CN201585178U - 一种基于dmx512协议的led灯具控制装置 - Google Patents

一种基于dmx512协议的led灯具控制装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种基于DMX512协议的LED灯具控制装置，包括灯具电源模块、灯具主控MCU、恒流驱动模块、三路LED串、温度检测模块、开路检测模块、电平转换模块电路、信号隔离电路，灯具主控MCU分别与温度检测模块、开路检测模块、信号隔离电路双向连接，电平转换模块与数据DATA、信号隔离电路双向连接，灯具主控MCU输出端连接恒流驱动模块的输入端，恒流驱动模块的输出分别连接三路LED串。本实用新型实时在线配置灯具的地址、灯光调节、温度检测以及开路状态检测，对LED灯具的运用具有重要的参考价值。

Description

一种基于DMX512协议的LED灯具控制装置
技术领域
本实用新型涉及一种LED灯具技术领域，特别是一种基于DMX512协议的LED灯具控制装置。
背景技术
LED(Light Emitting Diode发光二极管)是一种把电能直接转换成光的半导体器件，具有工作电压低，功耗小；结构简单，体积小，应用方便；抗冲击、抗震性能强，性能稳定，寿命长等诸多优良特性。特别是在节能和使用寿命方面的巨大潜能使LED技术逐渐深入照明界，并在今年来几年里取得了令人瞩目的发展。LED照明技术被认为是21世纪最有可能进入普通照明领域的新型固体冷光源和最具发展前景的高新技术领域之一。
LED照明产品的控制方式一般采用总线控制方式和SPI(SerialPeripheral Interface，串行外围设备接口)级联控制方式。SPI控制方式下，灯具逐个级联，任何灯具的损坏会直接影响后级灯具的使用，可靠性低。总线方式一般采用DMX512总线协议进行控制。DMX512总线协议是USITT(美国剧场技术协会)在1986年发布的一种舞台灯光控制协议，现已成为国际通用的标准协议，被各种灯光控制系统广泛采用。标准的DMX512总线协议规定特定长度的数据帧，每个数据帧的数据容量为513个字节，其中包含一个字节的起始码。标准的DMX512协议通信的波特率为250kbps。虽然标准里面制定的通信波特率为250kbps，但随着电子技术的发展，系统可以在更高的波特率下通信。用户可以根据实际要求自行设定具体通信的波特率。
要用DMX512总线协议进行控制，每个产品必须设置唯一的地址，传统的DMX512系统，灯具的地址一般写入非易失性寄存器当中，而且一般写入就无法在线修改，这就导致了当系统某个节点出现故障时候需要拆下设备进行重新编址的问题，这给工程管理带来很大的不便。传统DMX512总线LED灯具只有单向传输功能，即只能根据接收到的信号做相应的处理，通常没有返回灯具信息给上一级主控制器的功能，这给整个灯光控制系统的维护带来很大的不便。
发明内容
本实用新型的目的是针对目前的LED灯具存在的缺点，提供一种新型的基于DMX512协议的LED灯具控制装置。
本实用新型提出一种基于DMX512协议的LED灯具控制装置。
一种基于DMX512协议的LED灯具控制装置，包括灯具电源模块、灯具主控MCU、恒流驱动模块、三路LED串、温度检测模块、开路检测模块、电平转换模块电路、信号隔离电路，灯具主控MCU分别与温度检测模块、开路检测模块、信号隔离电路双向连接，电平转换模块与数据DATA、信号隔离电路双向连接，灯具主控MCU输出端连接恒流驱动模块的输入端，恒流驱动模块的输出分别连接三路LED串。
所述灯具电源模块包括产生直流双5V的开关电源电路，同时还包括AC-DC电路，PFC校正电路，其中隔离双5V开关电源一路连接灯具控制装置主控MCU，另一路连接电平转换模块电路、AC-DC电路以及PFC校正电路。
所述灯具主控MCU输出端连接恒流驱动模块的输入端，恒流驱动模块的输出分别连接三路LED串。
所述三路LED串分别为红色LED、绿色LED、蓝色LED。
所述灯具控制装置含有一个DMX信号收发接口电路，该接口电路的数据默认采用24V表示逻辑1，0V表示逻辑0。
所述灯具控制装置含DMX信号收发接口，该接口的数据传输电压24V可以手动调节。
所述灯具控制装置含DMX信号收发接口，该接口采用单数据总线进行传送，并采用市电的零线参考地。
所述灯具控制装置挂接在灯光控制系统上，实时配置灯具地址。
所述灯具控制装置将温度检测和开路状态检测信息，并通过DMX信号收发接口电路将检测到的信息返回给DMX信号解码器。
所述灯具控制装置主控MCU采用通用异步收发器UART与DMX信号解码器通信，通信链路采用单数据总线线。
有益效果
本实用新型的控制装置基于DMX512协议的LED灯具。该灯具能够更好的实现对灯光的控制，实时监控灯具的工作状态。并提出了一种单数据总线传输的方案，减少了布线资源，减少了长线传输可能带来的干扰。从而解决传统LED灯具存在的问题。
