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控制技术在景观照明领域的应用
时间:2020-05-17 来源:LED灯厂家 网址:http://www.sunjl.com

DMX512控制技术作为一种国际通用的标准协 议,最初是广泛应用于舞台灯光领域(图1)。

随着 LED照明应用的快速发展,DMX512控制技术依靠 其标准化,协议稳定,并行通讯,抗干扰能力强, 传输距离远,单只灯具故障不影响其他灯具等优点,其在LED照明领域尤其是户外景观亮化照明领域的 重要性越来越高,正逐步占据统治地位。基于以上显著的优点,DMX512控制技术也尤其得到设计师们的青睐,大量项目上铺天盖地的使用。但由于传 统的DMX控制解码方案模块尺寸较大,且成本较 高,而LED户外景观照明类灯具尺寸相对较小,且 价格竞争激烈,于是众厂家为了既能满足设计的要 求,又能实现小型化设计和成本控制,不得不采用 了很多灵活取巧的方式来实现DMX512的多变应用,也使得DMX512技术在照明领域得到了快速的发展,实现了更多精彩纷呈的演变。


1 DMX512技术说明

DMX512协议最先是由USITT (美国剧院技术协会)提出并发展成为从控制台用标准数字接口控 制调光器的方式。由于该协议简单实用,目前几乎 所有的灯光及舞台设备生产厂商都支持该控制协议, 使之成为灯光控制的国际标准。DMX512超越了模拟系统,但不能完全代替模拟系统。DMX512的 简单性、可靠性以及灵活性使其迅速成为资金允许



情况下选择的最佳协议,除了调光器外,一系列不 断增长的控制设备就是证据。DMX512仍然是科学 上的_个新领域,具有在规则基础上产生的各种奇 妙技术。DMX512是围绕工业标准EIA485接口设计的。

对于在舞台灯光领域的DMX512控制技术,严格意义上应该是具备下述几种特点:

1) 国际标准的DMX512 (1990)协议,优点是 标准,通用性强,稳定可靠。

2) 围绕工业标准的EIA485接口设计,即采用 RS485差分通讯方式。优点是抗干扰能力强,传输 距离远。

3) 并行RS485总线通讯形式。优点是单只灯 具故障不影响其他灯具。

4) —个DMX512数据包包含起始码和512个数 据帧。数据帧包含1个起始位(低电平),8个位数据和2个停止位(高电平),没有奇偶校验。DMX 的信号数据传输率为250kbps,数据帧每位宽度为 4^s,发送一帧需要44PS13。

2 DMX512技术在照明领域的演变应用

DMX512控制技术在进入景观照明领域初期, 厂家沿用舞台灯光领域的DMX512解码方案,但很快面临问题。因为舞台灯一般形体较大,因此对于 解码模块的尺寸要求不高,同时舞台灯单灯的价值 较高,对于解码模块部分,对整体造价影响不大。 而景观照明领域的LED灯具更多的是小巧化,且应 用数量庞大,单灯价值有一定限制,此种情况下,尺寸较大,造价较高的舞台灯解码方案就不能满足 应用需求了。这种情形下,针对于DMX512信号解 码的各类别经济型方案就应运而生了。

2.1 DMX512解码方案的不同形式

在DMX512控制技术进入景观照明领域后,为了适应景观照明应用的特点,同时响应满足低成本, 小尺寸的市场需求,DMX512解码方案发生了许多 的演变,对于DMX512控制技术的终端解决方案, 目前主要采用的方式包括以下几种(图2):

1) 基于单片机架构,配套485接口 IC,辅以 外围保护电路实现,由单片机输出PWM调光信号 直接驱动LED,或通过放大电路驱动LED。其主要 特点是尺寸较大,成本较高,传统应用多采用此种 方式。

2) 基于单片机+ SPI移位IC方案,主要应用 于多段控制的线条类灯具,通过单片机解析处理 DMX512数据后,转换为SPI串行移位信号输出串 接SPI移位1C,再用SPI移位1C输出PWM调光信 号,驱动LED,从而实现任意段数的控制。

3) 独立开发的不可编程解码芯片,自带DMX 解码功能,但尚需外接485接口电路,可直接输出 PWM调光信号,或转换输出SPI串行移位信号。该 解码芯片相比单片机应用而言无需编写程序,可直 接使用,应用相对简单。

