精品文檔-下載后可編輯在DMX512照明應用中使用隔離式RS-485-設計應用簡介

西方劇院藝術(shù)大約開始于公元前500年的希臘。露天劇院以太陽光作為主要光源，但經(jīng)常會加入燈籠來表示夜間場景。如今，這些早期燈光應用已發(fā)展成為更復雜的系統(tǒng)。

DAC傳遞函數(shù)

圖1顯示一個理想的DAC傳遞函數(shù)，它是一條斜線，y=mx+b。數(shù)字輸入位于x軸，模擬輸出位于y軸。

現(xiàn)代照明設備包括調(diào)光器、閃光燈、電腦燈、彩燈和投射燈(gobo)。常常需要利用DMX512通信協(xié)議，遠距離（遠可達4000英尺）控制這些照明系統(tǒng)。

什么是DMX512？

DMX512是由娛樂服務與技術(shù)協(xié)會(ESTA)制定的一種標準，描述控制器與受控照明設備和附屬設備（包括調(diào)光器和相關(guān)設備）之間的數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸方法。物理電氣接口由EIA/TIA-485規(guī)定，它也稱為RS-485。

DMX512標準指定采用8位異步串行協(xié)議和250kbps數(shù)據(jù)速率，旨在從單個控制器向一個或多個接收器傳送重復性控制數(shù)據(jù)。主鏈路上的控制數(shù)據(jù)多包括513個段，這些段以分組形式經(jīng)由平衡傳輸線路發(fā)送。

信息為8位格式，按順序發(fā)送至不同節(jié)點。值范圍是從0到x255，其中0表示“關(guān)”狀態(tài)，255表示“開”狀態(tài)。長度為2幀的“暫停”狀態(tài)表示一個包括512個值的序列開始。高電平持續(xù)至少8μs表示個字節(jié)開始。

分立式DMX512系統(tǒng)配置

一個DMX512端口由四個信號（Data1+、Data1-、Data2+和Data2-）及一個公共參考組成。Data1+和Data1-構(gòu)成主數(shù)據(jù)鏈路。Data2+和Data2-構(gòu)成可選的副數(shù)據(jù)鏈路。這對鏈路配置為雙向半雙工RS-485通信網(wǎng)絡。

DMX512標準指定一種使用以接地電壓為基準的發(fā)射器件和隔離式接收器件的系統(tǒng)。隔離接收器件的目的是保護昂貴的照明設備，使之免受有害電流浪涌影響。

圖1顯示了隔離式DMX512接收器的分立實施方案。驅(qū)動變壓器原邊的變壓器驅(qū)動器產(chǎn)生隔離電源。變壓器輸出經(jīng)過整流和調(diào)節(jié)，產(chǎn)生5V隔離電源電壓。RS-485收發(fā)器的數(shù)據(jù)和控制信號采用光隔離技術(shù)進行隔離。

RS-485收發(fā)器ADM485將A、B引腳上接收的控制信號轉(zhuǎn)換為RXD引腳上的串行輸出。此信號經(jīng)過光隔離后連接到精密模擬微控制器ADuC7020的UART輸入。ADuC7020通過軟件對消息進行解碼，并向數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)輸出邏輯電平信號。JFET輸入運算放大器ADTL084緩沖DAC輸出，以提供0V至10V信號。

ADuC7020通過軟件發(fā)送一個響應，表示已正確接收到消息。此信號與ADM485相隔離（光隔離），后者在A、B引腳上輸出一個信號。

使用ADM2487E的DMX512系統(tǒng)配置

圖2顯示一個更簡單、集成度更高的隔離式DMX512接收器，它使用隔離式RS-485收發(fā)器ADM2487EiCoupler。片內(nèi)振蕩器輸出一對方波，以驅(qū)動外部變壓器提供總線端所需的3.3V隔離電源。該器件的邏輯端采用3.3V或5V電源供電。ADM2487E采用?數(shù)字隔離技術(shù)，將3通道隔離器、三態(tài)差分線路驅(qū)動器和差分輸入接收器集成于單封裝中。TXD、RXD、DE和RE引腳直接連到ADuC7020UART。

ADM2487E收發(fā)器適用于多點傳輸線路上的半雙工或全雙工通信，工作數(shù)據(jù)速率可達500kbps。它提供2.5kVrms隔離，已通過UL和VDE標準，并提供±15kVESD保護。

對于半雙工操作，發(fā)射器輸出與接收器輸入共用同一傳輸線路，即發(fā)射器輸出引腳Y連到接收器輸入引腳A，發(fā)射器輸出引腳Z連到接收器輸入引腳B。ADM2487E針對平衡傳輸線路而設計，符合TIA/EIA-485-A-98和ISO8482:1993標準。

限流和熱關(guān)斷特性可防止發(fā)生輸出短路以及總線競爭導致功耗過大的情況。ADM2487E的額定溫度范圍為-40°C至+85°C工業(yè)溫度范圍，提供16引腳、寬體SOIC封裝。

ADM2487E采用開路和短路故障安全接收器輸入設計，不需要外部偏置電阻。低輸入電流接收器設計(125μA)支持同一總線多連接256個節(jié)點。

用ADM2487E方案代替分立DMX512接收器方案，可提供節(jié)省空間、更加穩(wěn)定、更加可靠的系統(tǒng)。

為什么隔離很重要？

兩個或兩個以上互連電路之間的電壓浪涌可能會對昂貴的設備造成破壞。電氣隔離旨在保護昂貴的設備免受電壓浪涌影響。由于節(jié)點間的距離不同，DMX512發(fā)射器和接收器需要不同的電源。這會提高接地阻抗，使得來自其它源的地電流更有可能進入鏈路的地線。將鏈路隔離起來可減少甚至消除這些問題。如果無法保證系統(tǒng)中不同節(jié)點的地電位不會超出接收器的共模范圍，則需要