景觀照明LED控制系統的7個接線問題

    在戶外景觀照明亮化工程中，接線問題一直困擾了很多業界同仁，很多情況下，設計方案完善、功能滿足要求，技術解決方案可行，但是仍然在項目實施過程中遇到一些讓人撓頭的問題，其實往往問題出現的施工接線的環節。

    接線環節出現問題，一般是因多方配合的技術人員對接線原則的理解層面與角度不同，以及在實施環節中溝通深度不夠導致的。

    那么我們來了解一下戶外景觀照明亮化工程中涉及到控制系統方面的接線原則。

    在LED控制系統方面，接線環節主要涉及如下幾方面：

    1、控制系統之間通訊的接線

    2、控制器與燈具之間信號接線

    3、串行驅動差分板的接線

    4、DMX512驅動中繼器的接線

    5、控制系統接地的問題

    6、燈具信號共地的接線

    7、光纖應用的接線

    控制系統通訊接線

    在LED控制系統中，控制器之間的信號通訊多采用標準的網絡協議來實現，故線材多選用網線來傳輸信號。而網線的選擇按照百兆帶寬情況下多選用超五類雙絞線，而在千兆帶寬情況下則選擇六類雙絞線。

    一般情況下，在LED控制系統中多選用超五類雙絞線。

    其超五類雙絞線的接線的線序按照標準網絡協議可分為：568A與568B。

    568B：橙白  橙  綠白  藍  藍白  綠  棕白  棕

    568A：綠白  綠  橙白  藍  藍白  橙  棕白  棕

    網線兩端皆為568B，為直通線，而網線一端為568A，另一端為568B，則為交叉線。

    在線序類型的選擇上，主要看該網線兩端連接的網絡設備類型。如該網線兩端連接的網絡設備為同種設備，那么可選用交叉線（MR-208系列控制器亦可兼容直通線），如該網線兩端連接的網絡設備為不同種設備，那么則選用直通線。

    一般情況來看，交叉線的信號抗干擾能力要優于直通線。

    而網線的線距的情況下，按照網絡協議，單根網線的線距不超過100米。

    注1-1 市面上網線類型的情況，如下所示：

    ★ 1、八芯銅包鐵；2、四芯銅包鋁(橙色和綠色) +四芯銅包鐵(藍色和棕色)

    ★★ 1、八芯銅包鋁；2、四芯銅(橙色和綠色) +四芯銅包鐵(藍色和棕色)

    ★★★  0.40-0.50mm全銅五類線

    ★★★★ 0.51-0.56mm全銅超五類線

    ★★★★★    >0.57mm全銅六類線

    市場上的網線種類繁多，即使花費高價格可能未必買到全銅5、6類網線。

    網絡大部分都是百兆的，而百兆的網絡僅僅是用到了8根網線中的1/3/2/6這四根，而這四根往往線材比較好(各類線或者假網線優先保證這4根)。

    如不采用標準線序壓制，那么可能就使用線材質量低劣的線芯進行了傳輸數據，而高質量線芯在懸空或接地。

    注1-2 網線甄別的小技巧：

    1、捻線皮：拿到一根網線，用手指去捻一端線皮，如果能夠感到明顯的雙絞線的感覺（亦稱麻花辮感覺），那么就說明該網線的4對8芯線的繞線匝數較高，品質較好。反之，則說明雙絞線匝數較低，所耗線距較短，屬于偷工減料。

    2、捋線芯：扒開網線一端的線皮，用手指去捻其中的線芯，如該網線的線芯較為柔韌，那么說明線芯線材質為銅線。如較為堅硬，那么該線芯多為鐵質或鋁質。

    3、量線徑：扒開線芯塑料外層，目測或者采用卡尺，比對測試金屬線芯的直徑，線芯越粗，其質量越好。

    4、燒線芯：扒開線芯塑料外層，用打火機的外焰來灼燒金屬線芯3-5秒，用高溫燃燒掉線芯的外部鍍層，即可露出其實際線材，如露出紅銅即為銅線，如露出白色即為鐵線或鋁線。

