Руководство по применению DMX512
Вся информация, находящаяся в данном документе, прошла тщательную проверку. Тем не менее автор оригинального текста, автор перевода, Professional Lighting and Sound Association (PLASA) и компания "ДСЛ" не несут никакой ответственности за любые потери или повреждения, вызванные использованием либо неправильным использованием приведенной информации. Настоящий документ охраняется законом об авторских правах. Запрещается использовние всего документа или любой его части в коммерческой документации, рекламных материалах или в любых других коммерческих целях без письменного разрешения АО "ДСЛ". Использование оригинального текста документа возможно только с письменного разрешения Professional Lighting and Sound Association (PLASA). Оригинальный текст документа был одобрен PLASA и USITT без проведения анализа информации на возможность ее вхождения в различные патенты. PLASA, USITT и авторы оригинального документа и перевода не несут никаких обязательств перед владельцами патентов либо любыми другими сторонами, использующими стандарт DMX512 или настоящий документ.

Автором оригинального текста является Адам Беннетт (Adam Bennette).
Copyright © PLASA 1994 All rights reserved.

Перевод на русский язык и оформление на русском языке
© АО "ДСЛ" 1995-97 Все права защищены.

Настоящий документ может использоваться в некоммерческих целях в том случае, если при его воспроизведении в любой форме (электронной, печатной и т.д.) сохраняется приведенная выше информация по авторским правам и обязательствам всех сторон, участвовавших в его создании.

Содержание:

* Об использовании данного документа
* Протокол DMX512
* Кабели
o Типы кабелей.
* Разъемы и соединения.
* Терминаторы и их установка.
* Сети DMX512.
* Репитеры, разветвители и усилители.
o Репитеры.
o Встроенные репитеры.
o Разветвители.
o Подсоединение 4-ого и 5-ого штырьков разъема.
* Изоляция сети.
o Заземление.
o Ошибки в данных, возникающие в результате плохого заземления.
o Проблемы безопасности, возникающие при ненадежном заземлении.
o Применение оптической изоляции для надежного заземления.
o Подавление радиопомех.
* Устройства перекоммутации и слияния линий.
o Устройства перекоммутации.
o Устройства слияния линий
* Буферные устройства
* Возникновение и обработка запаздываний
* Аналоговые конвертеры
* Конвертеры протокола
* Установка адресов
o Цифровой дисплей с клавиатурой
o Барабанные переключатели
o Переключатели DIP
o Смещение адреса при использовании нескольких линий DMX512
* Обнаружение источников проблем
o Тестирование напряжения
o Тестирование наряжения на заземляющем (общем) проводе
o Тестирование сопротивления
o Тестирование линии с использованием осциллографа
o Специализированное оборудование для тестирования DMX512
o Обнаружение и исправление типичных ошибок
* Описание стандарта EIA485 (RS485)
o Уровни напряжений в соответствии со стандартом EIA485
* Биты и байты
* Пакет DMX512
o Частота обновления информации
* Настройка длительностей сигналов
o Настройка длительности импульса break
o Настройка длительности импульса MaB
o Период фреймов и пауза между фреймами
o Период пакета
o Потеря данных
o Сводная таблица ограничений на длительность временных интервалов в стандарте DMX512
* Приложение

Об использовании данного документа.
Цель настоящего документа состоит в том, чтобы объяснить спецификацию протокола DMX512 и предложить примеры и профессиональные рекомендации по построению надежных систем DMX512. Несмотря на то, что в этой книге содержатся советы по некоторым аспектам разработки реальных DMX512 устройств, их может быть недостаточно для разработки оборудования, удовлетворяющего протоколу DMX512.

Настоящий документ является пособием по практическому использованию DMX512, выпущенным совместно PLASA и USITT (PLASA-Professional Lighting and Sound Association, USITT - U.S. Institute of Theatre Technology). Этот документ не является стандартом, принятым PLASA или USITT.

Читателям, которые собираются заниматься разработкой оборудования, совместимого с протоколом DMX512, следует также обратиться к описанию стандарта DMX512 (1990) и к стандарту EIA485 (RS485).

