【導(dǎo)讀】西方戲劇時(shí)代大約始于公元前 500 年的希臘。露天劇院以陽光作為主要照明光源，但通常會(huì)采用燈籠來表示夜間場(chǎng)景。如今，這些早期的照明應(yīng)用已發(fā)展成為更加復(fù)雜的系統(tǒng)。
現(xiàn)代照明設(shè)備包括調(diào)光器、閃光燈、移動(dòng)照明燈、彩燈和 GOBO（燈光打出的圖案）。這些照明系統(tǒng)通常采用 DMX512 通信協(xié)議進(jìn)行遠(yuǎn)程控制（遠(yuǎn)達(dá) 4000 英尺）。
什么是 DMX512？
DMX512 是娛樂服務(wù)與技術(shù)協(xié)會(huì) (ESTA) 制定的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)描述了一種在控制器與受控照明設(shè)備和附件（包括調(diào)光器和相關(guān)設(shè)備）之間傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的方法。物理電氣接口根據(jù) EIA/TIA-485 標(biāo)準(zhǔn)（亦稱為 RS-485 標(biāo)準(zhǔn)）指定。
DMX512 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了 8 位異步串行協(xié)議和 250 kbps 數(shù)據(jù)傳輸率，旨在將重復(fù)的控制數(shù)據(jù)從單個(gè)控制器傳輸?shù)揭粋€(gè)或多個(gè)接收器。主要鏈路上的控制數(shù)據(jù)最多包含 513 個(gè)存儲(chǔ)槽，這些存儲(chǔ)槽通過均衡的傳輸線路以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送。
信息采用 8 位格式，依次發(fā)送到不同的節(jié)點(diǎn)。值介于 0 到 255 之間。其中，0 表示關(guān) 條件，而 255 表示開 條件。中斷 條件持續(xù)兩幀，指示一個(gè)包含 512 個(gè)值的序列的開頭。至少持續(xù) 8 µs 的高電平表示第一個(gè)字節(jié)的開頭。
離散 DMX512 系統(tǒng)配置
DMX512 端口包含 4 種信號(hào)（Data1+、Data1–、Data2+ 和 Data2–）以及一個(gè)公共端參考。主數(shù)據(jù)鏈路由 Data1+ 和 Data1– 形成。可選的輔助數(shù)據(jù)鏈路由 Data2+ 和 Data2– 形成。配對(duì)的數(shù)據(jù)鏈路被配置為一個(gè)雙向半雙工 RS-485 通信網(wǎng)絡(luò)。
DMX512 標(biāo)準(zhǔn)指定了一個(gè)使用接地參考傳輸設(shè)備和隔離式接收設(shè)備的系統(tǒng)。接收設(shè)備進(jìn)行了電氣隔離，以防止昂貴的照明設(shè)備受到有害電流浪涌的損壞。
圖 1 顯示了隔離式 DMX512 接收器的離散實(shí)現(xiàn)方案。隔離電源由驅(qū)動(dòng)變壓器原邊的變壓器驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生。變壓器的輸出經(jīng)過整流和調(diào)節(jié)，可以形成 5 V 隔離電源。RS-485 收發(fā)器的數(shù)據(jù)和控制信號(hào)采用光電隔離技術(shù)進(jìn)行隔離。
ADM485 RS-485 收發(fā)器將引腳 A 和 B 收到的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成引腳 RXD 上的串行輸出。此信號(hào)采用光電技術(shù)隔離，并連接到 ADuC7020 精密模擬微控制器的 UART 輸入。ADuC7020 軟件可對(duì)消息進(jìn)行解碼，并將邏輯電平信號(hào)輸出到數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)。ADTL084 JFET 輸入運(yùn)算放大器可以緩沖 DAC 輸出，從而提供 0 V 到 10 V 的信號(hào)。
