景观照明LED控制系统的7个接线问题

    在户外景观照明亮化工程中，接线问题一直困扰了很多业界同仁，很多情况下，设计方案完善、功能满足要求，技术解决方案可行，但是仍然在项目实施过程中遇到一些让人挠头的问题，其实往往问题出现的施工接线的环节。

    接线环节出现问题，一般是因多方配合的技术人员对接线原则的理解层面与角度不同，以及在实施环节中沟通深度不够导致的。

    那么我们来了解一下户外景观照明亮化工程中涉及到控制系统方面的接线原则。

    在LED控制系统方面，接线环节主要涉及如下几方面：

    1、控制系统之间通讯的接线

    2、控制器与灯具之间信号接线

    3、串行驱动差分板的接线

    4、DMX512驱动中继器的接线

    5、控制系统接地的问题

    6、灯具信号共地的接线

    7、光纤应用的接线

    控制系统通讯接线

    在LED控制系统中，控制器之间的信号通讯多采用标准的网络协议来实现，故线材多选用网线来传输信号。而网线的选择按照百兆带宽情况下多选用超五类双绞线，而在千兆带宽情况下则选择六类双绞线。

    一般情况下，在LED控制系统中多选用超五类双绞线。

    其超五类双绞线的接线的线序按照标准网络协议可分为：568A与568B。

    568B：橙白  橙  绿白  蓝  蓝白  绿  棕白  棕

    568A：绿白  绿  橙白  蓝  蓝白  橙  棕白  棕

    网线两端皆为568B，为直通线，而网线一端为568A，另一端为568B，则为交叉线。

    在线序类型的选择上，主要看该网线两端连接的网络设备类型。如该网线两端连接的网络设备为同种设备，那么可选用交叉线（MR-208系列控制器亦可兼容直通线），如该网线两端连接的网络设备为不同种设备，那么则选用直通线。

    一般情况来看，交叉线的信号抗干扰能力要优于直通线。

    而网线的线距的情况下，按照网络协议，单根网线的线距不超过100米。

    注1-1 市面上网线类型的情况，如下所示：

    ★ 1、八芯铜包铁；2、四芯铜包铝(橙色和绿色) +四芯铜包铁(蓝色和棕色)

    ★★ 1、八芯铜包铝；2、四芯铜(橙色和绿色) +四芯铜包铁(蓝色和棕色)

    ★★★  0.40-0.50mm全铜五类线

    ★★★★ 0.51-0.56mm全铜超五类线

    ★★★★★    >0.57mm全铜六类线

    市场上的网线种类繁多，即使花费高价格可能未必买到全铜5、6类网线。

    网络大部分都是百兆的，而百兆的网络仅仅是用到了8根网线中的1/3/2/6这四根，而这四根往往线材比较好(各类线或者假网线优先保证这4根)。

    如不采用标准线序压制，那么可能就使用线材质量低劣的线芯进行了传输数据，而高质量线芯在悬空或接地。

    注1-2 网线甄别的小技巧：

    1、捻线皮：拿到一根网线，用手指去捻一端线皮，如果能够感到明显的双绞线的感觉（亦称麻花辫感觉），那么就说明该网线的4对8芯线的绕线匝数较高，品质较好。反之，则说明双绞线匝数较低，所耗线距较短，属于偷工减料。

    2、捋线芯：扒开网线一端的线皮，用手指去捻其中的线芯，如该网线的线芯较为柔韧，那么说明线芯线材质为铜线。如较为坚硬，那么该线芯多为铁质或铝质。

    3、量线径：扒开线芯塑料外层，目测或者采用卡尺，比对测试金属线芯的直径，线芯越粗，其质量越好。

    4、烧线芯：扒开线芯塑料外层，用打火机的外焰来灼烧金属线芯3-5秒，用高温燃烧掉线芯的外部镀层，即可露出其实际线材，如露出红铜即为铜线，如露出白色即为铁线或铝线。