Во всех случаях, когда возникают разногласия между стандартом USITT DMX512 (1990) и настоящим документом, следует руководствоваться стандартом.

Все частные лица и организации, желающие участвовать в дальнейшей разработке и внедрении протокола DMX512, могут обращаться в PLASA или USITT.

При разработке систем на базе протокола DMX512 следует принять во внимание целый ряд аспектов, которые освещаются в данном руководстве.

Почти все проблемы, возникающие у пользователей при применении протокола DMX512, связаны с неисправностью кабелей, их неудачным расположением и разводкой. Кроме того, следует отметить, что в настоящий момент на рынке существует ряд устройств, которые не удовлетворяют в полной мере протоколу DMX512.

Протокол DMX512.
Протокол DMX512 был впервые разработан комитетом USITT в 1986 году, как средство управления диммерами с различных консолей через стандартный интерфейс. До появления протокола DMX управление диммерами производилось или по отдельным проводам с управляющим напряжением, идущим к каждому устройству, или с помощью разнообразных цифровых и мультиплексированных аналоговых связей.

Аналоговые системы, которые использовали по одному проводу на каждый канал диммера, были громоздкими, дорогостоящими и не имели единого стандарта. Для них требовались специальные адаптеры, а также усилители и инверторы напряжения, для того, чтобы подключать диммеры одного производителя к управляющим консолям другого. Кроме того, обнаружение и устранение неисправностей в разъемах и кабелях было затруднено.

Цифровые системы, которые применялись до широкого распространения DMX512, были разнообразны и совершенно несовместимы между собой. Более того, многие производители, опасаясь коммерческого пиратства, стремились не раскрывать подробностей работы их систем. Все это оставляло конечному пользователю очень мало возможностей для выбора. И если он покупал пульт одного производителя, то часто ему приходилось покупать диммеры тоже у него.

Протокол DMX512 не является идеалом, однако к настоящему времени он получил наибольшее распространение. Его структура специально поддерживалась максимально простой для того, чтобы стимулировать как можно большее число производителей перейти на этот протокол. Простота протокола была привлекательной для производителей, т.к. для его использования не было необходимости в больших инвестициях или кардинальной переработке уже существующих устройств.

Кабели.
Надежная система DMX512 начинается с высококачественных кабелей определенного типа. Если надежность системы очень важна, то в первую очередь надо обратить внимание на кабели и соединительные разъемы, а также на их правильный монтаж. Можно построить DMX систему и с использованием второсортных кабелей (и даже обычных электрических проводов вроде тех, что идут к вашему электрическому звонку), однако в один кошмарный день такая система может внезапно отказать без какой-либо видимой причины в самый разгар важного шоу.

Кабель должен соответствовать стандарту EIA485 (RS485) и состоять из одной или двух низкоемкостных витых пар, помещенных в оплетку и экранированных фольгой. Для того, чтобы провода имели достаточную механическую прочность и минимальное падение напряжения на длинных линиях, они должны соответствовать американскому сортаменту проводов 24 AWG (7/0.2) или выше.

Вторая пара проводов может присутствовать в кабеле в качестве запасной, или может использоваться для передачи других сигналов. Некоторые диммеры используют эту пару для передачи сообщений о сбоях и статусе диммера. Проверьте, использует ли ваше DMX оборудование вторую пару (в настоящее время в большинстве случаев эта пара не используется).

Когда вы производите разводку кабелей для постоянного использования рекомендуется применять кабели минимум с двумя витыми парами для того, чтобы иметь возможность использовать эти линии с будущими версиями протокола DMX512. В настоящее время некоторые производители уже выпускают системы, использующие вторую витую пару для передачи информации от диммеров к консоли. Кроме того, дополнительная витая пара не помешает в том случае, если произошел обрыв или замыкание на главной паре.

Экран кабеля присоединяется к штырькам 1 разъема. Первая (главная) витая пара присоединяется к штырькам 2 и 3. Вторая витая пара (если она есть) присоединяется к штырькам 4 и 5. Экран ДОЛЖЕН быть присоединен на обоих концах кабеля даже в том случае, если приемник не заземлен. В противном случае кабель не будет экранирован.

