LED控制系統最新技術(shù)

近幾年來(lái)，作為半導體照明領(lǐng)域的一部分，城市景觀(guān)照明及室內外裝飾照明的霓虹燈和部分傳統光源必將逐步被具有節能、環(huán)保、壽命長(cháng)、可 靠性高及可實(shí)現全彩變化的LED光源所取代。目前，在裝飾照明領(lǐng)域中用LED制作的各類(lèi)燈具正被逐步推廣。

由于網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的普及和成熟，LED裝飾照明控制系統中應用TCP/IP網(wǎng)絡(luò )技術(shù)已成為一種明顯的趨勢。用TCP/IP協(xié)議可實(shí)現整個(gè)系統的寬帶、 距離、可靠和雙向等功能，這意味著(zhù)在一個(gè)網(wǎng)絡(luò )里可同時(shí)連接的設各更多，且連接的距離更長(cháng)，傳輸控制協(xié)議使LED裝飾照明系統的控制質(zhì)量和 可靠性更高，雙向通信使設各的遠程監測和控制更有效，因而構筑大規?？煽康腖ED裝飾照明系統的網(wǎng)絡(luò )成本更低，這是以現代計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù) 為支持的必然結果。

設計一種控制系統如能采用現有成熟的技術(shù)方案和產(chǎn)品則是相當明智的方法，LED- NET系統是以DMX512協(xié)議和計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)TCP/IP協(xié)議為 基礎開(kāi)發(fā)出來(lái)的LED燈飾照明控制系統，使其更加適合LED燈飾行業(yè)的應用。這樣意味著(zhù)擁有大量現成而眾多的DMX512設備、網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品和軟件資 源，如集線(xiàn)器、電纜、光纖和無(wú)線(xiàn)連接產(chǎn)品以及遠程控制和監測技術(shù)。此外，現有大樓和各種場(chǎng)所已遍布以太網(wǎng)，更可方便裝飾照明系統工程 的臨時(shí)使用。

一、TCP/IP

TCP/IP協(xié)議(Transfer Control Protocol/Internet Protocol)叫做傳輸控制/網(wǎng)際協(xié)議，又叫網(wǎng)絡(luò )通信協(xié)議，這個(gè)協(xié)議是Internet國際 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )的基礎。

TCP/IP是網(wǎng)絡(luò )中使用的基本的通信協(xié)議。雖然從名字上看TCP/IP包括兩個(gè)協(xié)議，即傳輸控制協(xié)議(TOP)和網(wǎng)際協(xié)議(IP)，但TCP/IP實(shí)際 上是一組協(xié)議，它包括上百個(gè)各種功能的協(xié)議，如遠程登錄、文件傳輸和電子郵件等，而TCP協(xié)議和IP協(xié)議是保證數據完整傳輸的兩個(gè)基本的重要協(xié)議。通常說(shuō)TCP/IP是Internet協(xié)議族，而不單單是TCP和IP。

TCP/IP是用于計算機通信的一組協(xié)議，通常稱(chēng)它為T(mén)CP/IP協(xié)議族。它是20世紀70年代中期美國國防部為其ARPANET廣域網(wǎng)開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò )體系結 構和協(xié)議標準，以它為基礎組建的Internet是目前國際上規模最大的計算機網(wǎng)絡(luò )，正因為Internet的廣泛使用，使得TCP/IP成了事實(shí)上的標準 。

二、DMX512

DMX512協(xié)議最先是由USITT(美國劇院技術(shù)協(xié)會(huì ))發(fā)展成為從控制臺用標準數字接口控制調光器的方式。DMX512超越了模擬系統，但不能完全 代替模擬系統。DMX512的簡(jiǎn)單性、可靠性(假如能夠正確安裝和使用的話(huà))以及靈活性使其迅速成為資金允許情況下選擇的協(xié)議，除了調光器 外，還有一系列不斷增長(cháng)的控制設各。DMX512仍然是科學(xué)上的一個(gè)新領(lǐng)域，具有在規則基礎上產(chǎn)生的各種技術(shù)。

三、EIA485(RS485)

DMX512是圍繞工業(yè)標準ElA485接口設計的。EIA485屬于接口、電壓、電流等的“電”端。系統是基于沿著(zhù)屏蔽導體雙絞線(xiàn)的向下對稱(chēng)發(fā)送而 建立的。這種纏繞結構確保所產(chǎn)生的干擾會(huì )同樣地作用于兩個(gè)信號，因此保證了一致的數字定相。所用的導線(xiàn)應該是由一條或兩條雙絞線(xiàn)、箔 片和編織篩所構成的合適的數據導線(xiàn)。對稱(chēng)音頻導線(xiàn)則不能完成這個(gè)工作。通常，就如任何網(wǎng)段一樣、導線(xiàn)兩頭應該有兩個(gè)終端。燈光控制臺 通常在一頭作為終端，而另一頭應該只有一個(gè)120Ω的電阻。

ElA485規范只支持“雛菊鏈”或每段上最多以32個(gè)“單元負載”所構成的串行網(wǎng)絡(luò )。制造商聲稱(chēng)每段可以長(cháng)達1000m。但是，要特別指出的是 ，中繼器的作用應該考慮到700m或800m左右，這樣可以防止環(huán)境的異常。