    控制器与灯具的信号接线

    控制器与灯具之间信号接线多采用超五类双绞线（性价比高）。如条件允许，可选用双绞线、带屏蔽层的双绞线、及4芯双绞线等（类型选择如下述）。

    控制器与灯具的接线可分为四个情况，如下：

    1、常规DMX512

地线 — GND — 绿色/绿白

数据+ — A — 橙色

数据- — B — 橙白

    接线原则：

    （1）选用绿色与橙色的2对双绞线，是因为常规百兆网络仅有该4根线芯来传输数据，一般网线中该4根线材质量*好。

    （2）A与B选用一对双绞线来传输，提高抗干扰性能。

    （3）地线选用绿色与绿白2根是在有条件的情况下保证足够的线材抗机械力强度。

    备选线材：带屏蔽层的双绞线，双绞线分别接A与B，屏蔽层作GND。

    2、带编址线的DMX512

地线 — GND — 绿白

数据+ — A — 橙色

数据- — B — 橙白

编址 — W — 绿色

    接线原则：

    （1）选用绿色与橙色的2对双绞线，是因为常规百兆网络仅有该4根线芯来传输数据，一般网线中该4根线材质量*好。

    （2）A与B选用橙色/橙白一对双绞线来传输，提高抗干扰性能。

    （3）编址线采用绿色线，而地线选用绿白的原因，则为用地线去缠绕编址，从而保障编址线的信号强度。

    备选线材：4芯双绞线，1组双绞线分别接A与B，另1组双绞线分别接地线与编址。

    3、双线型SPI串行灯具

地线 — GND — 橙白/绿白

数据 — DATA — 橙色

时钟 — CLK — 绿色

    接线原则：

    （1）选用绿色与橙色的2对双绞线，是因为常规百兆网络仅有该4根线芯来传输数据，一般网线中该4根线材质量*好。

    （3）地线选用橙白/绿白的原因，则为用地线去分别缠绕数据与时钟，从而保障信号线的信号强度。

    备选线材：4芯双绞线，每1组中取出1根线芯分别接数据与时钟，剩余都接于地线。

    4、单线型SPI串行灯具

地线 — GND — 橙白

数据 — DATA — 橙色

    接线原则：

    （1）选用橙色的1对双绞线，是因为一般网线中该2根线材质量*好。

    （3）地线选用橙白的原因，则为用地线去分别缠绕数据，从而保障信号线的信号强度。

    备选线材：双绞线，1对线分别数据与地线。

    注2-1：控制器到首灯信号线的线距问题

    1、在SPI串行驱动中，控制器至首灯的信号线的线距一般在40左右，如现场实际情况较好时，可达60米。

    2、在常规DMX512驱动中，控制器至首灯的信号线的线距一般可达80米-100米。

    3、在带编址线的DMX512驱动中，因受限与编址线信号类型的原因，一般具体30-60米左右。如灯具中驱动芯片的编址线频率较低的情况下，此线距可增长，需实测。

    SPI串行驱动中差分板的接线

    在上文中我们讲到SPI串行驱动中，控制器输出端口至首灯的距离一般在40-60米左右。

    但在实际项目应用中，控制器输出端口至首灯距离皆较远，故需要加设差分板进行信号转换，延长传输距离。

    我们来看一下差分板来如何接线。

    以MR-208A控制器为例，该款控制器兼容SPI信号及差分信号，默认将数据与时钟信号进行差分输出。故在首灯前加设1块差分接收板即可。

    （如控制器不兼容差分输出，需在控制器输出端口处加1块差分发送板，在首灯前加1块差分接收板，共计1对）

    下图为差分板的接线方式：

    接线原则：

    1、在控制器与差分板之间为差分信号，故采用数据+与数据-、时钟+与时钟-分别选用1对双绞线。

    2、在差分板与灯具之间为SPI串行信号，故用其他线芯（如橙白/绿白）来缠绕橙色/绿色，保障其信号强度。

    采用差分板方式，控制器至首灯的线距一般可达100米-150米。

    DMX512中继器的接线

    在DMX512驱动模式下，因控制器端口至首灯距离较远，如超过80米以上，一般需要加设中继器对信号进行中继。

    选用中继器后，一般控制器端口至首灯距离可达到150米。

    其中继器的接线方式如下：

    1、常规DMX512驱动：

     接线原则：

    （1）选用绿色与橙色的2对双绞线，是因为常规百兆网络仅有该4根线芯来传输数据，一般网线中该4根线材质量*好。

    （2）A与B选用一对双绞线来传输，提高抗干扰性能。

    （3）地线选用绿色与绿白2根是在有条件的情况下保证足够的线材抗机械力强度。

2、带编址线的DMX512驱动：

    接线原则：

     （1）选用绿色与橙色的2对双绞线，是因为常规百兆网络仅有该4根线芯来传输数据，一般网线中该4根线材质量*好。

    （2）A与B选用橙色/橙白一对双绞线来传输，提高抗干扰性能。

    （3）编址线采用绿色线，而地线选用绿白的原因，则为用地线去缠绕编址，从而保障编址线的信号强度。

    控制系统接地的问题

    在LED控制系统中，控制器的接地情况十分重要。而在项目调试阶段，由于实际条件的限制，很多时候都是临时供电，AV220V供电仅有火线与零线，并不具备地线。故在项目实施的初期即要做好各项接地的准备。