Экран НЕ ДОЛЖЕН быть подключен или находиться в контакте с любыми другими частями разъемов (например, с корпусом), т.к. обычно корпуса разъемов соединяются с землей питающего напряжения, а такое соединение приведет к возникновению проблем, связанных с контурными земляными токами (см. подраздел «Заземление»).

Типы кабелей.

Приведенная в приложении в конце руководства «Таблица типов кабелей» не является полным списком всех кабелей, которые могут быть пригодны для использования с DMX512. Для этой цели подойдет любой кабель с витой парой, волновым сопротивлением 120 Ом, экранированный и соответствующий стандарту EIA485. Требуемый сортамент кабеля будет зависеть от длины линии, однако рекомендуется использовать кабели с порядковыми номерами не менее 22 AWG, 24 AWG.

ZW в таблице является волновым сопротивлением (см. пояснения в разделе «Терминаторы и их установка»).

AWG означает American Wire Gauge (Американский сортамент проводов).

Приведенные в таблице кабели можно приобрести у поставщиков электрического и специального театрального оборудования.

Отдельные недостатки протокола DMX512 широко обсуждались на различных выставках и конференциях и часть из них будет освещена далее в настоящем руководстве. Однако следует отметить, что большинство проблем при использовании протокола DMX512 возникает из-за недостаточного практического опыта или из-за отсутствия понимания возможностей сети устройств DMX512.

Разъемы и соединения.
Вид разъемов XLR
Подсоединение линий DMX512 к оборудованию производится с помощью пятиштырьковых разъемов типа XLR. Розеточная часть разъема ставится на передатчик, а вилочная - на приемник. Для DMX512 используется кабель с двумя витыми парами (четырьмя проводами) и экраном, хотя для передачи стандартного сигнала DMX512 достаточно одной витой пары (двух проводов) и экрана. Вторая витая пара зарезервирована для нерегламентируемого стандартом свободного использования. В разделе «Кабели» приводятся некоторые соображения по возможному использованию этой пары.

Пятиштырьковый разъем описывается в исходном стандарте DMX512 USITT и ему должно отдаваться предпочтение при проектировании DMX систем.
Штырек Провод Сигнал
1 экран земля / 0 В
2 внутренний (черный) инвертир. данные (-)
3 внутренний (белый) данные (+)
4 внутренний (зеленый) доп. данные инвертир. (-)
5 внутренний (красный) доп. данные (+)

Некоторое оборудование оснащено трехштырьковыми разъемами типа XLR для того, чтобы позволить использование стандартных микрофонных кабелей. В этом случае цоколевка разъемов должна соответствовать первым трем строкам приведенной здесь таблицы.

Использование трехштырьковых разъемов не рекомендуется и не является частью стандарта DMX 512 USITT.
Микрофонные и аудио кабели не пригодны для передачи сигнала DMX512. Настоятельно рекомендуется использовать только кабели, пригодные для высокоскоростной передачи данных, ряд которых приведен в таблице типов кабелей.

Следует также отметить, что передача сигнала DMX512 может также производиться по другим системам кабелей. Например, для устройств смены светофильтров обычно используются четырехштырьковые разъемы типа XLR. Тем не менее, к кабелям и в этом случае предъявляются аналогичные требования, что означает использование кабелей специально созданных для этих целей.

Терминаторы и их установка.

Некорректная установка терминаторов или их отсутствие является, пожалуй, наиболее часто встречающейся ошибкой в ненадежно работающих системах DMX512.

Терминатором называется нагрузочный резистор, который располагается между двумя проводами с данными (штырьки 2 и 3 разъема типа XLR) на конце кабеля максимально удаленного от передающего устройства.

В том случае, когда терминатор не установлен, сигнал, приходя к самому дальнему концу кабеля, «отражается» обратно по направлению к передающему устройству. При определенной длине линии и определенном стечении обстоятельств этот отраженный сигнал может внести серьезные помехи в настоящий сигнал DMX, что приведет к возникновению ошибок и сбоев. Резистор-терминатор «впитывает» сигнал на дальнем конце кабеля и не позволяет ему отражаться.

