PROTOCOLLI PER L’ILLUMINAZIONE DINAMICAbackend@... · alcuni anni sono disponibili sistemi...

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2 10/04 ILLUMINOTECNICA ELETTRIFICAZIONE N ei diversi settori della “Consumer Elec- tronics”” si è recentemente assistito ad un impulso nella ricerca di sistemi senza fili che permettano l’interfacciamento di apparecchi remoti. Da questo punto di vista, una branca rap- presentativa è quella che va sotto il nome di “Ho- me Entertainment” in cui la diffusione dei lettori DVD, con le necessità legate al collegamento ai vari altoparlanti, ha immediatamente approfitta- to dei vantaggi messi a disposizione dai proto- colli di comunicazione senza fili, mentre già da alcuni anni sono disponibili sistemi wireless per il collegamento di periferiche ai Personal Com- puter. Ulteriore impulso è derivato dalla diffu- sione dei cellulari, combinati con l’uso di dispo- sitivi vivavoce, che ha contribuito a rendere po- polare questo tipo di tecnologia. SISTEMI PROPRIETARI Con questi presupposti, viene immediato pen- sare ad una ricaduta del wireless anche nel set- tore dell’illuminazione dinamica, che permetta la connessione tra banco regia ed i diversi appa- recchi senza fili. Da questi presupposti parte l’a- nalisi dei vari protocolli attualmente a disposi- zione dei designer che hanno la necessità di por- tare piccoli segnali entro ambiti limitati. Fino agli anni ‘80, le modalità di controllo “by wire” del flusso luminoso di apparecchi remoti si suddivideva sostanzialmente in due catego- rie: controlli di tipo analogico “low cost” e con- trolli “proprietari”, solitamente meno economici dei primi, in cui il produttore proponeva un siste- ma “chiuso” tra componenti che interagivano, volutamente, solo tra di loro. Ancora oggi il controllo analogico in bassa ten- sione, tipicamente tra 0 e 10 V in DC, è utilizza- to per ottenere una variazione proporzionale della luce emessa tramite un segnale inviato via cavo. La sua semplicità ne costituisce il principale punto di forza in quanto la ricerca dei guasti si riduce ad una misura di tensione con un semplice tester; per contro, non è possibile il pilotaggio indivi- duale se non avendo a disposizione un ramo dedi- cato ad ogni singolo apparecchio. Nei moderni sistemi con decine o migliaia di punti luce que- sto sistema richiede altrettante linee e comandi. Recentemente, questo protocollo è stato codifi- cato da ANSI con il codice E1.3 - 2001. Va, per contro, detto che una mancata standardizzazio- ne dei connettori presenti sulle varie marche di consolle di comando e sui dimmer costituisce un’ulteriore pecca del sistema. I limiti appena visti hanno portato alla diffu- sione del multiplex analogico, che consentiva il controllo di più sistemi attraverso un unico cavo. Lo sviluppo della tecnica consentì di pas- sare dalla variante analogica a quella digitale del medesimo sistema. Il primo ha dimostrato di poter gestire più canali con un unico cavo, ma, talvolta, ha dato prova di scarsa immunità alle interferenze, colpevoli di sfarfallamenti delle luci controllate. L’introduzione del multiplex digitale ha ovvia- to a questo problema, ma, trattandosi di siste- mi proprietari, l’applicazione è stata limitata alla sola gamma di apparecchi compatibili, nonostante esistano in commercio i converti- tori di protocollo. Nuove tecnologie al servizio del “Lighting Designer” PROTOCOLLI PER L’ILLUMINAZIONE DINAMICA di Fausto Martin H Figura A: Il controllo luci “wireless” è molto interessante nella ristrutturazione di edifici storici (Nella foto, il Bolshoi di Mosca)