本实用新型控制装置提出了以市电零线为解码器与灯具传输的数据参考地线的新型思路，解决了传统布线资源复杂的缺点，并提高了系统的可靠性。本实用新型控制装置实具有温度检测和开路检测功能，为灯光系统的维护提供了极大的便利。实时在线配置灯具的地址、灯光调节、温度检测以及开路状态检测。本实用新型灯具适用于以总线控制方式的灯光系统中。
附图说明
图1是本实用新型的基于DMX512协议的LED灯具控制装置电路图；
图2是本实用新型的基于DMX512协议的LED灯具控制装置应用示意图。
具体实施方式
本实用新型的主旨是设计一种基于DMX512协议的LED灯具。下面将结合具体的实施方式进行详细说明，以便对本实用新型的技术特征及优点能有更深入的诠释。
图1的基于DMX512协议的LED灯具控制装置电路图
DMX512协议的LED灯具控制装置电路包括灯具电源模块101、灯具主控MCU 102、恒流驱动模块103、三路LED104串、温度检测模块105、开路检测模块106、电平转换模块107、信号隔离电路108。
灯具主控MCU 102分别与温度检测模块105、开路检测模块106、信号隔离电路108双向连接。电平转换模块电路107与数据DATA、信号隔离电路108双向连接。
灯具电源模块101包括产生直流双5V的开关电源电路，同时还包括AC-DC电路，PFC校正电路。其中隔离双5V开关电源一路连接灯具控制装置主控MCU及其外围电路供电，另一路连接电平转换模块电路107供电。AC-DC电路以及PFC校正电路，产生的高压直流供恒流驱动模块使用。整个灯具的电源效率在80％以上。
灯具主控MCU102输出端PWM1、PWM2、PWM3连接恒流驱动模块103的输入端。恒流驱动模块103的输出分别连接红绿蓝三路LED 104串，三路LED 104串分别为红色LED、绿色LED、蓝色LED。
图中，相线L、零线N、地线G、数据线Data。
灯具控制装置含DMX信号收发接口电路，该接口电路的数据默认采用24V表示逻辑1，0V表示逻辑0。
灯具控制装置含有一个DMX信号收发接口，该接口的数据传输电压24V可以手动调节。
灯具控制装置含DMX信号收发接口，该接口采用单数据总线进行传送，并采用市电的零线参考地。
灯具控制装置挂接在灯光控制系统上，可以实时配置灯具地址。
灯具控制装置实现温度检测和开路状态检测功能，并通过DMX信号收发接口电路将检测到的信息返回给DMX信号解码器。
灯具控制装置适用于以总线控制方式的灯光系统。
灯具控制装置主控MCU 102采用通用异步收发器UART与DMX信号解码器通信，通信链路采用单数据总线线，采用0V表示逻辑0、24V表示逻辑1，用于表示逻辑1的24V的电压可以手动调节，满足不同系统的实际需求。单数据总线采用市电零线作为地线，节省了一条数据地线，从而减少系统的布线资源，同时增加了系统的可靠性，可以实现长距离可靠传输。
灯具控制装置含有温度检测模块105，开路状态检测功能。灯具控制装置主控MCU 102通过外部DMX信号收发接口接收DMX信号，此DMX信号根据用户设定的协议分为调光信号和非调光信号。当灯具控制装置主控MCU 102收到调光信号时，根据收到的调光信号产生三路PWM(脉宽调制)信号，供给恒流驱动模块，实现三路LED串的调光，实现灯具的全彩变换。灯具主控MCU 102收到其他非调光信号时，根据具体协议完成相应的操作。如实时修改灯具地址，回发灯具工作状态给DMX信号解码器。
灯具电平转换模块107实现将单数据总线逻辑电平到TTL(Transistor-Transistor Logic，晶体管-晶体管逻辑集成电路)电平的转换，从而实现与灯具MCU的通用异步收发器通信。
所述的灯具可以多个挂接在灯光控制系统，本实用新型灯具适用于以总线控制方式的灯光系统中。
图2表示本实用新型的基于DMX512协议的LED灯具控制装置应用，舞台灯光控制系统往往需要控制多个LED灯具，本使用新型灯具控制装置可以改接在控台的控制总线上，实现多个灯具的同时控制。一般情况下，本实用新型灯具控制装置基于DMX512协议的LED灯具上一级设备为DMX512灯光控台，这里提到的DMX512灯光控台需要具备将DMX512的差分信号转换成单线信号的功能，且要求有简单电平转换电路来配合灯具的单总线传输功能，可以是DMX信号解码器。标准的DMX512一帧数据为513个字节，第一个字节为起始码，作为帧识别标志。本实用新型含有红绿蓝三路LED串，每一串需要一个字节来控制其亮度，所以一个灯具需要三个字节来实现全彩控制。所以一个DMX512灯光控台的总线上面最多可以挂接170个灯具。
实现灯具控制装置总线式的控制，首先需要为每一个灯具配置唯一的地址，这是灯具正常工作的必要条件。而灯具配置地址可以通过单数据总线接收DMX信号，配置灯具地址的DMX信号采用不同的起始码以区分于不同的操作。