В качестве терминатора обычно используется резистор номиналом 90-120 Ом мощностью 1/4 Ватта. Если строго следовать указаниям стандарта EIA485, то следует устанавливать резисторы-терминаторы номиналом 120 Ом на обоих концах линии (см. раздел «Описание стандарта EIA485 (RS485)»). Однако в системах DMX512 на одном из концов линии всегда установлено только передающее устройство (т.е. пульт управления), а на другом конце линии всегда находятся устройства, которые только принимают сигнал (без передачи). Поэтому, в системах DMX512 установка терминаторов имеет смысл только на самом дальнем от консоли конце линии.

Рекомендуется строить системы DMX512 таким образом, чтобы на одном конце линии всегда находилась консоль (пульт управления), а на другом - терминатор.

Сопротивление терминатора должно идеально соответствовать волновому сопротивлению кабеля (см. колонку ZW в таблице типов кабелей). Волновым сопротивлением является сопротивление линии передачи, имеющей бесконечную длину, при котором, по определению, линия не будет страдать от отражения сигнала. Помещение резистора с номиналом, равным волновому сопротивлению кабеля, на конце линии конечной длины приводит к тому, что поведение кабеля (с точки зрения передающего устройства) изменяется так, как если бы он был бесконечно длинным.

Кабели, используемые для передачи сигнала DMX512, обычно имеют волновое сопротивление в диапазоне от 85 до 120 Ом. Стандарт RS422 (предшественник стандарта EIA485) был оптимизирован для линий с волновым сопротивлением 100 Ом. Стандарт EIA485 оптимизирован для линий с волновым сопротивлением 120 Ом. Так как в настоящее время встречаются передающие устройства выполненные как в соответствии со стандартом RS422, так и в соответствии с EIA485, то идеальным кабелем является кабель типа Proplex PC22xx/x, имеющий волновое сопротивление 110 Ом. Этот кабель будет лучшим решением в том случае, если на нем установить терминатор номиналом 110 Ом. Следует отметить, что номиналы в диапазоне от 90 до 120 Ом также дадут хороший результат.

Системы DMX512 могут длительное время нормально работать без терминаторов (в случае если их забыли установить или посчитали лишними). Однако эта идиллия кончится при внезапном отказе системы по этой причине.

Всегда проверяйте наличие терминаторов. Это можно сделать просто измерив сопротивление между двумя штырьками разъема, отсоединив его со стороны консоли. Это сопротивление должно находиться в диапазоне от 90 до 120 Ом для коротких кабелей и кабелей, имеющих больший порядковый номер в соответствии с американским сортаментом проводов AWG. Для очень длинных кабелей это значение может быть несколько выше, так как в этом случае к сопротивлению терминатора добавляется сопротивление самого кабеля. Слишком высокое или слишком низкое значение сопротивления говорит о том, что терминатор или не установлен, или установлен не верно.

Некоторые устройства снабжены встроенными терминаторами и переключателями, которые позволяют подключить встроенный терминатор к линии. Обычно такой переключатель помечается надписями «end of line» (конец линии) или «last rack» (последнее устройство в линии). Этот переключатель должен находиться во включенном положении только на последнем устройстве в линии.

Другим очень распространенным типом терминатора является 5-ти штырьковая вилка разъема XLR, в которую встроен резистор нужного номинала (т.е. резистор номиналом 120 Ом между 2 и 3 штырьками). Такая вилка просто вставляется в выходной разъем последнего устройства в линии. В наборе инструментов каждого инженера, занимающегося осветительным оборудованием, должна быть такая вилка.

Сети DMX512.
Корректная работа сети DMX512 (особенно при использовании длинных кабелей) возможна только в том случае, когда от передающего устройства к принимающему идет одна единственная линия. В линию может быть включено до 32 устройств, расположенных как угодно по всей ее длине. Допустимое количество устройств уменьшится в том случае, если в линии используются устройства, которые не соответствуют стандарту EIA485 (см. подраздел «Применение оптической изоляции»). Устройства должны соединяться в линию очень короткими кабелями (длиной не более 30 см (12 дюймов)) для того, чтобы избежать возникновения Y-расщепления. На практике, однако, эта длина может быть увеличена до нескольких метров. Обычно линия также проходит внутри устройства, соединяя его входной и выходной разъемы и позволяя тем самым образовывать цепочки устройств.