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Nei diversi settori della “Consumer Elec-tronics”” si è recentemente assistito ad unimpulso nella ricerca di sistemi senza fili

che permettano l’interfacciamento di apparecchiremoti. Da questo punto di vista, una branca rap-presentativa è quella che va sotto il nome di “Ho-me Entertainment” in cui la diffusione dei lettoriDVD, con le necessità legate al collegamento aivari altoparlanti, ha immediatamente approfitta-to dei vantaggi messi a disposizione dai proto-colli di comunicazione senza fili, mentre già daalcuni anni sono disponibili sistemi wireless peril collegamento di periferiche ai Personal Com-puter. Ulteriore impulso è derivato dalla diffu-sione dei cellulari, combinati con l’uso di dispo-sitivi vivavoce, che ha contribuito a rendere po-polare questo tipo di tecnologia.

■ SISTEMI PROPRIETARICon questi presupposti, viene immediato pen-sare ad una ricaduta del wireless anche nel set-tore dell’illuminazione dinamica, che permettala connessione tra banco regia ed i diversi appa-recchi senza fili. Da questi presupposti parte l’a-nalisi dei vari protocolli attualmente a disposi-

zione dei designer che hanno la necessità di por-tare piccoli segnali entro ambiti limitati.Fino agli anni ‘80, le modalità di controllo “bywire” del flusso luminoso di apparecchi remotisi suddivideva sostanzialmente in due catego-rie: controlli di tipo analogico “low cost” e con-trolli “proprietari”, solitamente meno economicidei primi, in cui il produttore proponeva un siste-ma “chiuso” tra componenti che interagivano,volutamente, solo tra di loro.Ancora oggi il controllo analogico in bassa ten-sione, tipicamente tra 0 e 10 V in DC, è utilizza-to per ottenere una variazione proporzionale dellaluce emessa tramite un segnale inviato via cavo.La sua semplicità ne costituisce il principale puntodi forza in quanto la ricerca dei guasti si riducead una misura di tensione con un semplice tester;per contro, non è possibile il pilotaggio indivi-duale se non avendo a disposizione un ramo dedi-cato ad ogni singolo apparecchio. Nei modernisistemi con decine o migliaia di punti luce que-sto sistema richiede altrettante linee e comandi.Recentemente, questo protocollo è stato codifi-cato da ANSI con il codice E1.3 - 2001. Va, percontro, detto che una mancata standardizzazio-ne dei connettori presenti sulle varie marche diconsolle di comando e sui dimmer costituisceun’ulteriore pecca del sistema.I limiti appena visti hanno portato alla diffu-sione del multiplex analogico, che consentivail controllo di più sistemi attraverso un unicocavo. Lo sviluppo della tecnica consentì di pas-sare dalla variante analogica a quella digitaledel medesimo sistema. Il primo ha dimostratodi poter gestire più canali con un unico cavo,ma, talvolta, ha dato prova di scarsa immunitàalle interferenze, colpevoli di sfarfallamentidelle luci controllate.L’introduzione del multiplex digitale ha ovvia-to a questo problema, ma, trattandosi di siste-mi proprietari, l’applicazione è stata limitataalla sola gamma di apparecchi compatibili,nonostante esistano in commercio i converti-tori di protocollo.

Nuove tecnologie al servizio del “Lighting Designer”

PROTOCOLLI PER L’ILLUMINAZIONEDINAMICAdi Fausto Martin

H Figura A: Il controllo luci “wireless” è molto interessante nellaristrutturazione di edifici storici (Nella foto, il Bolshoi di Mosca)

