LED控制系統(tǒng)最新技術(shù)

近幾年來，作為半導(dǎo)體照明領(lǐng)域的一部分，城市景觀照明及室內(nèi)外裝飾照明的霓虹燈和部分傳統(tǒng)光源必將逐步被具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、可 靠性高及可實(shí)現(xiàn)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(tǒng)中應(yīng)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(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的寬帶、 距離、可靠和雙向等功能，這意味著在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)里可同時(shí)連接的設(shè)各更多，且連接的距離更長，傳輸控制協(xié)議使LED裝飾照明系統(tǒng)的控制質(zhì)量和 可靠性更高，雙向通信使設(shè)各的遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制更有效，因而構(gòu)筑大規(guī)模可靠的LED裝飾照明系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)成本更低，這是以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 為支持的必然結(jié)果。

設(shè)計(jì)一種控制系統(tǒng)如能采用現(xiàn)有成熟的技術(shù)方案和產(chǎn)品則是相當(dāng)明智的方法，LED- NET系統(tǒng)是以DMX512協(xié)議和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)TCP/IP協(xié)議為 基礎(chǔ)開發(fā)出來的LED燈飾照明控制系統(tǒng)，使其更加適合LED燈飾行業(yè)的應(yīng)用。這樣意味著擁有大量現(xiàn)成而眾多的DMX512設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品和軟件資 源，如集線器、電纜、光纖和無線連接產(chǎn)品以及遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測技術(shù)。此外，現(xiàn)有大樓和各種場所已遍布以太網(wǎng)，更可方便裝飾照明系統(tǒng)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(chǔ)。

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(yuǎn)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(shù)據(jù)完整傳輸?shù)膬蓚€(gè)基本的重要協(xié)議。通常說TCP/IP是Internet協(xié)議族，而不單單是TCP和IP。

TCP/IP是用于計(jì)算機(jī)通信的一組協(xié)議，通常稱它為TCP/IP協(xié)議族。它是20世紀(jì)70年代中期美國國防部為其ARPANET廣域網(wǎng)開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié) 構(gòu)和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，以它為基礎(chǔ)組建的Internet是目前國際上規(guī)模最大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，正因?yàn)镮nternet的廣泛使用，使得TCP/IP成了事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn) 。

二、DMX512

DMX512協(xié)議最先是由USITT(美國劇院技術(shù)協(xié)會)發(fā)展成為從控制臺用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字接口控制調(diào)光器的方式。DMX512超越了模擬系統(tǒng)，但不能完全 代替模擬系統(tǒng)。DMX512的簡單性、可靠性(假如能夠正確安裝和使用的話)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(diào)光器 外，還有一系列不斷增長的控制設(shè)各。DMX512仍然是科學(xué)上的一個(gè)新領(lǐng)域，具有在規(guī)則基礎(chǔ)上產(chǎn)生的各種技術(shù)。

三、EIA485(RS485)

DMX512是圍繞工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ElA485接口設(shè)計(jì)的。EIA485屬于接口、電壓、電流等的“電”端。系統(tǒng)是基于沿著屏蔽導(dǎo)體雙絞線的向下對稱發(fā)送而 建立的。這種纏繞結(jié)構(gòu)確保所產(chǎn)生的干擾會同樣地作用于兩個(gè)信號，因此保證了一致的數(shù)字定相。所用的導(dǎo)線應(yīng)該是由一條或兩條雙絞線、箔 片和編織篩所構(gòu)成的合適的數(shù)據(jù)導(dǎo)線。對稱音頻導(dǎo)線則不能完成這個(gè)工作。通常，就如任何網(wǎng)段一樣、導(dǎo)線兩頭應(yīng)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(yīng)該只有一個(gè)120Ω的電阻。

ElA485規(guī)范只支持“雛菊鏈”或每段上最多以32個(gè)“單元負(fù)載”所構(gòu)成的串行網(wǎng)絡(luò)。制造商聲稱每段可以長達(dá)1000m。但是，要特別指出的是 ，中繼器的作用應(yīng)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：

針線信號

1屏蔽地/0V

2內(nèi)部導(dǎo)體(黑)數(shù)據(jù)-

3內(nèi)部導(dǎo)體(白)數(shù)據(jù)+

4內(nèi)部導(dǎo)體(綠)各用數(shù)據(jù)-

5內(nèi)部導(dǎo)體(紅)備用數(shù)據(jù)+

DMX512控制線采用5針XLR(有時(shí)是3針)連接設(shè)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(dǎo)線(4個(gè)連接口)來實(shí) 現(xiàn)屏蔽，雖然只需要其中一對。第二對導(dǎo)線用于未指定的可選場合中。必須注意的是一些調(diào)光器使用這些線來指示故障和狀態(tài)信息。如果調(diào)光 器用第二個(gè)信道，則需要專門配置的分路器和中繼器。

目前市場上關(guān)于LED燈飾控制系統(tǒng)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為LED顯示屏設(shè)計(jì)的，而為顯示屏設(shè)計(jì)的LED驅(qū)動芯片是多路 的，如8路、16路，所以這種控制方式應(yīng)用較多的是在LED輪廓燈上。因?yàn)槭羌壜?lián)方式，所以當(dāng)中有一個(gè)LED驅(qū)動芯片出現(xiàn)故障，將尋致整條總線 通信中斷。由于出線過多等各方面原因，所以這種控制方式并不適合在LED點(diǎn)光源上應(yīng)用。

(2)以RS485聯(lián)網(wǎng)控制方式。每個(gè)LED燈具內(nèi)置一片單片機(jī)進(jìn)行控制并連接到RS485總線上，通過一臺控制器對RS485總線上的每個(gè)單片機(jī)進(jìn)行 控制。由于這種控制方式需要對每個(gè)燈具設(shè)定地址，在工程應(yīng)用中很不方便。而目前各個(gè)控制器廠商雖然都用RS485協(xié)議，但應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)還未統(tǒng) 一，所以造成各個(gè)廠商的產(chǎn)品無法兼容。

(3)DMX512控制系統(tǒng)。目前，DMX512是應(yīng)用最廣泛的LED控制系統(tǒng)，實(shí)際上是LED市場單獨(dú)的標(biāo)準(zhǔn)。由于DMXS12也要設(shè)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(yīng)用在小規(guī)模LED控制系統(tǒng)中。

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

四、LED-NET系統(tǒng)特點(diǎn)

LED-NET系統(tǒng)由PC應(yīng)用軟件、DMX512炫彩燈光控制器、DMX512解碼器、DMX512地址寫入器等組成。

LED-NET系統(tǒng)可分為Ethernet和DMX512區(qū)兩部分，兩部分可以分離開，也可以結(jié)合在一起。例如當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)較小時(shí)(由一個(gè)或兩個(gè)DMX512區(qū)組 成)，可以用傳統(tǒng)的DMX512控制臺控制，這樣加大了系統(tǒng)使用的靈活性。當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)較大時(shí)，就可以利用Ethernet組成聯(lián)網(wǎng)控制。因?yàn)閿?shù)據(jù)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(tǒng)共享Ethernet。

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

五、聯(lián)網(wǎng)控制方式

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

六、單機(jī)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?qū)懙届挪薀艄饪刂破鞯腗MC/SD卡上?？煽刂茊紊?12/1024或全彩170/340個(gè)像素點(diǎn)。