Lumentalk

Comprendre la technologie des communications par courant porteur

par Adam Warmington, Gestionnaire de produits et programmes R&D

La technologie des courants porteurs consiste à utiliser des fils électriques pour transmettre des données. Chaque fil électrique branché à un appareil électronique peut non seulement mettre celui-ci sous tension, mais également envoyer et extraire des données de l'appareil simultanément. Il s'agit d'une technologie de communication hautement fiable et souple qui, depuis plus de 100 ans, permet de contrôler et d'automatiser les réseaux électriques. Cette technologie en constante évolution a maintenant un large éventail d'applications dans une multitude de domaines, dont l'éclairage aux DEL. Lumenpulse a mis au point une technologie de courants porteurs appelée Lumentalk qui permet de transmettre des données numériques par le câblage du courant alternatif. Lumentalk convertit le câble électrique en un réseau numérique stable qui permet de contrôler l'intensité lumineuse des systèmes DMX, DALI, 0-10 V et TRIAC. Dans cet article, nous verrons comment la technologie des courants porteurs et l'éclairage aux DEL créent des scénarios lumineux dynamiques afin de produire des résultats inédits, et ce, à prix concurrentiel.

En quoi consiste la technologie des courants porteurs ?

La technologie des courants porteurs fait référence à différentes technologies de transfert de données et d'alimentation électrique par les mêmes fils électriques. Peu importe le mode de transmission des données, ces technologies s'exécutent en trois étapes simples :

La modulation consiste à encoder les données en forme d'ondes régulières. L'éclairage aux DEL repose sur le concept de modulation de largeur d'impulsion (MLI). La MLI sert à contrôler l'intensité des DEL. À son niveau élémentaire, la modulation consiste à manipuler les propriétés d'un signal périodique de façon contrôlée, ce qui permet au récepteur d'interpréter ledit signal. Bien qu'elle reste fondamentalement assez simple, la modulation des courants porteurs est plus complexe que le contrôle d'intensité des DEL. Les techniques de modulation mises au point par les industries de la radio et des télécommunications peuvent également s'appliquer aux courants porteurs.

Figure 2 : Types de modulation

La démodulation est tout simplement le contraire de la modulation. Par contre, la technique de démodulation du signal dépend de celle de la modulation. Ainsi, dans la préparation des courants porteurs, le schéma de modulation et la méthode d'injection sont les deux principaux outils d'adaptation d'un système à usage particulier. 

Comme mentionné précédemment, Lumenpulse a mis au point une technologie de courant porteur expressément adaptée aux éclairages aux DEL : Lumentalk. Cela inclut l'ensemble du matériel nécessaire à la transmission et à la régulation des appareils d'éclairage aux DEL. À titre d'exemple, voyons le schéma de modulation des ondes radio FM. Cette technique fait appel à la modulation par déplacement de fréquence ; il s'agit d'augmenter ou de réduire une fréquence centrale sur une échelle binaire (0 et 1). Lorsque vous écoutez la radio dans votre voiture, la fréquence centrale est le poste que vous avez syntonisé. L'information numérique modulée et transmise contient toutes les données nécessaires aux signaux audio. Lorsque le récepteur capte le signal, il le démodule. En modulation par déplacement de fréquence, les hautes et basses fréquences sont converties en faibles et hautes tensions. Le choix de la fréquence centrale affecte certaines propriétés des courants porteurs. Généralement, une fréquence plus basse franchit de plus grandes distances, tandis qu'une fréquence plus élevée accélère le transfert des données, mais réduit la tolérance aux incidences de la ligne de transmission.

La deuxième étape de la technique des courants porteurs consiste à injecter le signal modulé dans le canal. Pour Lumentalk, les canaux sont les fils d'alimentation électrique standard de 120-277 V CA. D'autres types de courants porteurs utilisent des fils d'alimentation polyphasés ou des fils de courant continu. En raison de la forme des ondes dans le courant alternatif (CA), il y a constamment un risque de décalage des fils de CA dans le canal lors de leur utilisation. L'onde de tension présente une forme sinusoïdale centrée sur la tension 0. Une des façons de contrer ce problème est d'attendre que la forme de l'onde CA approche du point de passage par zéro pour transmettre les données. Une autre méthode consiste à superposer la forme d'onde du signal à celle du courant électrique. C'est ainsi que fonctionne le système Lumentalk de Lumenpulse.

Bien qu'elle soit plus complexe du point de vue technique, la superposition des signaux de données modulées à la forme d'onde d'alimentation offre plusieurs avantages importants. La transmission des données au moyen des systèmes de passage par 0 est confinée à une infime portion de temps. La majeure partie du temps, le système est incapable de transmettre des données. Grâce à la superposition des signaux, on réussit à transmettre les données, peu importe la forme de l'onde d'alimentation.