Стандарт EIA485, используемый DMX512, способен работать с линиями длиной до 1 км. Эта величина является рекомендуемым максимумом. На практике рекомендуется использовать линии длиной не более 500 м. В противном случае надо предусмотреть возможность использования усилителей сигнала (репитеров).

При построении систем с длинными линиями следует соблюдать особую осторожность при выборе кабеля, который должен иметь подходящее поперечное сечение. Используемый кабель должен обеспечивать на терминаторе номиналом 120 Ом на дальнем конце линии напряжение не менее 0.2 В в том случае, если на выходе передающего устройства напряжение составляет всего 2 В. Не рекомендуется использовать кабели, у которых номер по американскому сортаменту проводов составляет менее 22 AWG. Сопротивление кабеля на постоянном токе не следует путать с волновым сопротивлением. Сопротивление на постоянном токе может быть измерено обычным омметром и не должно быть более 200 Ом для каждого провода.

Линии передачи сигнала DMX512 должны находиться вдали от кабелей электрического питания, в особенности от нагрузочных кабелей диммеров, и не должны прокладываться в одной оплетке с этими кабелями или кабелями, по которым протекают токи большой величины, т.к. это может привести к проникновению помех и ошибкам.

Не используйте Y-кабели (разветвители DMX).

Y-кабелем называется кабель, соединяющий одну вилку (подключаемую к консоли) и две розетки (подключаемые к диммерам). При этом, штырьки 1 объединены для всех трех разъемов, штырьки 2 - тоже и т.д.

Использование Y-кабелей в линии DMX512, особенно на большом удалении от передающего устройства, приводит к возникновению сложного набора отраженных сигналов, что с свою очередь вызывает серьезные искажения сигналов и увеличение числа сбоев всей системы.

Единственным надежным методом разделения линии DMX512 на две или несколько ветвей является использование усилителей-разветвителей.

Репитеры, разветвители и усилители.
Репитеры.
В том случае, когда используются линии передачи очень большой протяженности, или в линию включено более 32 устройств, для прохождения сигнала необходимо использовать репитеры-усилители, называемые также буферными усилителями. Вход репитера аналогичен входу любого принимающего устройства DMX512, а его выход аналогичен выходному разъему любого устройства, передающего сигнал DMX512. На линии, идущей от консоли, должен быть установлен обычный терминатор - ведь нет необходимости устанавливать репитер в конце линии. Вторая линия, идущая от репитера, тоже должна быть снабжена терминатором на своем дальнем конце.

Таким образом, можно проводить многократное усиление сигнала, используя несколько репитеров до тех пор, пока не произойдет ошибка при регенерации сигнала. Однако все это возможно только в том случае, если репитер (в особенности опто-изолированная схема), обладают достаточным быстродействием. Если применяемая схемотехника не может обеспечить воспроизведение фронтов и срезов сигнала без искажений и задержек, то последовательное соединение таких устройств приведет к неизбежному искажению сигнала.

Репитеры только восстанавливают уровни электрических сигналов для DMX512, не производя при этом коррекции временных интервалов для передачи отдельных битов. Регенерация временных интервалов возможна только в том случае, когда применяются специальные устройства, которые декодируют сигнал DMX512 при получении, а затем производят его повторную генерацию, используя отдельный кодировщик (UART) и отдельную схемотехнику. Устройства такого рода могут также использоваться для изменения временных интервалов DMX512 при подключении старых медленных приборов к современным быстродействующим консолям (см. раздел «Настройка длительностей сигналов»).

