淺談DMX512LED水下燈在音樂噴泉中的運用

重慶新源輝光電科技有限公司  晏鋼強  黃世平  鄭楊昆

【摘要】：   近年來，隨著科技的不斷發展和人民生活水平的提高，我國音樂噴泉的建設規模和技術水準也在不斷的刷新和升級。人們對音樂噴泉表演的質量和效果要求也越來越高。DMX512協議運用于LED水下燈控制也是當前噴泉行列所關注的熱點。由于DMX512控制的LED水下燈具有壽命長、功耗低、色彩鮮艷，反應速度快，節能環保、且控制系統先進，配置靈活，可實現點對點控制，可控性好，安全可靠等特點，它在音樂噴泉表演中的起到了非常重要的作用，特別是跑泉和矩陣表演中，水型、音樂和燈光的完美組合，其色彩斑斕、流光溢彩和變化多端，更是增添了音樂噴泉表演的魅力和觀賞性，給人們帶來夢幻無盡、美的享受。

一、DMX512協議

DMX512協議最先是由USITT（美國劇院技術協會）發展成為從控制臺用標準數字接口控制調光器的方式。DMX512超越了模擬系統，但不能完全代替模擬系統。DMX512的簡單性、可靠性以及靈活性使其迅速成為資金允許情況下選擇的協議，除了調光器外，一系列不斷增長的控制設備就是證據。DMX512仍然是科學上的一個新領域，具有在規則基礎上產生的各種奇妙技術。

　1.1  DMX512協議的概述

DMX512 是國際通用的一種高速數據傳輸的協議，采用RS485硬件線路，和一般的RS485通信有所不同。

1.1.1.采用單向通信。DMX512協議雖然能把不同廠家產品連接起來并實施控制，但由于只能單向傳輸，控制臺與燈具之間無法實現真正的信息交互，燈具只能被動地接收控制臺的控制信息，它自身的狀態信息不能反饋到控制臺。必須提前為每個燈具編寫好地址，以便燈具能夠準確無誤地接收控制指令。但由于信息幀結構中沒有傳輸地址，因此如果某一幀信號由于干擾等原因導致在傳輸中出現錯誤，那么此幀后面的所有信息均將誤傳，同時信息出錯后，燈具不能回饋出錯信息，這是DMX512LED水下燈很難排出信號干擾故障的主要原因。

1.1.2  DMX 512通信需要傳輸一個88us的低電平數據，作為一包數據的起始幀頭，接收方有間隙檢測電路，需找數據起始幀頭，無通信校驗。

1.1.3 DMX 512通信的固定波特率為250Kbps，由于通信協議開放，效率可靠性高，在傳統舞臺行業廣泛運用，兼容DMX 512通信接口已是大功率LED照明控制系統里默認的選擇。

1.2 DMX512的電氣特性

DMX512采用EIA-485標準。

發送端：邏輯“1”以兩線間壓差+（2～6）V表示；

　　邏輯“0”以兩線間壓差為-（2～6）V表示；

　　接收端：A比B高200mv以上即認為是邏輯“1”；

A比B低200mv以上即認為是邏輯“0”。

1.3 DMX512協議詳解

DMX 512傳輸速率固定為250Kbps，每個數據位的時間是4us，每個字節是十一位，就是44us

（1秒=1000毫秒         1毫秒=1000微秒）

因此512個字節的數據傳輸時間為44*512=22.528ms

　　數據的幀頭通常是88us，數據的幀頭隨后是一個空閑幀，空閑幀時間長度是8us-1ms，512字節的數據包之前還有一個字節，表示設備的代號或自定義用途，通常是0，該字節的數據可用自動寫碼命令之用。

二、DMX512 LED水下燈生產技術要求包括的主要內容：

2.1  適應DMX512控制結構要求的LED燈布局和驅動控制電路

DMX512 LED水下燈內置DMX512解碼芯片與外接DMX512控制臺及電腦的控制方式，可通過DMX512控制臺或者電腦來實現對音樂噴泉DMX512 LED水下燈的漸變、跳變、色彩閃爍、隨機閃爍、漸變交替等動態效果，并且通過DMX512 LED水下燈地址設置的不同，可以實現其中任意DMX512 LED水下燈點對點的獨立控制。大功率LED水下燈，一般常有：6W，12W，18W，24W，36W，48W，54W、64w、72w、108w等規格。