    控制器與燈具的信號接線

    控制器與燈具之間信號接線多采用超五類雙絞線（性價比高）。如條件允許，可選用雙絞線、帶屏蔽層的雙絞線、及4芯雙絞線等（類型選擇如下述）。

    控制器與燈具的接線可分為四個情況，如下：

    1、常規DMX512

地線 — GND — 綠色/綠白

數據+ — A — 橙色

數據- — B — 橙白

    接線原則：

    （1）選用綠色與橙色的2對雙絞線，是因為常規百兆網絡僅有該4根線芯來傳輸數據，一般網線中該4根線材質量*好。

    （2）A與B選用一對雙絞線來傳輸，提高抗干擾性能。

    （3）地線選用綠色與綠白2根是在有條件的情況下保證足夠的線材抗機械力強度。

    備選線材：帶屏蔽層的雙絞線，雙絞線分別接A與B，屏蔽層作GND。

    2、帶編址線的DMX512

地線 — GND — 綠白

數據+ — A — 橙色

數據- — B — 橙白

編址 — W — 綠色

    接線原則：

    （1）選用綠色與橙色的2對雙絞線，是因為常規百兆網絡僅有該4根線芯來傳輸數據，一般網線中該4根線材質量*好。

    （2）A與B選用橙色/橙白一對雙絞線來傳輸，提高抗干擾性能。

    （3）編址線采用綠色線，而地線選用綠白的原因，則為用地線去纏繞編址，從而保障編址線的信號強度。

    備選線材：4芯雙絞線，1組雙絞線分別接A與B，另1組雙絞線分別接地線與編址。

    3、雙線型SPI串行燈具

地線 — GND — 橙白/綠白

數據 — DATA — 橙色

時鐘 — CLK — 綠色

    接線原則：

    （1）選用綠色與橙色的2對雙絞線，是因為常規百兆網絡僅有該4根線芯來傳輸數據，一般網線中該4根線材質量*好。

    （3）地線選用橙白/綠白的原因，則為用地線去分別纏繞數據與時鐘，從而保障信號線的信號強度。

    備選線材：4芯雙絞線，每1組中取出1根線芯分別接數據與時鐘，剩余都接于地線。

    4、單線型SPI串行燈具

地線 — GND — 橙白

數據 — DATA — 橙色

    接線原則：

    （1）選用橙色的1對雙絞線，是因為一般網線中該2根線材質量*好。

    （3）地線選用橙白的原因，則為用地線去分別纏繞數據，從而保障信號線的信號強度。

    備選線材：雙絞線，1對線分別數據與地線。

    注2-1：控制器到首燈信號線的線距問題

    1、在SPI串行驅動中，控制器至首燈的信號線的線距一般在40左右，如現場實際情況較好時，可達60米。

    2、在常規DMX512驅動中，控制器至首燈的信號線的線距一般可達80米-100米。

    3、在帶編址線的DMX512驅動中，因受限與編址線信號類型的原因，一般具體30-60米左右。如燈具中驅動芯片的編址線頻率較低的情況下，此線距可增長，需實測。

    SPI串行驅動中差分板的接線

    在上文中我們講到SPI串行驅動中，控制器輸出端口至首燈的距離一般在40-60米左右。

    但在實際項目應用中，控制器輸出端口至首燈距離皆較遠，故需要加設差分板進行信號轉換，延長傳輸距離。

    我們來看一下差分板來如何接線。

    以MR-208A控制器為例，該款控制器兼容SPI信號及差分信號，默認將數據與時鐘信號進行差分輸出。故在首燈前加設1塊差分接收板即可。

    （如控制器不兼容差分輸出，需在控制器輸出端口處加1塊差分發送板，在首燈前加1塊差分接收板，共計1對）

    下圖為差分板的接線方式：

    接線原則：

    1、在控制器與差分板之間為差分信號，故采用數據+與數據-、時鐘+與時鐘-分別選用1對雙絞線。

    2、在差分板與燈具之間為SPI串行信號，故用其他線芯（如橙白/綠白）來纏繞橙色/綠色，保障其信號強度。

    采用差分板方式，控制器至首燈的線距一般可達100米-150米。

    DMX512中繼器的接線

    在DMX512驅動模式下，因控制器端口至首燈距離較遠，如超過80米以上，一般需要加設中繼器對信號進行中繼。

    選用中繼器后，一般控制器端口至首燈距離可達到150米。

    其中繼器的接線方式如下：

    1、常規DMX512驅動：

     接線原則：

    （1）選用綠色與橙色的2對雙絞線，是因為常規百兆網絡僅有該4根線芯來傳輸數據，一般網線中該4根線材質量*好。

    （2）A與B選用一對雙絞線來傳輸，提高抗干擾性能。

    （3）地線選用綠色與綠白2根是在有條件的情況下保證足夠的線材抗機械力強度。

2、帶編址線的DMX512驅動：

    接線原則：

     （1）選用綠色與橙色的2對雙絞線，是因為常規百兆網絡僅有該4根線芯來傳輸數據，一般網線中該4根線材質量*好。

    （2）A與B選用橙色/橙白一對雙絞線來傳輸，提高抗干擾性能。

    （3）編址線采用綠色線，而地線選用綠白的原因，則為用地線去纏繞編址，從而保障編址線的信號強度。

    控制系統接地的問題

    在LED控制系統中，控制器的接地情況十分重要。而在項目調試階段，由于實際條件的限制，很多時候都是臨時供電，AV220V供電僅有火線與零線，并不具備地線。故在項目實施的初期即要做好各項接地的準備。

