Control de iluminación de 0-10 V

0–10 V es uno de los primeros y más simples sistemas de señalización de control de iluminación electrónica, utilizado como un sistema de atenuación de fluorescencia temprano. En términos simples, la señal de control es un voltaje de CC que varía entre cero y diez voltios. Se reconocen dos estándares: fuente de corriente y disipación de corriente.

El controlador, que se utiliza habitualmente en la regulación de la intensidad luminosa en teatros y comercios, envía una señal de tensión al dispositivo. La iluminación controlada debe ajustar su salida de forma que, a 10 V, la luz controlada esté al 100 % de su salida potencial y, a 0 V, al 0 % de su salida (es decir, apagada). Los dispositivos de regulación de la intensidad luminosa pueden estar diseñados para responder en varios patrones a las tensiones intermedias, lo que da lugar a curvas de salida lineales para: salida de tensión, salida de luz real, salida de potencia o salida de luz percibida.

Los receptores tienen una impedancia de entrada nominal de 100 ± 20 kΩ (es decir, máximo 1,0 ± 0,2 mW a 10 V)

En la iluminación de producción, este sistema fue reemplazado por sistemas multiplexados analógicos como D54 y AMX192, que a su vez fueron reemplazados casi por completo por DMX512. Para lámparas fluorescentes regulables (donde funciona en cambio a 1–10 V, donde 1 V es mínimo y 0 V está apagado), el sistema está siendo reemplazado por DSI, que a su vez está en proceso de ser reemplazado por DALI. Sin embargo, el control de 0–10 V volvió a ganar popularidad en la década de 2010. Es común en luminarias de panel plano LED.

El esquema de control de sumidero de corriente, que se utiliza habitualmente en la iluminación arquitectónica, utiliza un balasto o un controlador que proporciona 10 V CC. El controlador reduce los voltios de retorno a la luz. Si el controlador devuelve los 10 V completos, la luz estará en su nivel más brillante. La luz estará en el nivel mínimo si no se devuelven voltios. El esquema de sumidero de corriente crea una situación de seguridad. Si se corta un cable de control o falla el controlador, las luces se encenderán.

Por lo general, el voltaje de control de 10 V se suministra a través de una resistencia. El control se logra (y se absorbe la corriente) conectando una resistencia variable entre el terminal de voltaje de control y tierra. Las dos resistencias forman un divisor de voltaje para producir un voltaje de control Vc = Vs * (Rc / (Rc + Rs)) donde Vc es el voltaje de control de retorno, Vs es el voltaje de la fuente, Rc es la resistencia de control variable y Rs es la resistencia de la fuente. Vs puede ser mayor que 10 V, de modo que un valor máximo deseado de Rc produzca un voltaje de control máximo de 10 V. Rc debe ajustarse a un valor de 0 ohmios (un cortocircuito directo) para devolver un voltaje de control de 0 V.

En la práctica, muchas entradas de control de atenuación de 0 a 10 V se pueden operar reemplazando la resistencia de control variable con un interruptor electrónico. Cuando el interruptor está encendido, el voltaje de control está cerca de 0 y la luz se atenúa por completo. Cuando el interruptor está apagado, el voltaje de control es máximo y la luz brilla por completo. El interruptor se controla mediante una señal PWM (modulación por ancho de pulso), que enciende y apaga alternativamente el interruptor a un ritmo rápido. La proporción relativa de tiempo de apagado frente a tiempo de encendido determina el brillo. Por ejemplo, si el interruptor está apagado el 10 % del tiempo, la señal de control resultante sería el equivalente a 1 V producido con una resistencia variable. El método PWM no requiere la selección de valores de resistencia precisos. Se puede aplicar simultáneamente para controlar las señales de varias luces conectando sus entradas de control en paralelo.

A principios de la década de 2020, un porcentaje significativo de paneles LED planos regulables de 0 a 10 V no responden rápidamente a los cambios de la señal de control o ni siquiera siguen el valor promedio de la señal de control. Una señal de control modulada por ancho de pulso, como la descrita anteriormente, no funciona bien con dichas luminarias.

Los balastos fluorescentes atenuables y los controladores de LED atenuables suelen utilizar señales de control de 0 a 10 V para controlar las funciones de atenuación. En muchos casos, el rango de atenuación de la fuente de alimentación o del balasto es limitado. Si la salida de luz solo se puede atenuar del 100 % al 10 %, debe haber un interruptor o relé disponible para cortar la alimentación del sistema y apagar la luz por completo. Algunos controladores de 0 a 10 V ofrecen un relé de voltaje de línea integrado, otros requieren un relé de voltaje de línea externo. Algunos controladores de 0 a 10 V, generalmente llamados adaptadores Blink'n'Dim de 0 a 10 V, crean una señal de control de 0 a 10 V en respuesta a señales de parpadeo cortas del interruptor de alimentación. Dependiendo de la aplicación, se deben considerar estas opciones.

La simplicidad del sistema de iluminación hace que sea fácil de entender, implementar y diagnosticar, y su baja corriente (normalmente 1 mA) significa que puede pasar por cables relativamente finos con poca caída de tensión. Sin embargo, dado que requiere un cable por canal de control (más un cable de retorno común), un sistema sofisticado podría tener cientos de cables, lo que requeriría cables y conectores multinúcleo costosos. En un cable largo, la caída de tensión requiere que cada canal del dispositivo receptor esté calibrado para compensar las pérdidas de tensión. (Esto es solo una limitación teórica, ya que la resistencia del cable práctico más fino es de alrededor de 20 Ω/1000 m). El acoplamiento capacitivo de los cables de alimentación de CA cercanos puede afectar la señal a la luminaria e incluso provocar parpadeos. El cable de señal que corre paralelo a los cables de alimentación durante una distancia considerable necesitaría estar apantallado. Esto es particularmente difícil cuando los cables de control deben pasar por dentro de paredes cerradas y previamente cableadas.

Al utilizar este sistema, se debe tener en cuenta la aplicación real, ya que controlar las luces de una oficina no es lo mismo que controlar la iluminación de un teatro. El control de iluminación de 0 a 10 V se utiliza ampliamente en la iluminación comercial e industrial por parte de fabricantes de balastos como GE, Philips, Universal, Metrolight, Sylvania, Creative Lighting y Lumascape. En la actualidad, existen métodos de control distribuido en el mercado que se pueden instalar dentro o muy cerca de las luminarias que se van a controlar, eliminando así los cables tendidos y la caída de tensión.

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• Consola de control de iluminación
• Sistema de control de iluminación

• ESTA E1.3, Entertainment Technology - Lighting Control System - 0 a 10V Analog Control Protocol, Draft 9 June 1997 (CP/97-1003r1) (summarized)
• IEC Standard 60929 Annex E - AC and/or DC-supplied electronic control gear for tubular fluorescent lamps - Performance requirements (abstract)