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示波器分析DELI协议方法以及示波器探头需注意的问题和注意事项

2017-08-29
类别:技术信息
eye 435
文章创建人 拍明

  随着楼宇自动化和照明工业的快速发展,传统的照明控制逐步被智能控制取代,DALI作为新的智能灯光控制协议,定义了电子镇流器与控制器之间的通信方式,实现智能照明系统的自动化控制,那么,如何快速调试照明控制的DALI协议呢?

  一、DALI介绍

  DALI数字式可寻址灯光接口(Digital Addressable Lighting Interface)镇流器是当前最新的可调光荧光灯镇流器。DALI是一个数据传输的协议,它定义了电子镇流器与设备控制器之间的通信方式,基于DALI 协议组建的系统具有分布式智能模块, 各个智能化DALI 模块都具有数字控制和数字通信能力, 地址和灯光场景信息等都存储于各个DALI 模块的存储器内。DALI 模块通过DALI 总线进行数字通信、传递指令和状态信息,实现灯的开关、调光控制、系统的设置等功能。DALI总线制定一个系统结构简单、安装方便、操作容易、功能良优的灯光控制系统,可用于一个房间内的灯光控制,还可以连接更高级的设备网络,如以太网,以支持更多的设备和足够的网络带宽。 DALI协议的基本参数如下:

1.png

  图1 DALI协议基本参数

  DALI总线主要用于多个荧光灯以及LED照明的调光控制。通过调光控制器可对每个镇流器分别寻址,一个单段DALI数椐控制线上可以对64个镇流器分别编址,每个镇流器内可以设置16个灯光场景,同一个镇流器还可以编在一组或多个组,最大编组数为16,也就是一个DALI系统可控制多达1000个镇流器。

DALI系统结构图.png

  图2 DALI系统结构图


  二、DALI的数椐帧结构


  DALI采用双向曼彻斯特编码,值“1”和“0” 表示两种不同电平的跃变。从逻辑低电平转变到高电平表示为“1”,从逻辑高电平转变到低电平表示为“0”。

DALI电平标准示意图.png

  图3 DALI电平标准示意图

  DALI数据分为前向帧和后向帧两类。前向帧的传输方向是从主控单元到从控单元,由19 bit组成,包括1bit起始位、8 bit地址位、8 bit数据位和2 bit停止位,如图:4所示;

 DALI前向帧结构.png

  图4 DALI前向帧结构

  · 起始位:逻辑值“1”作为起始位

  · 地址位:8位地址比特位可用于系统中的各电子镇流器之间实现通信,单独控制单个从机的个体地址,编址范围是O~63,可控制64个不同地址,称为短地址; DALI控制器有成组控制的组地址指令,编址范围是0—15,最多可进行16组的成组控制。

  · 数椐位:8位数据比特位的正向逆向传输信息的功能,它包括如开/关灯、灯的调光和调光时间等有关控制信息。

  · 结束位:两个非编码的高电平。

  后向帧的传输方向是从从控单元到主控单元,在DALI协议中,从机只有在主控制器查询时,才向主机发送数据。从机向主机发送的数据由11 bit数据组成,第1 bit是起始位,第2—9 bit是数据位,第10 bit和第11 bit是停止位。如图5所示。

DALI后向帧结构.png

  图5 DALI后向帧结构


  三、实测应用与分析


  现场模拟照明控制DALI通信协议,这里用数据挖掘型示波器ZDS4054 Plus为例,其免费标配DALI协议解码功能,可对全内存512Mpts的数据进行解码,且可对照明控制器与镇流器之间的信号监测,取其中一帧数据的信息在事件表中进行查看,如下图6所示:

DALI协议解码界面.png

  图6 DALI协议解码界面

  对长时间监测的数据进行异常分析,可在示波器的缩放模式下使用双ZOOM多窗口显示的功能,对信号进行多窗口异常监测和分析,可同时对任一数据帧和数椐帧上升沿或下降沿细节进行分析,然后通过查看放大数椐细节,事件表中的数据和波形一一对应,定位异常非常方便,如下图7所示。