    按照安規標準，控制系統設備的端口具備金屬接觸面（如接線端子的接線柱），為保障安裝施工人員的人身安全，應保證控制系統的設備保護地的有效接地。

    注5-1：疑難問題：項目中，控制系統接地后，控制器的AC220V的地線發熱。

    該問題反映于控制器的供電端，但其原因多由燈具的GND具備電勢差（漏電）導致。

    因燈具的GND與控制器輸出端口的GND相連，且控制器的GND已經有效接地。如燈具的GND存在電勢差時，燈具GND通過控制器的GND對地形成回路，當燈具數量較大時，燈具GND的電勢差對地形成回路，且電流較大，故控制器的供電的電源線會出現發熱的情況。

    解決辦法：

    1、解決燈具GND存在電勢差的問題。

    2、如燈具已經上墻，無有效解決辦法時，可采用數字地與模擬地隔離的控制系統，如明瑞VinC-DW全隔離控制器。

    燈具信號共地的接線

    在控制系統應用中，常常會遇到一個問題，就是燈具信號共地的情況。信號共地的問題主要反映在如下2個部分：

    （1）控制系統的輸出端口信號的GND與燈具的信號GND相接；

    （2）燈具級聯鏈中GND的相接；

    我們逐一來進行分析。

    1、控制系統與燈具的共地

    首先控制器的輸出端口基本都具備GND的接線端。但是燈具中接頭（如公母插頭）并有GND的線芯，如三芯線中僅有V+/ V-/ DATA，其中V+與V-是接于相應開關電源的DC輸出的正極與負極，DATA為數據接與控制器輸出的數據端。

     共地方法：

    從燈具V-端并接出一條線作為GND即可，接于控制器的GND端即可。

    因常規燈具中V-與GND皆是相通的，當受限于接頭線芯數量的限制時，在燈具設計時，并沒有單獨引出GND端。在應用中用其他導線從V-端并接引出即可。

    注6-1：DMX512燈具與控制器的共地。

    目前存在于很多項目中，控制器與DMX512燈具之間僅連接A與B，將GND懸空的情況，并稱之為DMX512僅需要A與B這一對信號。

    其實不然，控制器與燈具應保持接地，首先信號需要GND作為參考，同時GND亦可作為屏蔽層，起到抗干擾的作用。該情況可參考常規的DMX512燈控臺，其3Pin與5Pin的Cannon接頭皆具備GND。

    2、燈具級聯鏈中信號共地

    該情況多出現于大功率DMX512燈具的高壓燈具之中，每條燈具中采用一個AC220V的開關電源，如出現燈具信號僅連接A與B的情況，那么其各個燈具的信號GND（指的是數字地，非模擬地）并不相通，容易出現異常閃爍的情況。

    光纖應用的接線

    在LED控制系統中，因光纖的造價較低，信號傳輸穩定，光纖應用得到越來越多的認可與選擇。

    對于光纖應用，我們需要了解幾方面的知識點，如下：

    1、光纖的類型

    在LED控制系統中，一般選用單模四芯光纖。

    單模光纖的傳輸距離較遠，一般可達15公里。在傳輸中僅需要2芯作為傳輸的發送與接收。其余2芯作為備用。

    2、傳輸的帶寬

    單模光纖一般皆可實現1000Mbps，但其實際所支持的帶寬由光纖兩端的光纖收發器來決定。一般來說分為100Mbps與1000Mbps兩種。

    注7-1：選用1000Mbps光纖收發器時的需要注意什么？

    在選用1000Mbps帶寬的光纖收發器，請注意該收發器需支持802.3x協議，即網絡流量控制協議。

    3、光纖的接頭類型

    在LED控制系統中，最常見的光纖接頭類型為LC、SC、及ST。

    其中LC接頭需加配Mini光纖模塊，多用于1000Mbps網絡。SC接頭多用于100Mbps的光纖轉換器，及100Mbps網絡環境中。ST接頭為金屬接頭，多見于尾纖與跳線盒的接連部分。

    4、光纖的熔接與鋪設

    光纖的接頭的熔接需要專業的熔接設備，因在LED控制系統中光纖的用量并不是很大，如單購光纖，再找光纖施工單位進行熔接光纖接頭，往往其熔接費用較低，還需支付一部分服務費用。

    故在LED控制系統應用中，如光纖用量較少，可打包給光纖使用單位，這樣從預算及服務角度來看，性價比*高。

    在LED控制器中，關于接線的方式還有很多很多，筆者作為控制系統的行業從業人員，僅僅是表述自身的經驗。同時也希冀能夠和更多的同仁進行交流溝通。

責編：小瀞