ADuC7020 軟件會(huì)發(fā)出響應(yīng)，以指示是否正確收到消息。該信號(hào)采用光電技術(shù)與在引腳 A 和引腳 B 上輸出信號(hào)的 ADM485 隔離。
圖 1. 離散 DMX512 接收器結(jié)構(gòu)框圖。
采用 ADM2487E 的 DMX512 系統(tǒng)配置
圖 2 顯示了更簡(jiǎn)單、更集成且經(jīng)過隔離的 DMX512 接收器（采用 ADM2487E 隔離式 RS-485 收發(fā)器）。片內(nèi)振蕩器輸出一對(duì)方波以驅(qū)動(dòng)外部變壓器提供總線側(cè)所需的 3.3 V 隔離電源。器件的邏輯側(cè)由 3.3 V 或 5-V 電源供電。ADM2487E 采用 iCoupler® 數(shù)字隔離技術(shù)將 3 通道隔離器、3 態(tài)差分線路驅(qū)動(dòng)器和差分輸入接收器組合到一個(gè)單獨(dú)的封裝中。引腳 TXD、RXD、DE 和 RE 直接連接到 ADuC7020 UART。
圖 2. ADM2487E DMX512 接收器結(jié)構(gòu)框圖。
ADM2487E 收發(fā)器適合在多點(diǎn)傳輸線路上進(jìn)行半雙工或全雙工通信，數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá) 500 kbps。它可以提供 2.5 kVrms 隔離—通過保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室 (UL) 和 VDE 標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證—以及 ±15 kV ESD 保護(hù)。
對(duì)于半雙工操作，發(fā)送器輸出和接收器輸入通過以下方式共享相同的傳輸線路：通過從外部將發(fā)送器輸出引腳 Y 鏈接至接收器輸入引腳 A，并將發(fā)送器輸出引腳 Z 鏈接至接收器輸入引腳 B。ADM2487E 設(shè)計(jì)用于均衡的傳輸線路，符合 TIA/EIA?485?A-98 和 ISO 8482:1993 標(biāo)準(zhǔn)。
限流和過熱保護(hù)功能可以防止輸出短路以及因總線爭(zhēng)用而造成過度功耗。ADM2487E 完全適合 –40°C 至 +85°C 的工業(yè)溫度范圍，并且提供 16 引線的寬體 SOIC 封裝。
ADM2487E 采用斷路和短路故障安全型接收器輸入設(shè)計(jì)，消除了安裝外部偏置電阻的必要。低輸入電流接收器設(shè)計(jì) (125 µA) 允許在同一總線上連接多達(dá) 256 個(gè)節(jié)點(diǎn)。
通過采用 ADM2487E 來替換離散 DMX512 接收器，可以提供一種節(jié)省空間、更穩(wěn)固且更可靠的系統(tǒng)。
為什么隔離非常重要？
當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)互連電路之間發(fā)生突然的電壓浪涌時(shí)，會(huì)損壞昂貴的設(shè)備。電氣隔離可以防止昂貴設(shè)備受到這些電壓浪涌的損壞。由于節(jié)點(diǎn)之間的距離，DMX512 發(fā)送器和接收器需要使用不同的電源。這將增加接地阻抗，導(dǎo)致來自其他來源的接地電流更有可能進(jìn)入鏈路的接地線路。’隔離鏈路可以減少甚至消除這些問題。如果不能保證系統(tǒng)中不同節(jié)點(diǎn)的接地電勢(shì)處于接收器的共模范圍內(nèi)，則必須進(jìn)行電氣隔離，如圖 3 所示。
圖 3. 電氣隔離可以實(shí)現(xiàn)信息流動(dòng)，并可防止產(chǎn)生接地電流。
ADM2487E 將電氣隔離與收發(fā)器集成在一起，能夠可靠地防止受到有害電流浪涌的損壞。作為實(shí)現(xiàn)隔離 DMX512 接收器的理想解決方案，它可以降低整體波形因素、提高可靠性并增加穩(wěn)健性。
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