Hacer más inteligentes a las ciudades: soluciones híbridas para sistemas de alumbrado público LED

Hace aproximadamente una década, la mayoría de las farolas eran incandescentes con fotocélulas para apagarlas durante las horas del día. El estándar ANSI C136.10 para equipos de iluminación de carreteras y áreas proporcionó una plataforma común para la intercambiabilidad de fotocontroles y receptáculos basados en voltaje de línea de CA con conexiones de 3 polos. En América del Norte, el mercado de iluminación de carreteras y áreas desarrolló ANSI C136.10 como la interfaz estándar, mientras que se convirtió en el estándar de facto en gran parte del mundo.

A medida que los costos de energía han aumentado y la tecnología LED se ha vuelto más frecuente, ANSI C136.41 se desarrolló para definir dispositivos y receptáculos para aumentar la eficiencia de las luminarias de carretera. Creado para ser compatible con los sistemas de iluminación existentes, este estándar mantiene la conexión de voltaje de línea de 3 polos y agrega contactos para la salida de señal. Esta interfaz permite el control de regulación digital o analógico mediante un fotodiodo o sensor de movimiento.

La arquitectura está diseñada para que la energía de la red se enrute al fotocontrol ANSI C136.41 y cambiará esa alimentación al controlador LED. Una unidad de fuente de alimentación interna (PSU) convierte esa energía de la red en un voltaje lógico para alimentar los controles. A menudo, en América del Norte, la señal de regulación es analógica (0-10 V), que se percibe como económica y confiable. La conexión en red de las farolas se logra a través de una variedad de protocolos inalámbricos.

El estándar ANSI C136.41 no proporciona muchos detalles sobre cómo incluir entradas de sensores en las luminarias. La amplia variedad de opciones de configuración de cableado hace que sea difícil optimizar los componentes. Además, la salida de control analógico de 0-10 V limita el dispositivo de iluminación a una sola entrada. Sin embargo, hay un esfuerzo considerable para incluir el protocolo D4i, basado en DALI-2, en futuras actualizaciones estándar para abordar esto.

En 2010, se formó Zhaga, un consorcio mundial de la industria de la iluminación, para estandarizar las interfaces de los componentes LED en las luminarias. Recientemente, su misión se ha ampliado para incluir la interoperabilidad de los componentes. En asociación con The DALI Alliance, han desarrollado el protocolo D4i y el programa de certificación para accesorios de iluminación listos para el Internet de las cosas. El estándar Zhaga Book 18 fue diseñado específicamente para iluminación LED y difiere del ANSI C136.41 en que la fuente de alimentación se incorpora a la luminaria en lugar del fotocontrol, ya sea como parte del controlador LED o por separado. Esto simplifica el cableado de los nodos de control del dispositivo de iluminación y permite una arquitectura de doble nodo.

La arquitectura de doble nodo incorpora un nodo orientado hacia arriba, para albergar una fotocélula o nodo de comunicación, y un segundo nodo para movimiento u otros tipos de sensores para los que es apropiado un ángulo de visión hacia abajo. El bus de comunicación está diseñado específicamente para el protocolo D4i. Los nodos del sensor en sí son más pequeños y más fáciles de sellar contra la entrada de polvo y precipitación. Con una nueva generación de controladores intercambiables, Zhaga amplía las capacidades de los accesorios de iluminación exterior para actuar como una plataforma para sensores y dispositivos de comunicación. En el futuro, esperamos ver sensores para el conteo de vehículos o peatones, informes de tráfico, detección de contaminación y otros fines.

La arquitectura híbrida de 2 nodos aprovecha el dominio de ANSI C136.41 al tiempo que aprovecha la simplicidad y la arquitectura abierta de Zhaga-D4i. En esta configuración, el nodo orientado hacia arriba es un nodo de fotocontrol o comunicación conectado por una interfaz ANSI C136.41 de 7 polos que no cambia la alimentación de la red al controlador LED. El nodo orientado hacia abajo es un dispositivo de entrada de sensor, como un sensor de movimiento. Ambos nodos y toda la luminaria están certificados según Zhaga-D4i.

El nodo ANSI C136.41 se puede alimentar desde una fuente de alimentación auxiliar, interna o externa al controlador, o al bus DALI. El diseño del dispositivo de iluminación resultante ha simplificado el cableado y la arquitectura y crea infraestructura para facilitar las ciudades inteligentes con los sensores Zhaga Book 18 y el protocolo de comunicaciones digitales.

Los componentes Endurance N que cumplen con NEMA/ANSI C136 proporcionan una interfaz sólida que admite sistemas de control de regulación analógica o D4i de 0-10 VCC. Ya sea diseñando una luminaria de nodo único ANSI C136 o un sistema híbrido de 2 nodos, TE tiene una solución de producto. Los receptáculos regulables para conexiones de 5/7 polos pueden ser fijos o giratorios para una alineación perfecta de la fotocélula. Además, han desarrollado un receptáculo giratorio que no requiere herramientas.

Una base Endurance N estándar incluye la interfaz C136 con contactos adicionales para controlar el controlador LED o una PSU auxiliar. La base mejorada incluye una PSU incorporada. El diseño precertificado rentable presenta un diseño que ha sido sometido a análisis térmico y pruebas de vibración. Las cubiertas de los dispositivos de control están disponibles en gris humo claro o transparente y en una variedad de tamaños.

Desarrollados como soluciones para el ecosistema de la ciudad inteligente, los productos Endurance S y S2 son soluciones listas para sensores para el futuro de la iluminación de carreteras y áreas. Los conectores Zhaga Book 18 de TE Connectivity permiten luminarias que cumplen con Zhaga-D4i controladas por DALI.

Como elemento clave para el futuro de las ciudades inteligentes, estos componentes están diseñados para adaptarse a la nueva tecnología de sensores a medida que se desarrolla. Mientras tanto, las combinaciones de receptáculo, base y cúpula con clasificación IP66 proporcionan una interfaz eléctrica sellada para soportar entornos hostiles y la exposición constante a los rayos UV. La línea de productos Endurance S2 permite la conexión en cadena de ambos nodos sin necesidad de componentes de conector adicionales. Esto elimina piezas y ahorra tiempo, reduciendo el costo total de la luminaria.

• Jonathan Catchpole, arquitecto de sistemas principal
• Scott Hamilton, Sr. Gerente, Gestión de Productos
• Alexander Hunt III, Gerente de Productos