2019生肖号码表图4) 独立开发的不可编程解码芯片,集成了 DMX解码功能及485接口电路功能,有的还具备 自动写地址功能,该芯片可直接接收DMX512信 号,并直接解析输出PWM调光信号,驱动LED。 可自适应250kb~ 750kb的传输频率,以方便扩 展。目前市场上比较成熟的有单线TTL并行/串行 通讯,双线RS485并行通讯等类别的DMX512芯片。特点是集成化程度高,成本较低,目前已经 基本占据主流。

2019生肖号码表图图2 DMX解码模块及解码芯片 Fig. 2 DMX decoding module anddecode IC

2. 2 DMX512控制应用的不同演变形式

为了满足景观照明的应用,DMX512控制在应 用方面也出现了不同形式的演变,有一些是为了降低成本而模糊了 DMX512技术的显著优点,也 有一些却是真正意义上的创新之举,不仅实现了 成本控制,也保留了 DMX512技术的显著优点, 真正让DMX512走向平民,走向普及。下面分别 介绍如下:

1) 完全响应的标准DMX512协议及通讯方式 (图3),即最传统的DMX512控制,采用单片机, 485接口芯片组成的解码模块,或采用独立开发的 集成化的DMX解码芯片。该方式满足DMX512 (1990)协议,RS485差分通讯,并行总线传输, 250K传输频率的所有特点。

2) 满足DMX512标准协议,250kb传输频率, 采用串行传输方式的应用(图4)。这种控制方式满足了三个必要条件中的两个,但却不是采用并行总 线传输,因此会带来单只灯具故障,影响后面灯具 工作的问题。其优点是可以自动定址,无需设定 地址。

3)满足DMX512标准协议,250kb传输频率, 采用串行TTL通讯方式应用(图5)。这种控制方式 仅满足DMX512的通讯协议,但未采用RS485通 讯,也未采用并行总线形式传输,只是具备了无需 设定地址的优点。

4)满足DMX512标准协议,250kb传输频率, 采用并行总线传输方式的应用(图6)。这种控制方 式兼具了标准DMX512通讯协议和并行总线传输的 优点,单只灯具故障不影响其他,只是未采用 RS485差分通讯,在传输距离上可能稍弱。

2019生肖号码表图5) 扩展的DMX512协议,采用并行TTL通讯 方式的应用(图7)。这种控制方式的特点主要是缩 微了 DMX512数据帧宽度,提升了 250kb的标准通 讯频率,实现更多的带载。_般都是采用集成的不 可编程逻辑IC,自适应250kb ~750kb的通讯频率, 是_种非常不错的演变!

6) 扩展的DMX512协议,采用RS485通讯方 式,并行总线传输的应用(图8)。其特点是缩微了DMX512数据帧的宽度,改变了 250kb的通讯频率, 从而实现更多带载。


7)无线DMX512控制,采用无线通讯的方式 作为载体来传输DMX512信号,其特点是借用了 2. 45GHz的无线通讯频率来传输DMX512数据格式 的信号,实际项目测试证明了在2. 45GHz范围工作 下,可以正常工作,不受无线WIFI,手机,无线对 讲机等影响,采用单点对多点技术,发射器到灯具 的信号是独立的,解决了距离过长干扰的问题。无线DMX512控制技术在户外景观照明领域实际应用中并不多见,但也的确是一种存在,而且有过实 际的应用。因为应用范围较窄,本文不做更多详细介绍。

3结语

DMX512技术在景观照明领域得到了精彩纷呈的 演变应用,图9为其应用案例之一。虽然从严格意义 上说,或许这些演变的DMX512技术很多脱离了本质,抛弃了其具有的一些显著特点,但如果从实际应 用角度来看,只要能实现预期的效果,且满足稳定可 靠,使用何种形式来实现有那么重要吗?从发展的眼 光来看,只要其更趋于稳定,更实用方便,而又高性价比,各色变通都是一种技术的进步!对于不同形式 的演变,笔者认为,都有其存在的价值和意义!例如 单灯造价较高,安装位置不规律的投光灯,可以依然 采用RS485并行总线的DMX512控制,这样更为稳妥;而尺寸小巧,安装密集的像素灯,灯串等产品则 采用单线并行TTL通讯的DMX512控制设计更方便, 性价比也更高。如同我们对照明产品的需求,照明控 制同样需要百花齐放!



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