XI-R連接器的針口分配如下：

針線(xiàn)信號

1屏蔽地/0V

2內部導體(黑)數據-

3內部導體(白)數據+

4內部導體(綠)各用數據-

5內部導體(紅)備用數據+

DMX512控制線(xiàn)采用5針XLR(有時(shí)是3針)連接設各，母接口適用于發(fā)送器，而公接口適用于接收器。建議用一條兩對導線(xiàn)(4個(gè)連接口)來(lái)實(shí) 現屏蔽，雖然只需要其中一對。第二對導線(xiàn)用于未指定的可選場(chǎng)合中。必須注意的是一些調光器使用這些線(xiàn)來(lái)指示故障和狀態(tài)信息。如果調光 器用第二個(gè)信道，則需要專(zhuān)門(mén)配置的分路器和中繼器。

目前市場(chǎng)上關(guān)于LED燈飾控制系統有如下幾種：

(1)串行SPI控制方式。以級聯(lián)的方式進(jìn)行控制。由于這種控制方式的芯片是專(zhuān)為L(cháng)ED顯示屏設計的，而為顯示屏設計的LED驅動(dòng)芯片是多路 的，如8路、16路，所以這種控制方式應用較多的是在LED輪廓燈上。因為是級聯(lián)方式，所以當中有一個(gè)LED驅動(dòng)芯片出現故障，將尋致整條總線(xiàn) 通信中斷。由于出線(xiàn)過(guò)多等各方面原因，所以這種控制方式并不適合在LED點(diǎn)光源上應用。

(2)以RS485聯(lián)網(wǎng)控制方式。每個(gè)LED燈具內置一片單片機進(jìn)行控制并連接到RS485總線(xiàn)上，通過(guò)一臺控制器對RS485總線(xiàn)上的每個(gè)單片機進(jìn)行 控制。由于這種控制方式需要對每個(gè)燈具設定地址，在工程應用中很不方便。而目前各個(gè)控制器廠(chǎng)商雖然都用RS485協(xié)議，但應用層標準還未統 一，所以造成各個(gè)廠(chǎng)商的產(chǎn)品無(wú)法兼容。

(3)DMX512控制系統。目前，DMX512是應用最廣泛的LED控制系統，實(shí)際上是LED市場(chǎng)單獨的標準。由于DMXS12也要設定地址，而DMX512最多 只能控制512個(gè)通道也就是170個(gè)全彩LED燈具，所以只能應用在小規模LED控制系統中。

以上控制方式只能做到系統的局部控制，無(wú)法對整個(gè)系統實(shí)現完全智能化控制，例如要控制系統供電電源的開(kāi)和關(guān)和非LED燈飾的控制?；?以太網(wǎng)的燈光控制協(xié)議，ACN-NET由于是基于娛樂(lè )業(yè)和舞臺燈光方面而設計的并不十分適合LED燈飾行業(yè)的應用，所以又有公司設計出一個(gè)套針 對1'ED裝飾照明的控制系統——LED-NET系統。

四、LED-NET系統特點(diǎn)

LED-NET系統由PC應用軟件、DMX512炫彩燈光控制器、DMX512解碼器、DMX512地址寫(xiě)入器等組成。

LED-NET系統可分為Ethernet和DMX512區兩部分，兩部分可以分離開(kāi)，也可以結合在一起。例如當一個(gè)系統較小時(shí)(由一個(gè)或兩個(gè)DMX512區組 成)，可以用傳統的DMX512控制臺控制，這樣加大了系統使用的靈活性。當一個(gè)系統較大時(shí)，就可以利用Ethernet組成聯(lián)網(wǎng)控制。因為數據流 的傳輸鏈路是用Ethernet的，所以可以和其他非LED燈飾控制系統共享Ethernet。

由于DMX512協(xié)議要對每個(gè)接收設各設定地址，通常是每個(gè)接收設各有一個(gè)二進(jìn)制或十進(jìn)制拔碼開(kāi)關(guān)設定地址，而在LED燈光控制應用中，有些 燈具對防水有較高的要求，如水下燈、地埋燈等是無(wú)法通過(guò)拔碼開(kāi)關(guān)設定地址的，這樣就加大了工程安裝和維護過(guò)程中的難度。某公司針對這 個(gè)問(wèn)題提供一套完整的解決方案，已成功開(kāi)發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權的DMX512地址寫(xiě)人器和帶地址寫(xiě)入功能的DMX512解碼器。擁有這個(gè)功能就可 以在整個(gè)系統硬件安裝連接完成后，通過(guò)DMX512地址寫(xiě)人器自動(dòng)設定系統中各個(gè)DMX512解碼器的地址。該系統完全兼容DMX512系統。

五、聯(lián)網(wǎng)控制方式

通過(guò)局域網(wǎng)與PC連接實(shí)現聯(lián)網(wǎng)控制，實(shí)時(shí)顯示PC機上顯示的圖像，采用這種連接方式使系統組網(wǎng)更加靈活方便，可以控制無(wú)限多的LED燈飾，也可實(shí)現脫機控制。每個(gè)炫彩燈光控制器都有一個(gè)MMC/SD卡接口，通過(guò)PC端軟件把變化程序燒寫(xiě)在MMC/SD卡上，通過(guò)RS485總線(xiàn)實(shí)現N臺控制器的同步。

六、單機控制方式

使用一臺炫彩燈光控制器，把用PC軟件制作好的變化程序寫(xiě)到炫彩燈光控制器的MMC/SD卡上?？煽刂茊紊?12/1024或全彩170/340個(gè)像素點(diǎn)。