Interfacce tra dispositivi di controllo esterni e impianti di illuminazione: NEMA o Zhaga-D4i?

Per le città che stanno pensando di aggiornare l'illuminazione, Schréder può offrire molti servizi, dal ripristino degli impianti esistenti all'installazione di apparecchi completamente nuovi, al loro collegamento ad un sistema di gestione centrale (CMS), come Schréder EXEDRA.

Una semplice decisione quando si pianifica un ammodernamento dell’illuminazione può fare la differenza: crediamo che i committenti debbano sempre scegliere una soluzione connected-ready. Per maggiori informazioni, leggi il nostro libro bianco che spiega cosa sono gli apparecchi pronti per la connessione, perché sono utili e quali opzioni hanno i progettisti quando li scelgono.

Una delle decisioni più importanti che i proprietari di sistemi devono prendere è se scegliere un ecosistema NEMA o Zhaga. Questa scheda tecnica illustra entrambe le interfacce dettagliatamente, spiegando gli standard a cui si riferiscono e gli impatti risultanti dalle loro diverse architetture, in modo che i proprietari dei sistemi possano fare una scelta consapevole. 

Sia NEMA che Zhaga sono a prova di futuro, interoperabili e robusti. Se da un lato riteniamo che Schréder EXEDRA sia il CMS completo più funzionale e scalabile sul mercato, dall'altro crediamo che i clienti possano scegliere l'ecosistema più adatto alla loro città. 

Origini e differenze regionali

 

NEMA

NEMA è l'acronimo di National Electrical Manufacturers Association, fondata negli Stati Uniti nel 1926 e che redige gli standard per i prodotti elettronici.  
ANSI C136.41 è lo standard che specifica l'interfaccia tra i dispositivi di controllo esterni e gli impianti di illuminazione ed è utilizzato principalmente negli Stati Uniti, nel Regno Unito, in Australia e in Nuova Zelanda, dove viene comunemente indicato come interfaccia NEMA. È stato adottato anche da altri Paesi.


 

ZHAGA 

Il Consorzio Zhaga è stato istituito nel 2010 per definire gli standard delle interfacce dei componenti utilizzati negli apparecchi di illuminazione a LED. Il consorzio è un programma membro dell'IEEE Industry Standards and Technology Organisation.  
Le specifiche Zhaga, chiamate Book, riguardano le interfacce elettriche, meccaniche, ottiche, termiche e di comunicazione e consentono l'interoperabilità dei componenti. Le specifiche Zhaga sono applicate da un programma di certificazione che garantisce la conformità ai book da parte di organismi di prova indipendenti. Il book che specifica l'interfaccia di estensione degli apparecchi di illuminazione per esterni è il Book 18. La prima edizione è stata pubblicata nel 2019. È ormai ampiamente accettato come standard de facto nella maggior parte dei Paesi.

 

Diverse architetture elettriche

 

NEMA

In un'architettura NEMA, l'alimentazione di rete AC viene prima collegata all’attacco (interfaccia) in modo che l'alimentazione passi attraverso il nodo prima di raggiungere l'apparecchio di illuminazione ed il suo driver. Un controller NEMA è collegato direttamente alla rete elettrica e viene alimentato prima dell'apparecchio di illuminazione. Di conseguenza, oltre a fornire la connettività e l'interfaccia di dimmerazione per il sistema di controllo dell'apparecchio, il controller comprende anche la protezione dalle sovratensioni, la conversione dell'alimentazione a bassa tensione AC/DC, la misurazione dell'energia e la commutazione del carico. 

ZHAGA

In un'architettura Zhaga, l'alimentazione di rete AC arriva prima all'apparecchio e l’attacco (interfaccia) Zhaga è collegata solo all'alimentazione ausiliaria a bassa tensione fornita dal driver. Pertanto, con questa architettura, il driver di un apparecchio Zhaga-D4i dispone di maggiori funzionalità rispetto ad un driver convenzionale, come una avanzata protezione dalle sovratensioni, l'alimentazione ausiliaria, la misurazione dell'energia e la diagnostica. D'altra parte, un controller certificato Zhaga-D4i è notevolmente semplificato in quanto non è collegato direttamente alla rete elettrica. 

 
 

Opzioni di connessione

 

NEMA

Gli standard ANSI specificano molteplici prese NEMA in termini di numero di pin (connettori a 3, 5 o 7 pin) e di assegnazione dei pin. Di conseguenza, l'interfaccia NEMA può essere utilizzata con diversi protocolli alternativi. È quindi più flessibile per adattarsi a diverse applicazioni. Tuttavia, garantire la piena interoperabilità tra l'apparecchio di illuminazione e le sue periferiche è più difficile, date le molteplici alternative supportate dagli standard ANSI.   
 

ZHAGA 

Zhaga Book 18 mira alla piena interoperabilità, in modo che i componenti certificati siano interoperabili, facili da manutenere o sostituire e che, un apparecchio LED Zhaga-D4i, possa essere aggiornato in modo sicuro dopo l'installazione. Per garantire questa promessa di interoperabilità, le specifiche del Book 18 Zhaga consentono solo un'unica assegnazione pin che deve essere adattata a qualsiasi applicazione.

 

Capacità di alimentazione e sicurezza elettrica

 

NEMA

Qualsiasi dispositivo collegato all'apparecchio attraverso una presa NEMA è collegato direttamente alla rete di alimentazione AC. La potenza disponibile per tali dispositivi è quindi limitata solo dalla capacità di trasporto di corrente della presa NEMA stessa. In questo senso, l'architettura NEMA è molto utile per i nodi che devono fornire funzioni che richiedono energia. Poiché l'alimentazione AC è condivisa tra l'apparecchio e le sue periferiche attraverso l'interfaccia NEMA, la progettazione e il funzionamento dell'ecosistema NEMA devono essere conformi alle normative di sicurezza elettrica. 

