3.2 Alimentation et systèmes de control

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1 3.2 Alimentation et systèmes de control

2 La lampe n'est qu'un élément d'un système complexe
Réseau Electrique Control & Suivi Alim. Contraintes Source de lumière & Luminaire Récepteur & Application

3 A chaque type de lampe son alimentation
L’alimentation doit être adaptée à la charge à chaque instant Elle doit assurer le fonctionnement nominal Elle doit assurer l'amorçage Elle doit assurer les fonctions de gradation Elle doit obéir aux contraintes de sécurité, aux normes… Lampes à incandescence: Eléments linéaires, pas de contraintes d’amorçage Elles peuvent être directement branchées au secteur Sources « Solides » (LEDs…): Nécessitent une polarisation, faibles courants Elles fonctionnent essentiellement en courant continu Lampes à décharge avec ou sans électrodes : Eléments non-linéaires, fortes contraintes d’amorçage, Large gamme de puissance, sensibles à la fréquence… Elles nécessitent un « ballast » ou une source de courant

4 Le cas des lampes à décharge
Tension Courant Résistance ohmique linéaire Une décharge électrique est une résistance « ohmique » non linéaire Vd;B Rd;B Id;B Point B Décharge électrique Vd;A Id;A Point A Rd;A Rd;A ≠ Rd;B La forme de la courbe V-I dépend fortement de La fréquence d’alimentation VS Claquage

5 Fonctionnement en régime: Ballast ferromagnétique
Varc Iarc Cette zône n’est pas accessible Source de tension + impedance Z V(t) C B VC A A C VB cosφ Vin Consomme de l’énergie (15%) Impose cosφ < 1 et nécessite une capacité de compensation Ne peut pas suivre l’évolution de la lampe Contient du plomb Lourd et volumineux Iarc A B Varc

6 Fonctionnement en régime: Ballast électronique
Varc Iarc I(t) Source de Courant Vlimit Ne nécessite ni capacité ni starter Il peut être « gradable  » et « contrôlable » Consomme moins de l’énergie (7-8%) Il est léger et compact Il « respecte » la lampe (durée de vie & maintenance du flux…) Sinusoïdal Haute fréquence Lampes fluorescentes Lampes Haute pression Créneaux Basse fréquence

7 Le caractère non-linéaire de la « charge »
HF pour lampes HP DANGER: Résonance Acoustique BF mode: peak de re-amorçage HF mode: pas de peak Courant d’arc

8 Phase 1 : Claquage de l’isolant (gaz)…
Considérer une expérience virtuelle : Un gaz pur est isolant… Tube avec électrodes plans + Le circuit électrique est donc ouvert… Gaz pur (p≠0) Le courant électrique est nul Source de tension continue (V ≠ 0) Cependant quelques charges électrique peuvent exister dans le volume… Ampèremètre (I = 0)

9 … au conducteur (plasma)
Ajouter quelques charges électriques Si quelques charges électriques existent dans le volume Bombardement Photons UV + Ces charges peuvent bouger librement sous l’influence du champs électrique Etincelle (Plasma) Si la pression est assez faible ou la tension assez forte I Une décharge électrique apparaît (étincelle) V ≠ 0 I ≠ 0

10 La courbe de Paschen et quelques ordres de grandeur

11 Aide au démarrage: L’électrode auxiliaire
Ballast Inductif Ballast ferromagnétique Lampes HID (Hg) Lampes MHL (silice) Electrodes principales Electrode Auxiliaire

12 Aide au démarrage: Le bilame
Lampe Fluorescente Ballast ferromagnétique uniquement

13 Aide au démarrage: Starter Electronique
Ballast Eln Ballast EM + Starter Eln + Starter class. Maintenance du Flux (lampe MHL) % Flux initial Temps de fonctionnement (x1000h) Eln Class. Temps (min) Mise en régime Amorçage à chaud Ballast ferromagnétique Lampes Sodium Lampes MHL (céramiques)

14 La lampe n'est qu'un élément d'un système complexe
Réseau Electrique Control & Suivi Alim. Contraintes Source de lumière & Luminaire Récepteur & Application

15 La chaîne de control Ballast Eln Contrôleur Protocole de Communication
Liaison (PL ou RF) Station centrale Control Surveillance Liaison (bus) Ballast Eln Intelligent Signal Analogique Ballast(s) EM Variateur Liaison (bus ou PL)

16 DALI devient un standard
Le protocole DALI DALI: Digital Addressable Lighting Interface Protocole ouvert (non-propriétaire) spécifique pour l’éclairage. Assure une compatibilité entre les fabricants des ballasts et des contrôleurs Assure une grande flexibilité pour le concepteur, le gestionnaire et l’utilisateur final Facile à connecter (2 fils uniquement) DALI est standardisé pour l’éclairage intérieur: IEC60929 et ANSI C82.11 Et d’autres….. DALI devient un standard universel

17 Le protocole DMX (monde du spectacle)
Le DMX (digital multiplexing) est un protocole de multiplexage de données. Il est essentiellement utilisé pour le contrôle de l'éclairage dynamique d'évènements en complément de la sonorisation (concerts, plateaux télé, spectacle son & lumière). Le protocole DMX 512 a été conçu pour adresser les gradateurs des projecteurs de lumière dans le spectacle mais aussi dans les avions. Standard adopté et reconnu par bon nombre de constructeurs, le DMX 512 est d'une conception simple : chaque ligne DMX 512 peut adresser 512 gradateurs et ces 512 valeurs sont envoyées en continu sous la forme de 512 octets: il permet de contrôler 512 canaux en affectant à chacun une valeur comprise entre 0 et 255. La transmission se fait de façon sérialisée, et chaque appareil reçoit l'ensemble des 512 valeurs (ce que l'on appelle une "trame" dmx) et renvoie cette trame à l'appareil suivant. La norme prévoit la mise en série d'au maximum 32 appareils sur une même ligne dmx, et l'utilisation d'au maximum 16 canaux par appareil.

18 Le système par courant porteur
Contrôleur uniquement Communication avec station: Courant porteur Communication avec ballast: DALI Gradation continue (si le ballast le permet) Récupération des données de fonctionnement Switch Cabinet Controller SCC1 Device 1 Device n Switch Cabinet Transceiver SCT ... Field level: Automatisation level: Management level: NL bus RS 232 SCCn Central unit Data comm /GSM Dimensions: 35 x 45 x 105 mm

19 Système par RF Contrôleur uniquement
Communication avec station: Radio-Frequences (portée 200m) Communication avec ballast: DALI ou I2C Gradation continue (si le ballast le permet) Récupération des données de fonctionnement Interactif (sondes) Services supplémentaires possibles

20 Système Semi-autonomes
Ballast Eln (HF) Puissances: W Lampes MHL et SHP Contrôleur optionnel (contacts secs) Gradation max 50% (paliers 75% et 50%) Starter intégré Autonome Pas de communication(sauf LEDs de visu) 4 cycles (+1 user defined)

21 Détecteurs de présence
Systèmes de détection Détecteurs de présence Ultrasons Infrarouge Le systèmes de détection peuvent économiser jusqu’à 60% de la consommation

22 Systèmes à ultrasons Emission: signal faible puissance, haute fréquence (25-40 kHz) Réception: le signal réfléchi Il détecte le mouvement le biais par un changement de fréquence (effet Doppler) bon pour détecter les petits mouvements peut détecter les mouvements derrière les obstacles

23 Systèmes Infrarouge Passifs
Il détecte les mouvements d'une source de chaleur en segmentant le volume en régions L’objet doit être dans la ligne de visée Bonne pour la détection des grands mouvements tels que la marche…