La superposition des formes d'ondes permet également de compenser le mauvais état du fil d'alimentation. Les systèmes d'alimentation peuvent s'avérer de piètres conducteurs électriques de signaux numériques et empêcher la transmission de données sur tension de référence nulle. La superposition du signal élimine la nécessité de la tension de référence nulle et permet au système de mieux fonctionner malgré l'état du circuit d'alimentation.

Contraintes des courants porteurs

La fiabilité de nombreux systèmes de communication repose sur la prévisibilité du réseau. Les communications Ethernet sont la pierre angulaire des connexions Internet modernes ; mais leur bon fonctionnement repose sur des conditions de réseau particulières. Pour ce faire, les fabricants conçoivent leurs appareils en fonction du protocole Ethernet.

D'autres systèmes analysent tout d'abord le réseau avant de communiquer. Tous ces bruits étranges que faisaient les ordinateurs lorsqu'ils étaient connectés à l'Internet commuté venaient des deux appareils qui analysaient le réseau téléphonique. Les boîtes de câblodistribution fonctionnent encore de cette façon, mais utilisent désormais des signaux électriques plutôt que des signaux audio. Idéalement, la technologie des courants porteurs est utilisée sur un réseau électrique dont on connaît parfaitement l'état. Il est beaucoup plus difficile d'installer un système de commande d'éclairage sur un réseau existant. Chaque bâtiment est câblé différemment et est soumis à une multitude de variables. Chaque appareil branché au circuit d'alimentation influe sur tous les signaux qui circulent dans les fils. Cela dit, il faut porter attention à chacun des appareils branchés au circuit Lumentalk afin d'obtenir un signal de qualité.

Courants porteurs comme système de contrôle d’éclairage

Lumentalk est un système de courants porteurs optimisé pour la gestion de l'éclairage. Les modulateurs, la passerelle Lumentranslator et le routeur Lumenlink ont été minutieusement développés afin de moduler les données et les injecter dans les fils électriques. Ces appareils reçoivent le signal d'un gradateur 0-10 V d'un contrôleur DALI ou d'un contrôleur DMX et le convertissent en courants porteurs.

De plus, la carte de commande Lumenear, intégrée à l'appareil aux DEL, reçoit le signal modulé. La carte démodule le signal de commande Lumentalk et le relaie à l'appareil d'éclairage. La carte s'identifie auprès du Lumentranslator ou du Lumenlink. La carte Lumenear peut être utilisée seule ou en groupe ; d'où la flexibilité du système qui s'adapte aux solutions de contrôle préconisées.

Lumentalk ne convertit pas directement les signaux DMS, DALI ou 0-10 V en courants porteurs, mais les convertit en ce qui s'en rapproche le plus. Les courants porteurs, par nature, ne permettent pas nécessairement une transposition directe de chaque signal de contrôle.

De la théorie à la pratique

Peu importe le système d'éclairage à mettre en place, il y a rarement une solution parfaite. Lumentalk est un protocole de contrôle et un outil qui permet d'utiliser un système d'éclairage sans devoir installer des câbles de transmission de données. En tant que fabricant de systèmes d'éclairage, Lumenpulse estime que Lumentalk est la solution idéale pour des circuits existants lorsqu'il est impossible d'acheminer de nouveaux câbles de données. Lumentalk vous permet de greffer un système moderne de contrôle d'éclairage à votre câblage électrique existant, tout en vous évitant la pose de nouveaux câbles ; il vous fait économiser temps et argent, sans aucun tracas. Nombre de bâtiments historiques sont dotés de systèmes d'éclairage âgés et désuets, mais il est impossible d'y installer les réseaux de contrôle des nouveaux systèmes d'éclairage aux DEL. Le château de Muiderslot est un bel exemple d'utilisation des courants porteurs pour contrôler le système d'éclairage qui y a été installé. Le château Muiderslot, érigé en 1280, est une importante attraction historique à quelques pas d'Amsterdam. Grâce à Lumentalk, le système d'éclairage a pu être modernisé avec le système de couleurs RVB et blanc sans devoir creuser en périphérie du château dans le but d'acheminer des câbles et des conduits neufs, au risque d'endommager sa structure.

Lumentalk permet donc de préserver l'intégrité des bâtiments lors des mises à niveau, mais convient également aux installations plus récentes. Pour moderniser le système d'éclairage de la célèbre artère de San Francisco, Lumentalk a doté le quartier des affaires de Castro Street d'un système d'éclairage aux DEL à contrôle numérique et aux couleurs dynamiques sans ouvrir la chaussée. Non seulement a-t-on économisé énormément d'argent en évitant des travaux d'excavation, mais ce quartier très fréquenté et ses commerces sont demeurés en activité tout au long des travaux.

Ce ne sont là que quelques exemples parmi tant d'autres de la façon dont la technologie des courants porteurs Lumentalk a changé la façon de mettre en place des systèmes d'éclairage dynamiques. Lumentalk a permis d'intégrer des systèmes d'éclairage modernes et attrayants aux projets qui, traditionnellement, ne pouvaient se permettre de telles technologies par souci économique et de conservation.