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■ L’ESPERANTO ELETTRICOArriviamo così al 1988; la globalizzazione è anco-ra di là da venire, ma chi opera nel settore sentel’esigenza di avere un protocollo universale, aper-to a tutti i produttori di apparecchi del settore esvincolato dai diritti dei singoli, così come pro-fetizzato dai teorici del linguaggio universale, sichiami esso Esperanto oppure Linux. All’IstitutoStatunitense per la Tecnologia Teatrale (U.S.I.T.T.)si deve la nascita del protocollo DMX 512, acro-nimo di Digitally MultipleXed, che consentiva ilcontrollo fino ad un massimo di 512 canali su unsingolo cavo, numero enorme per l’epoca. Si trat-tava del metodo di trasmissione dati su una cop-pia di fili, noto come RS 485, che dimostrò findall’esordio un elevato grado di immunità aidisturbi. Nel 1990 si ebbe la prima revisione,tanto che il protocollo si definisce correntemen-te come DMX 512 – 1990. Da allora esso haavuto ampia diffusione in virtù delle sue buonecaratteristiche; l’unica pecca riguardava la dia-gnosi del guasto, che non era affatto semplice.A questo si ovviò introducendo nel mercato appa-recchi appositamente costruiti. L’evoluzione intempi più recenti ha portato alla versione DMX512 – A (nota anche con il nome di DMX 2000)che, pur conservando piena compatibilità con laprecedente, ha implementato nuove funzionalitàa fronte di minori limitazioni tra cui citiamo:❚ miglior protezione contro scariche elettrosta-

tiche;❚ trasmissione di un codice supplementare “SIP”

(System Information Packet) relativo al tipo disoftware usato;

❚ possibilità di ricevere sulla consolle alcunecaratteristiche delle macchine ad essa con-nesse.

■ A SENSO UNICOCol passare degli anni le esigenze cambiano esuperato il problema delle interferenze, ridotto

il numero dei cavi, ci si rese conto che il DMX512 era un sistema a senso unico, in grado cioèdi inviare dei comandi, ma totalmente “sordo”o, in altre parole, un sistema unidirezionale, chenon poteva avere nessun “feedback” dalle appa-recchiature che controllava. Inoltre, tutte que-ste dovevano essere indirizzate tramite la sele-zione manuale di appositi “Dip Switch”, che leidentificavano individualmente agli “occhi” dellaconsolle. Con il presupposto di superare i limi-ti del DMX emersi nel corso degli anni, si stasviluppando un nuovo protocollo chiamatoRDM (Remote Device Management) che operasugli stessi cavi del DMX, ma consente unacomunicazione bidirezionale. In altre parole,quando si accende il sistema, la consolle rico-nosce la periferica che è collegata al data link(per cui si parla di standard self-discovery). Losviluppo di RDM dovrebbe aggiungere, verosi-milmente, molti anni di vita utile al DMX, datoche si potranno denominare o raggruppare sottouno stesso indirizzo diverse sorgenti luminoseed avere una segnalazione del loro “stato di salu-te” direttamente sul banco di regia, utilizzan-do prodotti DMX esistenti. Ad esempio, sarà pos-sibile monitorare la temperatura e le ore di fun-zionamento ed eventuali anomalie. Anche seancora non definitivo, questo protocollo lasciaintravedere interessanti prospettive di sviluppo,come la diagnosi remota via modem, il ricono-scimento dei proiettori, il numero di canali asse-gnabili, il loro indirizzamento e la ricezione deisegnali di guasto da parte degli stessi, ecc. RDM si può anche definire come il protocol-lo “ponte” tra il DMX ed Ethernet, come vedre-mo in seguito.

■ ASPETTANDO DALIContemporaneamente sta prendendo piede ancheDALI, acronimo di Digital Addressable LightingInterface, redatto secondo lo standard IEC 929.

Q Figura B: I locali diintrattenimento medio piccolisono particolarmente adatti ai nuovi protocolli Wi-Fi

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DALI è un protocollo nato espressamente peril controllo di apparecchi luminosi, per lagestione della scenografia e per la comunica-zioni bidirezionale sullo stato dell’apparec-chiatura controllata.DALI mantiene i vantaggi che si sono dimostratiefficaci con i sistemi precedenti come:❚ controllo individuale dell’apparecchiatura: ogni

unità ha il suo specifico indirizzo, perciò è pos-sibile comunicare con il singolo componente;

❚ utilizzo di una coppia di conduttori per il con-trollo di varie unità;

❚ inutilità di avere un interruttore principale dipotenza per l’accensione, in quanto il comandopuò essere inviato tramite il protocollo stesso;

❚ informazioni trasmesse dalla sorgente lumi-nosa possono essere: ❚ stato acceso/spento;❚ livello di flusso luminoso impostato; ❚ condizioni dell’alimentatore; ❚ il cablaggio non richiede conduttori spe-

ciali, bastano due semplici cavi; ❚ possibilità di effettuare cambiamenti attra-

verso una programmazione software, senzarichiedere di apportare cambi alla struttura;

❚ facilità di espansione: il sistema si può espan-dere in qualsiasi direzione senza che sianonecessari il rispetto di particolari regole.