2.2   滿足DMX512 LED水下燈要求的特殊密封結構和絕緣強度

由于LED水下燈應用場合的特殊性，是在水下工作的電器產品，所以也有它技術指標的特殊要求，首先LED水下燈的防護等級必須達到IP68，也包括水下電纜接頭。這樣才能保證LED水下燈具長期浸泡在水里而不漏水。其次，LED水下燈浸在水中后，必須要求電纜線外接電端頭與燈具外殼間的絕緣電阻應：≧2MΩ。目的是保證燈具的絕緣強度達到基本的技術要求，杜絕漏電流的產生。這樣才能保證人員的人身安全及LED燈具的正常運行。

2.3密封體內的熱量傳導體系

根據內部發熱量的大小設計出不同的內部熱傳導方式，解決大功率、密集型、高亮度芯片的散熱問題，提高每個LED芯片的光利用效率和散熱性能。具體措施是增加導熱鋁基板，使芯片及驅動產生的熱量通過導熱系數較高的鋁基板傳導給燈殼，把80%的熱量傳到燈體外，使其延長LED水下燈的使用壽命。

2.4適應DMX512 LED水下燈的供電電源；

DMX512LED水下燈輸入電壓分DC24V和AC220V兩種。

2.4.1選擇電壓為DC24V供電的，一般采用性能穩定，質量較好的開關電源供電，優點是安全可靠。缺點是電壓低電流大，導致整體線路上的電壓降增大，容易造成線路后端的電壓降低，表現的結果是線路后端燈的亮度降低甚至造成燈光熄滅。在實際運用中，應準確計算線路電流，選擇橫截面積足夠、正規的國標防水電纜，總體上來說，電纜線的成本較高。

2.4.2選擇電壓為AC220V直接供電的，雖然省去了降壓設備部分成本，線路電流較小，使用的電纜成本也相對降低，但安全性相對較差，且燈的驅動成本較高。

兩種方式供電，其各有優點，也各有不足。在運用中，從安全和施工成本兩方面來綜合考慮，設計人員應對現場的實際情況進行分析后，再確定選擇哪種輸入電壓方式。

2.5  DMX512水下燈的連接方式及編碼  

2.5.1  DMX512 LED水下燈信號線的連接方式及寫碼方式

標準的DMX512控制是以并聯方式連接的（圖3），該種方式每個LED燈必須設定各自信號的起始地址。有一種安裝上看起來像串行安裝，其實是并行的。并行安裝的走線方式是所有后面的接收端都是并聯在DMX512控制器的輸出線上，如果不寫入地址碼，就區分不出不同的接收端，只有區分出不同的接收端才可以實現對DMX512 LED燈的點對點控制。并行信號的走線方式缺點是寫地址較麻煩，燈具安裝需對號入座。優點是能精確控制每一盞燈具，如果某一解碼器出現故障也不會影響其它燈具的使用。

除了并行的傳輸方式外還有串行的傳輸方式（圖2）。串行的DMX512解碼器上有信號輸入和信號輸出的接線端口，它是由上一盞燈的輸出接入到下一盞燈的輸入。串行的信號傳輸方式不需要人為的寫入地址碼，上電后通過燈具的接線先后順序，解碼器自行分配地址碼。該種方式的優點是不需要寫入地址碼，安裝方便。缺點是在大型音樂噴泉的表演中編輯效果受到限制，且其中有一個解碼器出現故障，那么這一串后面的所有燈具將無法收到DMX512控制器的信號。

2.5.2  DMX512 LED水下燈有自己獨立的地址碼，按照解碼器的不同，設定地址的方式也有一定差異。它的設定通常有兩種模式。一種是平時最常見的3線信號線，分別是信號正、信號負、地線。先將燈具地址一個一個的寫好，然后依次安裝。這種寫碼方式由于是一個一個的寫，所以寫入速度較慢，安裝也較為不便。另一種是平時不常見的5線信號線，它除了信號正，信號負和地線外，還有2根專門用來寫地址的通訊線。這種方式可以將燈具全部安裝好后再來統一寫地址。但這種方式就要求接線百分之百正確，當一根線沒有連接正確都會導致寫碼不成功。

三、DMX512LED水下燈的運用與總結

現代音樂噴泉已經是一種集聲、光、電、水、力為一體的高科技產物。現代科技使噴泉藝術進入了嶄新的時代。DMX512水下燈從技術上講現已逐步走向成熟，它完全能夠滿足音樂噴泉中燈光的各種變化要求，在噴泉行業中正在逐步推廣使用，我公司生產的DMX512LED水下燈在實際運用中，產生的效果非常顯著，受到了噴泉行列同仁的關注和稱贊。