Встроенные репитеры.
Многие устройства, в особенности устройства смены светофильтров и большие стойки диммеров, имеют встроенные репитеры для регенерации поступающего DMX сигнала. Кроме того, они обычно имеют встроенные реле, которые переключают входной сигнал на выходной разъем в том случае, если происходит сбой по питанию или нарушение функционирования прибора. Это делается для того, чтобы приборы, расположенные далее на линии, продолжали получать данные при сбое репитера. Обратите внимание на то, что это переключение производится чисто механическим способом без синхронизации с данными DMX512. Поэтому, при переключении сигнала будет происходить кратковременная его потеря. При этом устройства, которые расположены далее по линии, могут получить неверный DMX сигнал. Эта ошибка не будет скорректирована до тех пор, пока не придет новый пакет с данными. Таким образом, при использовании медленного пульта управления этот сбой может длиться настолько долго, что будет весьма заметным.

В том случае, когда репитер активен, его выход управляет новой линией DMX, которая должна быть снабжена отдельным терминатором. В том случае, если используемые линии являются очень короткими, например от одного модуля стойки к другому, применение терминаторов не является необходимым. Тем не менее, желательно использовать терминаторы во всех без исключения случаях по следующей причине. В том случае, когда при выключении устройства или его сбое происходит непосредственная передача сигнала с входа прибора на его выход, терминатор этого прибора не будет использоваться. Тогда будет использоваться терминатор следующего в линии прибора. Последний модуль в цепочке должен иметь терминатор, установленный в выходной разъем. В случае, если все устройства в стойке будут выключены или дадут сбой, будет использоваться этот терминатор в выходном разъеме. Таким образом, для остальных устройств в этой линии всегда будет присутствовать терминатор.

Если у вас возникают сомнения по поводу наличия встроенных репитеров и их влияния на работу сети в целом, попробуйте измерить сопротивление терминатора, включая и выключая питание на каждом из устройств в линии. Сопротивление должно оставаться постоянным (100-120 Ом) и при выключении питания одного из устройств все устройства, расположенные далее по линии, должны по прежнему управляться сигналов DMX. Тем не менее, в их работе могут наблюдаться небольшие сбои, как это было описано выше.

Разветвители.
Разветвители похожи на репитеры, однако они имеют несколько выводов. На каждый вывод передаются одинаковые сигналы, при этом их дальнейшее распространение происходит по разным линиям. Эти устройства иногда называются усилителями-дистрибьюторами, так как они позволяют производить разделение линии DMX512 и посылать сигнал по различным направлениям к различным устройствам, расположенным по всему зданию или концертному залу.

Существует очень важное различие между изолирующими и неизолирующими репитерами и разветвителями, которое объясняется далее.

Подсоединение 4-ого и 5-ого штырьков разъема.

Вторая пара проводов в линии DMX512 описывается в стандарте, но ее назначение не определено конкретно. Существует много различных устройств и систем, которые используют эту пару проводов для различных целей. Некоторые приборы возвращают по этой линии сигнал для консоли в соответствии со стандартом EIA485. Другие используют ее для передачи информации о сбоях и статусе устройства. В некоторых устройствах вторая пара проводов используется для передачи прямых управляющих сигналов, например для индикации температуры.

В большинстве DMX512 устройств, в которых есть входной и выходной разъем, производится простое соединение первых трех штырьков: 1 с 1, 2 со 2 и 3 с 3. В некоторых устройствах проведено соединение остальных штырьков: 4 с 4 и 5 с 5.

Для использования систем с обратной связью по второй паре проводов необходимо использовать специальные усилители, репитеры и прочие устройства.

Изоляция сети.
Заземление.
В производстве оборудования DMX512 нет определенного стандарта по подсоединению линий «общий» и «земля» к нулевому проводу питания или заземлению корпуса прибора. Стандарт EIA485 требует, чтобы линия «земля» подключалась к линии «земля» питающего напряжения как у приемника, так и у передатчика. Исключение может быть сделано в том случае, когда применяемое напряжение не превышает определенных значений (см. радел «Описание стандарта EIA485 (RS485) »). На практике это означает, что часто производители производят подключение земли питающего напряжения и оставляют линию «земля» в приборе под плавающим потенциалом.