Detto ciò, vanno anche ricordati i limiti di que-sto sistema, che consistono in un’espandibilitàlimitata ad un massimo di 64 unità singolarmen-te indirizzabili e, comunque, in una corrente mas-sima di 250 mA: vincoli che non possono esse-re mai superati pena alcuni problemi di comuni-cazione tra gli apparecchi. Il controllo avvieneper mezzo di un segnale a 16 V (tra 22,4 e 9,5 V),fornito da un alimentatore interno.Una pesante ipoteca sul futuro è posta anche daEthernet, che consente di trasferire grandi quan-tità di dati ad altissime velocità (10 Mb/s, contro

i 250 kb/s del DMX), equivalenti a circa 50 voltela quantità di canali trasferiti dal protocolloU.S.I.T.T. Tra i vari tipi, il più diffuso è il “10 BaseT”, che ha il vantaggio di impiegare connettori ditipo telefonico noti come RJ 45, non ancora“popolari” in un settore strettamente legato alconnettore a 5 poli del DMX.

■ RADIO DAYSCome si accennava in apertura, la telefonia mobi-le ha rimesso in auge il collegamento via radiotra le varie periferiche. Tralasciamo il sistema piùvetusto a raggi Infrarossi, poco interessante poi-ché è adatto a brevi distanze in cui i sistemi si“vedono” - non riesce a comunicare attraversogli ostacoli – e se ne sconsiglia l’impiego in pre-senza di sorgenti che emettano nelle lunghezzed’onda superiori ai 780 nm e che potrebberointerferire con i segnali. Nell’Home Entertainment è molto diffuso, inve-ce, il sistema Wi-Fi, la cui Norma è pubblicatacome Standard IEEE 802.11b – 1999 (Supplementto ANSI/IEEE Std 802.11, Edition 1999).Questo standard fa parte del gruppo di speci-fiche, sviluppate da IEEE, per la tecnologiaWireless, cioè per l’interfaccia via etere tra unclient wireless ed una stazione ricetrasmitten-te, e costituisce ormai una tecnologia maturanella banda dei 2,4 GHz. Presto sarà affianca-to dallo standard 802.11a, che lavora nellabanda a 5 GHz (la cosiddetta banda ISM,Industrial Scientific Medical), con velocità mas-sima di trasmissione pari a 54 Mb/s e, soprat-tutto dallo standard 802.11g, che utilizza sem-pre la banda a 2,4 GHz, con l’uso della tec-nologia OFDM (Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing), con velocità di trasmissione sem-pre di 54 Mb/s. Il vantaggio è che l’utilizzo dellastessa banda dell’802.11b facilita la realizza-zione di ripetitori (Access Point) di tipo bistan-

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Riassunto delle caratteristiche salienti dei protocolli