配置好灯具地址之后，就可以将灯具挂接在控制总线上面了，如图2所示。通常情况下，可以用上位机(电脑PC机)对整个系统控制，上位机软件通过局域网控制DMX512控台，可以有上百台DMX512控台同时工作，而每一台DMX512控台最多可以控制170个灯具，整个系统可以有上万个灯具同时工作，满足超大型的舞台灯光控制需求。
如图2，DMX512控制器201连接灯具202，发送DMX信号给灯具202，灯具202接收DMX信号，这里DMX信号可以分成调光数据信号，和非调光数据信号。
当灯具收到调光数据信号，灯具主控MCU根据自身灯具地址，截取三个字节的调光信息，产生三路PWM信号控制恒流驱动模块。一个字节的范围为0-255，每一串灯具的灰度为256级别，三串LED的组合颜色理论上有256*256*256级别灰度，满足灯光的全彩控制需求。
灯具接到非调光数据信号时，灯具控制装置主控MCU根据非调光类数据帧的起始码判断该数据帧的具体操作：不同的起始码可以表示读取灯具的工作状态、修改灯具地址信息等不同操作，灯具控制装置主控MCU按照特定的协议发送灯具的温度信息，LED工作状态(有无开路)，灯具当前地址等信息给DMX信号解码器，这些信息是灯光系统的维护重要的参考信息。
本实用新型灯具控制装置采用总线式挂接在DMX512灯光控台总线上，其中任何一个灯具发生故障，都不会影响其他灯具的正常工作，保证了系统工作的的可靠性。
本实用新型跟DMX信号解码器的数据通信采用高压单线的形式，提高了系统的可靠性，同时减少了系统布线资源。
上面详细描述了实施例中所阐述的一种基于DMX512协议的LED灯具控制装置，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、变型等，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于DMX512协议的LED灯具控制装置，包括灯具电源模块(101)、灯具主控MCU(102)、恒流驱动模块(103)、三路LED(104)串、温度检测模块(105)、开路检测模块(106)、电平转换模块电路(107)、信号隔离电路(108)，其特征在于，灯具主控MCU(102)分别与温度检测模块(105)、开路检测模块(106)、信号隔离电路(108)双向连接，电平转换模块(107)与数据DATA、信号隔离电路(108)双向连接，灯具主控MCU(102)输出端连接恒流驱动模块(103)的输入端，恒流驱动模块(103)的输出分别连接三路LED(104)串。
2.根据权利要求1所述的基于DMX512协议的LED灯具控制装置，其特征在于，所述灯具电源模块(101)包括产生直流双5V的开关电源电路，同时还包括AC-DC电路，PFC校正电路，其中隔离双5V开关电源一路连接灯具主控MCU(102)，另一路连接电平转换模块电路(107)、AC-DC电路以及PFC校正电路。
3.根据权利要求1所述的基于DMX512协议的LED灯具控制装置，其特征在于，所述灯具控制装置主控MCU(102)输出端连接恒流驱动模块(103)的输入端，恒流驱动模块(103)的输出分别连接三路LED(104)串。
4.根据权利要求1或3所述的基于DMX512协议的LED灯具控制装置，其特征在于，所述三路LED(104)串分别为红色LED、绿色LED、蓝色LED。
5.根据权利要求1所述的基于DMX512协议的LED灯具控制装置，其特征在于，所述灯具控制装置含有一个DMX信号收发接口电路，该接口电路的数据默认采用24V表示逻辑1，0V表示逻辑0。
6.根据权利要求1所述的基于DMX512协议的LED灯具控制装置，其特征在于，所述灯具控制装置含DMX信号收发接口，该接口的数据传输电压24V可以手动调节。
7.根据权利要求6所述的基于DMX512协议的LED灯具控制装置，其特征在于，所述灯具控制装置含DMX信号收发接口，该接口采用单数据总线进行传送，并采用市电的零线参考地。
8.根据权利要求1所述的基于DMX512协议的LED灯具控制装置，其特征在于，所述灯具控制装置挂接在灯光控制系统上，实时配置灯具地址。
9.根据权利要求1所述的基于DMX512协议的LED灯具控制装置，其特征在于，所述灯具控制装置将温度检测和开路状态检测信息，并通过DMX信号收发接口电路将检测到的信息返回给DMX信号解码器。
10.根据权利要求1所述的基于DMX512协议的LED灯具控制装置，其特征在于，所述灯具控制装置主控MCU(102)采用通用异步收发器UART与DMX信号解码器通信，通信链路采用单数据总线。
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