【導(dǎo)讀】西方戲劇時代大約始于公元前 500 年的希臘。露天劇院以陽光作為主要照明光源，但通常會采用燈籠來表示夜間場景。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)議進行遠程控制（遠達 4000 英尺）。
什么是 DMX512？
DMX512 是娛樂服務(wù)與技術(shù)協(xié)會 (ESTA) 制定的一項標(biāo)準。該標(biāo)準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)字數(shù)據(jù)的方法。物理電氣接口根據(jù) EIA/TIA-485 標(biāo)準（亦稱為 RS-485 標(biāo)準）指定。
DMX512 標(biāo)準規(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)從單個控制器傳輸?shù)揭粋€或多個接收器。主要鏈路上的控制數(shù)據(jù)最多包含 513 個存儲槽，這些存儲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。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，指示一個包含 512 個值的序列的開頭。至少持續(xù) 8 µs 的高電平表示第一個字節(jié)的開頭。
離散 DMX512 系統(tǒng)配置
DMX512 端口包含 4 種信號（Data1+、Data1–、Data2+ 和 Data2–）以及一個公共端參考。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。配對的數(shù)據(jù)鏈路被配置為一個雙向半雙工 RS-485 通信網(wǎng)絡(luò)。
DMX512 標(biāo)準指定了一個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 接收器的離散實現(xiàn)方案。隔離電源由驅(qū)動變壓器原邊的變壓器驅(qū)動器產(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)和控制信號采用光電隔離技術(shù)進行隔離。
ADM485 RS-485 收發(fā)器將引腳 A 和 B 收到的控制信號轉(zhuǎn)換成引腳 RXD 上的串行輸出。此信號采用光電技術(shù)隔離，并連接到 ADuC7020 精密模擬微控制器的 UART 輸入。ADuC7020 軟件可對消息進行解碼，并將邏輯電平信號輸出到數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)。ADTL084 JFET 輸入運算放大器可以緩沖 DAC 輸出，從而提供 0 V 到 10 V 的信號。
ADuC7020 軟件會發(fā)出響應(yīng)，以指示是否正確收到消息。該信號采用光電技術(shù)與在引腳 A 和引腳 B 上輸出信號的 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)振蕩器輸出一對方波以驅(qū)動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)動器和差分輸入接收器組合到一個單獨的封裝中。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)器適合在多點傳輸線路上進行半雙工或全雙工通信，數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達 500 kbps。它可以提供 2.5 kVrms 隔離—通過保險商實驗室 (UL) 和 VDE 標(biāo)準認證—以及 ±15 kV ESD 保護。
對于半雙工操作，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)計用于均衡的傳輸線路，符合 TIA/EIA?485?A-98 和 ISO 8482:1993 標(biāo)準。
限流和過熱保護功能可以防止輸出短路以及因總線爭用而造成過度功耗。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，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 (125 µA) 允許在同一總線上連接多達 256 個節(jié)點。
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)兩個或多個互連電路之間發(fā)生突然的電壓浪涌時，會損壞昂貴的設(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)點的接地電勢處于接收器的共模范圍內(nèi)，則必須進行電氣隔離，如圖 3 所示。
圖 3. 電氣隔離可以實現(xiàn)信息流動，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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