    按照安规标准，控制系统设备的端口具备金属接触面（如接线端子的接线柱），为保障安装施工人员的人身安全，应保证控制系统的设备保护地的有效接地。

    注5-1：疑难问题：项目中，控制系统接地后，控制器的AC220V的地线发热。

    该问题反映于控制器的供电端，但其原因多由灯具的GND具备电势差（漏电）导致。

    因灯具的GND与控制器输出端口的GND相连，且控制器的GND已经有效接地。如灯具的GND存在电势差时，灯具GND通过控制器的GND对地形成回路，当灯具数量较大时，灯具GND的电势差对地形成回路，且电流较大，故控制器的供电的电源线会出现发热的情况。

    解决办法：

    1、解决灯具GND存在电势差的问题。

    2、如灯具已经上墙，无有效解决办法时，可采用数字地与模拟地隔离的控制系统，如明瑞VinC-DW全隔离控制器。

    灯具信号共地的接线

    在控制系统应用中，常常会遇到一个问题，就是灯具信号共地的情况。信号共地的问题主要反映在如下2个部分：

    （1）控制系统的输出端口信号的GND与灯具的信号GND相接；

    （2）灯具级联链中GND的相接；

    我们逐一来进行分析。

    1、控制系统与灯具的共地

    首先控制器的输出端口基本都具备GND的接线端。但是灯具中接头（如公母插头）并有GND的线芯，如三芯线中仅有V+/ V-/ DATA，其中V+与V-是接于相应开关电源的DC输出的正极与负极，DATA为数据接与控制器输出的数据端。

     共地方法：

    从灯具V-端并接出一条线作为GND即可，接于控制器的GND端即可。

    因常规灯具中V-与GND皆是相通的，当受限于接头线芯数量的限制时，在灯具设计时，并没有单独引出GND端。在应用中用其他导线从V-端并接引出即可。

    注6-1：DMX512灯具与控制器的共地。

    目前存在于很多项目中，控制器与DMX512灯具之间仅连接A与B，将GND悬空的情况，并称之为DMX512仅需要A与B这一对信号。

    其实不然，控制器与灯具应保持接地，首先信号需要GND作为参考，同时GND亦可作为屏蔽层，起到抗干扰的作用。该情况可参考常规的DMX512灯控台，其3Pin与5Pin的Cannon接头皆具备GND。

    2、灯具级联链中信号共地

    该情况多出现于大功率DMX512灯具的高压灯具之中，每条灯具中采用一个AC220V的开关电源，如出现灯具信号仅连接A与B的情况，那么其各个灯具的信号GND（指的是数字地，非模拟地）并不相通，容易出现异常闪烁的情况。

    光纤应用的接线

    在LED控制系统中，因光纤的造价较低，信号传输稳定，光纤应用得到越来越多的认可与选择。

    对于光纤应用，我们需要了解几方面的知识点，如下：

    1、光纤的类型

    在LED控制系统中，一般选用单模四芯光纤。

    单模光纤的传输距离较远，一般可达15公里。在传输中仅需要2芯作为传输的发送与接收。其余2芯作为备用。

    2、传输的带宽

    单模光纤一般皆可实现1000Mbps，但其实际所支持的带宽由光纤两端的光纤收发器来决定。一般来说分为100Mbps与1000Mbps两种。

    注7-1：选用1000Mbps光纤收发器时的需要注意什么？

    在选用1000Mbps带宽的光纤收发器，请注意该收发器需支持802.3x协议，即网络流量控制协议。

    3、光纤的接头类型

    在LED控制系统中，最常见的光纤接头类型为LC、SC、及ST。

    其中LC接头需加配Mini光纤模块，多用于1000Mbps网络。SC接头多用于100Mbps的光纤转换器，及100Mbps网络环境中。ST接头为金属接头，多见于尾纤与跳线盒的接连部分。

    4、光纤的熔接与铺设

    光纤的接头的熔接需要专业的熔接设备，因在LED控制系统中光纤的用量并不是很大，如单购光纤，再找光纤施工单位进行熔接光纤接头，往往其熔接费用较低，还需支付一部分服务费用。

    故在LED控制系统应用中，如光纤用量较少，可打包给光纤使用单位，这样从预算及服务角度来看，性价比*高。

    在LED控制器中，关于接线的方式还有很多很多，笔者作为控制系统的行业从业人员，仅仅是表述自身的经验。同时也希冀能够和更多的同仁进行交流沟通。

责编：小瀞