Земляной (нулевой) провод линии должен подключаться к нулевой точке питающего напряжение со стороны передающего устройства в большинстве систем DMX512 (за исключением передающих устройств на аккумуляторном питании, тестеров и т.п.). Это необходимо делать из соображений ослабления влияния внешних помех и увеличения электробезопасности. Стандарт EIA485 также определяет, что линия с другого конца может подключаться к нулевой точке принимающего устройства. Это обычно может привести к возникновению ряда специфических проблем при использовании систем большого масштаба - от ошибок в приеме сигнала до катастрофических сбоев.

При установке сети DMX512 важно заранее определить, у каких устройств экранирующий кабель подключен к нулевой точке электрического питания, а у каких - нет. Это можно сделать, просто проверив проводимость между штырьком 1 разъема DMX и нулевой точкой прибора (или корпусом).

В том случае, если все устройства (за исключением передающего устройства - консоли) изолированы от нулевой точки питающего напряжения, обычно не требуется проводить какие-либо действия по обеспечению надежной работы системы. В том же случае, когда одно или несколько устройств подсоединяются к нулевой точке, может оказаться необходимой установка специальной изолирующей схемотехники на часть сети DMX512 или на всю сеть в целом.

Ошибки в данных, возникающие в результате плохого заземления.
В том случае, когда используемое оборудование широко рассредоточено в различных залах одного большого здания и на прилегающей к нему местности, между локальными точками заземления могут возникать значительные разности потенциалов. Это происходит из-за того, что по проводам заземления в общую точку заземления текут токи. При этом следует принимать во внимание, что эта точка может быть расположена на значительном удалении (например, на трансформаторе подстанции).

Стандарт EIA485 определяет, что разность потенциалов между нулевыми точками линий передающего и принимающего устройств может находиться в диапазоне от +12 В до -7 В. Это напряжение может быть приложено между проводом с данными и локальной точкой заземления принимающего или передающего устройства без каких-либо последствий. Если величина этого напряжения выйдет за рамки указанного диапазона, резко возрастет вероятность ошибок и сбоев устройств EIA485.

Проблемы безопасности, возникающие при ненадежном заземлении.
В том случае, если происходит возникновение неисправности в каком либо приборе (например, в прожекторе) и при этом сам прибор и димеры заземлены неправильно, то у тока, текущего в точку заземления остается единственный путь - по экрану кабеля DMX512. При большой величине этого тока кабель DMX512 может взорваться в прямом смысле этого слова. Кроме того, в этой ситуации очень велика вероятность разрушения всей схемотехники, которая подключена к линии. Такие случаи действительно имели место. Когда передающее и принимающее устройства (консоль и димеры) находятся в непосредственной близости друг от друга и подключены к одной и той же линии электрической сети, возникновение такой ситуации маловероятно. Однако ситуация может быть очень серьезной в том случае, если димеры питаются от другой линии, или, что еще хуже, от отдельного генератора с неправильным заземлением.

Применение оптической изоляции для надежного заземления.
Решить описанные выше проблемы с заземлением можно путем применения оптической изоляции для отделения «земли» приемного устройства от нулевого провода линии DMX512. Применение этой технологии позволяет полностью исключить все ошибки, связанные с высоким напряжением на заземляющей линии и усилить защиту от многих серьезных сбоев.

Оптическая изоляция производится следующим образом:
Сигнал принимается схемой EIA485 и затем передается на схему оптической изоляции. Схема EIA485 имеет отдельный источник питания и ни одна из ее частей не подключается к нулевому проводу электрической сети. Так как вход описываемого устройства соответствует стандарту EIA485, в линии может быть установлено до 32 таких устройств при условии, что каждое такое устройство эквивалентно одному стандартному элементу нагрузки.

Существует также второй метод оптической изоляции, который требует размещения схемы оптической изоляции непосредственно на линии DMX512 между проводами, по которым производится передача данных. Этот метод известен под названием DOL (Direct-On-Line - непосредственно в линии). При использовании этого метода нулевой провод не подсоединяется к принимающему устройству. Следует отметить, что такой тип подключения не соответствует стандарту EIA485.Эквивалентная нагрузка устройств такого рода находится в диапазоне от 3 до 10 стандартных EIA485 устройств. Это означает, что в одну линию DMX512 может быть включено только 10 таких устройств (или даже меньше, если их эквивалентная нагрузка больше).

