化的速度来改变衰减时间，照明亮度和调光电压级之间的关系可以根据具体需要调整。 可以使IR2159有效或失效，高电平时电灯关掉，IR2159失效且电流为*小，低电平时电灯打开。PIC16F628拥有对这个线路的控制权，可以根据从DALI得到的故障状态和用户要求的设置来决定电灯的开关与否。 在，当移除电灯时，lamp~out信号被变阻器R17提升至VDD，系统强行关断IR2159，重新换上电灯时，lam-out信号变为低电平，微控制器再次打开IR2159，电灯自动重新起动。其他故障情况由fault信号来表示，低电平时表明IR2159处于故障状态（IR2159在故障状态下会自动关断，并保持故障状态直至集成电路被复位）。 系统关断时存在一些独特的功率状态，当关断信号处于低电平且电灯点亮时，PIC16F628获得的功率来自IR2159的充电泵，在正常工作期间，充电泵为微控制器提供了足够的电流使其运行在内部频率4MHz下。当关断信号有效时IR2159便失效，充电泵不再起作用，这期间为尽量减少电流和功率的消耗，微控制器被置于睡眠状态。当要接收数据时，系统临时唤醒PIC16F628并起动IR2159的充电泵一段时间（一般少于25ms），这段时间足以处理这个任务，但并不足以点亮电灯，这种独特的管理方法使系统在关断期间消耗的功率*小。 4结束语数字可寻址照明正逐渐成为各种各样的不同应用场合中*受欢迎的一种照明控制方式。每个电灯的单独控制使终端用户可以随时随地按照需要对灯光进行精确的调节，这种照明管理方式大大减少了照明消耗的能源，并在节能的同时提高了照明的质量。