ZHAGA 

Qualsiasi dispositivo collegato ad un apparecchio Zhaga-D4i tramite una presa Zhaga è alimentato dall'alimentazione ausiliaria disponibile nell'apparecchio. Il numero massimo di periferiche e il loro consumo energetico sono quindi limitati per garantire l'interoperabilità del sistema. I nodi devono rispettare questi limiti, indipendentemente dalle funzioni che svolgono. L'alimentazione ausiliaria disponibile sulla presa Zhaga è a bassa tensione, il che contribuisce a semplificare il contesto di sicurezza elettrica durante la progettazione e il funzionamento di questo ecosistema.

 

Capacità di misurazione elettrica

 

NEMA 

Nell'architettura NEMA, il controller dell'apparecchio è collegato direttamente alla rete elettrica e viene alimentato prima dell'apparecchio. Il nodo incorpora in genere una capacità di misurazione elettrica per misurare e monitorare la potenza e il consumo energetico del suo carico. L'accuratezza e la periodicità della misurazione dipendono esclusivamente dalle specifiche del controller dell'apparecchio.

 

ZHAGA

Un controller per apparecchi Zhaga-D4i, progettato per funzionare su una presa Zhaga a bassa tensione, non è collegato alla rete elettrica. Non è quindi in grado di misurare direttamente alcun parametro elettrico relativo alle prestazioni e al consumo energetico dell'apparecchio. Con un apparecchio Zhaga-D4i, la capacità di misurazione è integrata nell'alimentatore dell'apparecchio, in genere un driver D4i, mentre il nodo legge semplicemente i dati dall'alimentatore tramite l'interfaccia digitale. L'accuratezza e la periodicità della misurazione dipendono dalle specifiche dell'alimentatore dell'apparecchio Zhaga-D4i e non fanno parte delle specifiche del Book 18 Zhaga. 
 

 

Capacità dei dati

 
NEMA 

Lo standard ANSI supporta diversi segnali di controllo, alcuni dei quali analogici, come 1-10V, e altri digitali, come DALI. Pertanto, lo standard ANSI non specifica una serie di dati che possono essere scambiati tra l'apparecchio di illuminazione e le sue periferiche, poiché il protocollo di comunicazione utilizzato tra di esse può variare da un'applicazione all'altra. 
 
ZHAGA 

Il Book 18 Zhaga utilizza il cosiddetto bus digitale D4i e il protocollo specificato dalla DALI Alliance. Gli apparecchi e i moduli certificati Zhaga D4i interagiscono quindi digitalmente per scambiare una serie di dati, come le informazioni sugli apparecchi e la misurazione/monitoraggio elettrico, in un formato standardizzato.
 

Durata del prodotto

 

NEMA

Nell'architettura NEMA, i controller degli apparecchi di illuminazione sono direttamente esposti alla rete elettrica e possono essere soggetti a transitori e sovratensioni elettriche che possono comprometterne la durata. I controller rimangono permanentemente collegati alla rete elettrica, mentre scollegano elettricamente l'apparecchio dalla rete durante il giorno, preservando così la durata di vita dell'apparecchio in una rete elettrica attiva 24 ore su 24, 7 giorni su 7.   

ZHAGA 

Come descritto nel Book 18 Zhaga, il controller dell'apparecchio su una presa Zhaga non è mai esposto alla rete elettrica, riducendo il potenziale impatto dei transitori elettrici sulla sua durata. L'alimentatore interno dell'apparecchio rimane permanentemente collegato alla rete elettrica, in modo che sia l'apparecchio che il nodo rimangano accesi e funzionino in modalità standby durante il giorno, in una rete elettrica attiva 24 ore su 24, 7 giorni su 7.   
 
 

Estetica

 
NEMA 

Poiché contengono un numero significativo di componenti e funzioni, i controller NEMA sono relativamente grandi rispetto alle dimensioni di un apparecchio, il che può influire sull'estetica complessiva dell'insieme. 

 
ZHAGA 

I controller Zhaga-D4i hanno in genere dimensioni pari a metà o un terzo di quelle di un tipico controller NEMA, rendendoli meno visibili sull'apparecchio di illuminazione.
 

Costo

 
NEMA 

I controller NEMA hanno più componenti e quindi tendono ad essere più costosi. Se si installa un apparecchio pronto per la connessione con una presa NEMA, ma senza nodo, è necessario utilizzare un tappo come cortocircuito elettromeccanico. In caso contrario, l'apparecchio NEMA non funzionerà. Questi tappi di cortocircuito aggiungono ulteriori costi al sistema.
ZHAGA 

I controller Zhaga-D4i non necessitano di conversione AC/DC o di un circuito di misurazione, quindi tendono ad essere un componente a basso costo, mentre un apparecchio Zhaga-D4i può essere più costoso in quanto necessita di un driver con funzionalità avanzate.  
Se si installa un apparecchio connected-ready con una presa Zhaga, ma senza nodo, è sufficiente un semplice tappo meccanico per proteggere la presa. Questo tappo può essere rimosso quando si installa un controller Zhaga-D4i sull’apparecchio.
 


Ogni città è diversa. Il modo migliore per scegliere tra le interfacce NEMA o Zhaga-D4i è determinare gli obbiettivi dell'infrastruttura di illuminazione e il modo in cui la luce verrà utilizzata nelle diverse aree. Entrambe le opzioni presentano potenziali difetti e vantaggi per il futuro controllo dell'illuminazione intelligente, e ogni ecosistema è aperto per offrire flessibilità e modularità. Per questo motivo Schréder supporta sia l'opzione Zhaga-D4i che quella NEMA. Come sempre, il cliente è al centro del processo.