Таким образом метод DOL имеет ряд серьезных недостатков:

* В каждую линию DMX512 может быть включено только очень небольшое количество таких устройств. В некоторых случаях можно будет подключить только одно устройство.
* Наличие подобных устройств в линии с большой степенью вероятности может привести к сбоям в работе других стандартных устройств EIA485.
* В линии увеличивается частота возникновения ошибок при передаче данных
* Происходят сбои при использовании слишком длинных кабелей или кабелей с высоким сопротивлением.

Метод DOL не соответствует стандарту EIA485 и может вызывать проблемы при использовании устройств DMX512.
Если устройства, использующие DOL, устанавливаются на той же линии, что и устройства, отвечающие стандарту EIA485, это может привести к возникновению проблем. Устройства DOL приводят к искажениям формы сигнала. Это, в свою очередь, приводит к тому, что стандартные устройства EIA485 вырабатывают ошибки. Самый безопасный способ использования устройств DOL состоит в установке одного или нескольких таких устройств в качестве принимающих устройств в конце линии.
Существует целый ряд устройств, использующих опто-изоляцию DOL и приводящих к сильной нагрузке линии (обычно, это устройства типа 6N137 и им подобные).

Устройства этого типа обычно рекомендуется использовать только в качестве принимающего устройства в конце линии.

Если вы используете в работе устройства DOL, вам необходимо связаться с их производителем для уточнения их характеристики нагрузки линии. Если вам необходимо использовать устройства DOL, рекомендуется выделить для них отдельную линию с помощью разветвителя или репитера. Это полезно сделать только для того, чтобы избежать сбоев и ошибок при работе остальной сети DMX512.

Существует целый ряд производителей, которые выпускают репитеры и разветвители, в которых используется оптическая изоляция между входом и выходом, а также иногда между отдельными выходами. Разветвитель в полной оптической изоляцией позволяет избежать распространения серьезных ошибок по всей сети DMX512 и ограничить их влияние отдельной ветвью сети. Для полностью оптически изолированного разветвителя необходимо использование отдельного изолированного источника питания для каждой выходной схемы. Для того, чтобы проверить, являются ли отдельные выходы разветвителя полностью изолированными, достаточно проверить изоляцию друг от друга первых штырьков в каждом разъеме.

Наличие оптической изоляции в сети DMX512 не гарантирует полной защиты от серьезных сбоев и неполадок.

Если к линии DMX512 будут приложены очень высокие напряжения, то это может привести к катастрофическому отказу всех устройств, что приведет к распространению высокого напряжения по всему оборудованию. Таким образом, наличие оптической изоляции не уменьшает потребность в принятии нормальных мер безопасности по разделению линии электропитания и линий передачи данных.

Подавление радиопомех.
В некоторых случаях возможно возникновение ошибок при передаче сигнала DMX512, когда в непосредственной близости от линии работает радио-передатчик. Это происходит из-за того, что энергия радио-сигнала проникает в передающий кабель и вызывает изменение сигнала, поступающего на принимающее устройство.

Простейшей способ устранения этой проблемы состоит в установке конденсатора малой емкости между штырьком 1 (экран кабеля DMX512) и заземлением электрической сети.
Подавление радиопомех.

Емкость конденсатора должна быть в пределах от 0.001мкФ до 0.01мкФ (от 1 до 10 нанофарад). Для повышения устойчивости системы к помехам параллельно с конденсатором можно установить искровой разрядник. Он будет использоваться в качестве защиты при значительных превышениях напряжения, а также для защиты от статического электричества.

Применение описываемых мер возможно только в том случае, когда все принимающие устройства являются оптически изолированными (см. предыдущий раздел) и имеет смысл только при использовании их на каждой линии в нескольких местах. Используемые конденсаторы должны быть специального типа, который применяется для подавления высокочастотных помех.

Продолжение смотрите в частях 2 и 3
Автором оригинального текста является Адам Беннетт (Adam Bennette).
Copyright © PLASA 1994 All rights reserved.