Protocollo Tipo Utilizzo Pregi Difetti Standard

Infrarossi IR Sconsigliato — Sensibile agli ostacoli

Analogico 0 ÷10 V Semplici impianti Semplicità Numero cavi E1.3 2001

Multiplex A / D Soppiantato da DMX Cablaggio Sistema proprietario

DMX 512 RS 485 Molto diffuso 512 unità Monodirezionale RS 485

RDM Recente Bidirezionale No wireless E1.20

DALI Recente Bidirezionale 64 unità o 250 mA IEC 929

Ethernet Poco diffuso Quantità di dati Connettore RJ 45 IEEE 802.3

Wi - Fi Ambienti medi Velocità TX Pochi apparecchi IEEE 802.11b

Bluetooth Piccole reti Crittografato Portata ridotta IEEE 802.3

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dard, con possibilità di utilizzo contemporaneodelle esistenti reti Wi-Fi e delle nuove 802.11g.La sua natura rende il Wi-Fi adatto alla connes-sione tra Laptop e PC, così come all’HomeEntertainment, comunque entro un raggio mas-simo di 500 m, sufficiente per molti sistemi di illu-minazione di piccole e medie dimensioni. Percompletezza va ricordato che il Wi-Fi opera a 11Mb/s, equivalente ad un’ampiezza di banda dicirca 40 segnali DMX; in realtà, conviene con-siderare un numero di segnali disponibili indica-tivamente pari ad un terzo. Per realizzazioni conquesto sistema non vanno trascurati, poi, gli even-tuali inconvenienti derivanti da inquinamentoelettromagnetico che la presenza di diversi siste-mi dello stesso tipo nel medesimo ambientepotrebbe causare.

■ UN RE VICHINGOBluetooth, altro termine popolare, non è che latraslitterazione inglese del nome del re VichingoHarald Blaatand, il quale, durante la secondametà del secolo X, unì i regni della Norvegia edella Danimarca e vi introdusse il Cristianesimo.Quando importanti aziende scandinave crearo-no un nuovo standard di trasmissione, il nomenon poteva che cadere su quell’antico re che,in altri campi, precorse i tempi. Oggi il proto-collo, in linea con lo standard IEEE 802.3, operanella banda ISM dei 2,4 GHz, con una portatacompresa tra i 10 ed i 100 metri. Le distanzecoperte sono da intendersi puramente teorichee sono, realisticamente, meno di un terzo diquelle dichiarate. Può contemplare un numerolimitato di dispositivi presenti nella medesimarete, può attraversare muri o pareti e comunicamediante un sistema di sicurezza che crittogra-fa i dati. Oltre all’Information Technology (stam-panti, computer, modem, ecc.), anche il settoreautomotive si sta interessando alle possibiliapplicazioni sui veicoli. I vantaggi di questosistema risiedono nelle piccolissime potenzeusate (1 mW) e nel continuo cambio di fre-

quenza, 1.600 volte al secondo, che lo rendepressoché immune da interferenze. Per contro, Bluetooth è ancora in via di defini-zione e non molti progressi sono stati fatti dalgruppo di lavoro che lo ha creato, al punto chesembra, al momento, uno standard adatto ad unnumero limitato di periferiche, più che un pro-tocollo destinato a facilitare il lavoro al LightingDesigner in un futuro prossimo.

CONCLUSIONIA conclusione di questo breve e non esaustivoexcursus sui protocolli di comunicazione, varicordato che si stanno affermando i nuovi siste-mi di controllo ibridi, che coniugano la popola-rità di quelli più maturi con le recenti opportu-nità messe a disposizione dalla tecnica: la tec-nologia wireless associata al protocollo DMX, adesempio, è stata implementata da alcuni produt-tori su apparecchi che, mantenendo lo standard(U.S.I.T.T.), consentono la trasmissione dei datiwireless. In questo modo si utilizzano le cono-scenze degli operatori, già familiari allo StandardU.S.I.T.T. evitando loro l’incombenza di svolge-re un cablaggio dedicato in ambienti, come vec-chi teatri o per manifestazioni itineranti, cherichiederebbe un costo non indifferente.

AUTOREing. Fausto MartinLaureato in Ingegneria Elettrotecnica presso l’Universitàdi Padova riveste il ruolo di Responsabile Tecnico pres-so un importante produttore di alimentatori per lam-pade a catodo freddo e per moduli LED.Editorialista per alcune testate specializzate fa partedei SC 34 C e D del CEI ed è delegato presso i BT TF60-2 e BT TF104-2 del CENELEC, di Bruxelles.

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Q Figura C: L’arredamento di locali ha un diversoimpatto emotivo se animato da effetti di luce