Інтерфейси між зовнішніми пристроями керування та освітлювальними приладами: NEMA чи Zhaga-D4i?

Походження та регіональні відмінності

NEMA

NEMA розшифровується як Національна асоціація виробників електротехніки (National Electrical Manufacturers Association), заснована в США у 1926 році; розробляє стандарти для електронної продукції. ANSI C136.41 - це стандарт, що визначає інтерфейс між зовнішніми пристроями керування та освітлювальними приладами; використовується здебільшого в США, Великобританії, Австралії та Новій Зеландії, де його зазвичай називають інтерфейсом NEMA. Цей стандарт також застосовують і в інших країнах.

ZHAGA 

Консорціум Zhaga створений у 2010 році з метою встановлення стандартів для інтерфейсів компонентів, які використовуються в LED світильниках. Консорціум є членською програмою Організації промислових стандартів і технологій IEEE. Специфікації Zhaga, так звані "Книги", стосуються електричних, механічних, оптичних, теплових та комунікаційних інтерфейсів і підтримують функціональну сумісність компонентів. Відповідність специфікаціям Zhaga забезпечується програмою сертифікації і гарантується незалежними органами сертифікації. Книга, яка визначає розширений інтерфейс для вуличних світильників, - це Книга 18. Перше видання опубліковане в 2019 році. Зараз її вважають стандартом де-факто у більшості країн світу.

Різні електричні архітектури

NEMA

В архітектурі NEMA мережеве живлення спочатку підключається до роз'єму і проходить через вузол, перш ніж потрапить до світильника та його драйвера. Контролер NEMA підключається безпосередньо до мережі і отримує живлення перед світильником. В результаті, окрім підключення та інтерфейсу дімування світильником, контролер також містить пристрої захисту від перенапруги, перетворення низьковольтного джерела живлення AC/DC, обліку енергії та комутації живлення світильника. 

ZHAGA

В архітектурі Zhaga струм живлення спочатку надходить в світильник до драйвера, який на виході забезпечує обмежену додаткову напругу живлення 24 В на вузол через роз'єм Zhaga. Завдяки такій архітектурі драйвер у світильнику Zhaga-D4i має більше можливостей, ніж звичайний драйвер, наприклад, покращений захист від перенапруги, додаткове живлення, облік енергії та діагностика. З іншого боку, контролер під Zhaga-D4i має менші можливості, позаяк не підключений до електромережі. 

Варіанти підключення

NEMA

Стандарти ANSI регламентують різні варіанти роз'ємів NEMA з точки зору кількості контактів (3-контактні, 5-контактні або 7-контактні роз'єми) і призначення контактів. Відповідно, інтерфейс NEMA можна використовувати з кількома альтернативними протоколами, тому він є більш гнучким і пристосованим до різних застосувань. Утім забезпечити повну сумісність між світильником та його периферійними пристроями складніше, враховуючи численні альтернативи, які підтримуються стандартами ANSI.  

ZHAGA

Zhaga Book 18 прагне до повної функціональної сумісності, щоб сертифіковані компоненти були взаємозамінними, легкими в обслуговуванні та заміні, а також щоб світлодіодний світильник Zhaga-D4i можна було безпечно модернізувати після встановлення. Для гарантії сумісності специфікації Zhaga Book 18 допускають тільки однозначну кількість контактів і їхнє призначення, які повинні підтримуватися будь-яким програмним забезпеченням.

Живлення та електробезпека

NEMA

Будь-який пристрій, підключений до світильника через роз'єм NEMA, підключається безпосередньо до мережі змінного струму. Таким чином, потужність таких пристроїв обмежується лише пропускною здатністю самого роз'єму NEMA. У цьому відношенні архітектура NEMA дуже корисна для вузлів, які мають виконувати енергоємні функції. Оскільки живлення змінного струму розподіляється між світильником і периферійними пристроями через інтерфейс NEMA, проектування та експлуатація екосистеми NEMA повинні відповідати встановленим правилам електробезпеки.

ZHAGA

Будь-який пристрій, підключений до світильника Zhaga-D4i через роз'єм Zhaga, живиться від додаткового блоку живлення в світильнику. Для підтримки функціональної сумісності системи обмежується максимальна кількість периферійних пристроїв та їхнє енергоспоживання. Вузли мають відповідати цим обмеженням, незалежно від функцій, які вони виконують. Додаткове джерело живлення, доступне через роз'єм Zhaga, є низьковольтним, що допомагає спростити питання електробезпеки під час проектування і експлуатації цієї екосистеми.

Облік електроенергії

NEMA

В архітектурі NEMA контролер світильника підключається безпосередньо до електромережі і живиться перед світильником. Вузол, як правило, має функцію обліку електроенергії для вимірювання і моніторингу потужності та енергоспоживання. Точність і періодичність вимірювань залежать виключно від технічних характеристик контролера світильника.

ZHAGA

Контролер світильника Zhaga-D4i працює від низьковольтного роз'єму Zhaga і не підключається до електромережі. Тому цей контролер не може вимірювати електричні параметри, пов'язані з продуктивністю/ енергоспоживанням світильника. У світильнику Zhaga-D4i можливість вимірювання закладена в блоці живлення світильника, як правило, в драйвері D4i, а вузол просто зчитує ці дані з блоку живлення через цифровий інтерфейс. Точність і періодичність вимірювання залежать від специфікації джерела живлення в світильнику Zhaga-D4i (не входить до специфікації Zhaga Book 18).

Можливості передачі даних

NEMA

Стандарт ANSI підтримує кілька сигналів керування, деякі з них є аналоговими, наприклад 1-10 В, а деякі - цифровими, як-от DALI. Тому стандарт ANSI не визначає набір даних, якими повинні обмінюватися світильник і його периферійні пристрої, адже протокол зв'язку між ними може відрізнятися в залежності від конкретного застосування.

ZHAGA

Zhaga Book 18 використовує так звану цифрову шину D4i і протокол, визначений Альянсом DALI. Таким чином, сертифіковані світильники та модулі Zhaga D4i взаємодіють у цифровому форматі для обміну певними стандартними наборами даних, такими як інформація про світильник та облік/моніторинг електроенергії.

Термін служби продукту

NEMA

В архітектурі NEMA контролери світильників безпосередньо підключаються до мережі змінного струму і можуть зазнавати впливу електричних коливань та стрибків напруги, які впливають на термін їхньої служби. Контролери постійно підключені до електромережі; вдень вони відключають світильник від мережі, і таким чином подовжують термін служби світильника.     

ZHAGA

Як описано в Zhaga Book 18, контролер світильника на роз'ємі Zhaga ніколи не контактує з електромережею, що зменшує потенційний вплив електричних коливань на термін його служби. Внутрішнє джерело живлення світильника залишається постійно підключеним до електромережі, тому і світильник, і вузол залишаються увімкненими та працюють в режимі очікування впродовж дня.

Естетика

NEMA

Контролери NEMA містять значну кількість компонентів і функцій, тому доволі великі відносно розміру вуличного світильника, що може вплинути на загальну естетику ансамблю.

ZHAGA

Контролери Zhaga-D4i зазвичай вдвічі або втричі менші за типові контролери NEMA, тому менш помітні на світильнику.

Вартість

NEMA

Контролери NEMA мають більше компонентів і тому, як правило, дорожчі. При встановленні готового до підключення світильника з роз'ємом NEMA, але без вузла керування, необхідно використовувати електромеханічну заглушку, інакше світильник не працюватиме. Такі заглушки є додатковими витратами.

ZHAGA

Контролери Zhaga-D4i не потребують перетворення AC/DC чи ланцюга обліку, тому зазвичай дешевші, при цьому світильник Zhaga-D4i коштуватиме дорожче, адже йому потрібен драйвер з розширеними можливостями. При встановленні готового до підключення світильника з роз'ємом Zhaga, без контролера, для захисту роз'єму достатньо простої механічної заглушки. Ця заглушка знімається при встановленні контролера Zhaga-D4i.