细节分析.png

  图7 细节分析


  四、总结


  ZDS4054Plus示波器免费标配DALI协议,基于512Mpts存储深度,可对照明控制DALI通信做长时间的监控解码,并支持DALI协议触发,同时,可通过示波器丰富的插件及异常搜索方式分析波形细节,快速定位问题。

  详解示波器探头的5个基本问题及使用注意事项

  通常按测量对象来分,有电压探头和电流探头两种。

  电压探头包括无源探头和有源探头,无源探头里有1X、10X、100X和1000X的,最高可以测得40KV的高压;有源探头主要是包括普通有源探头和有源指差分探头,对于有源探头,最大的安全电压限制经常是几十伏。

  为了避免个人安全上的危险及潜在的损坏探头的危险,知道被测量的电压范围及需要使用的探头的电压限制,是非常有必要的。有源差分探头帮助你观察差分信号。差分信号是信号间的彼此参考,而非对地参考。当使用相匹配的单端探头对时,差分探头具有更高的性能,提供高的CMRR,宽带宽,以及最小的输入信号间的时间差异。

  高带宽差分探头提供极佳的信号保真度,能够满足工程技术人员在快速时钟速率和时钟沿速率下设计和调试的需要。


  电流探头包括交流探头和交直流探头,即AC电流探头和AC/DC电流探头,AC电流探头通常是无源探头,AC/DC电流探头通常是有源探头。

  1. 示波器高压探头用途是什么?

  a、示波器本身是电子测量仪器,只能接受较低的电压输入。示波器高压探头的作用是将高电压变换为低电压供示波器测量分析用。

  b、示波器高压探头一般采用差分探头。其输出差模电压很小,但是共模电压仍然很高,测量时,需注意操作者及示波器与大地绝缘。

  2. 示波器探头如何接?

  探头有一条地线和一条信号线,地线就是和示波器输入端子外壳通的那一条,一般是夹子状的,信号线一般带有一个探头钩,连接的话你把示波器地线接到你设备的地,把信号线端子接到你的信号端,注意如果要测量的信号和市电没有隔离,则不能直接测量。

  3. 示波器探头带宽是什么含义?

  带宽指的是频率,一般以多少MHZ,比如示波器所用差分探头,带宽为100MHZ此为---- -3db时所测,时间为3.5ns。如果想测试这个指标,可用实际频率为1MHZ以上时方波,其上升沿时间应在3.5nS,(有一定误差)不同频率的带宽,可以根据上例以此类推。

  4. 示波器探头价格的主要因素是什么?

  示波器的探头有非常多的种类,不同的性能,比如高压,差分,有源高速探头等等,价格也从几百人民币到接近一万美元。

  价格的主要决定因素当然是带宽和功能。探头是示波器接触电路的部分,好的探头可以提供测试需要的保真度。为做到这一点,即使无源探头,内部也必须有非常多的无源器件补偿电路(RC网络)

  5. 一般的示波器探头的使用寿命有多长时间?

  示波器的探头寿命不好说,取决于使用环境和方法。

  标准对于探头没有明确的计量规定,但是对于无源探头,至少在更换探头,探头交换通道的时候,必须进行探头补偿调整。所有有源探头在使用前应该有至少20分钟的预热,有的有源探头和电流探头需要进行零点漂移调整。


  示波器探头使用注意事项


  首先是带宽,这个通常会在探头上写明,多少MHz。如果探头的带宽不够,示波器的带宽再高也是无用,瓶颈效应。

  另外就是探头的阻抗匹配。探头在使用之前应该先对其阻抗匹配部分进行调节。通常在探头的靠近示波器一端有一个可调电容,有一些探头在靠近探针一端也具有可调电容。它们是用来调节示波器探头的阻抗匹配的。如果阻抗不匹配的话,测量到的波形将会变形。

  另外就是示波器上还有一个选择量程的小开关:X10和X1。当选择X1档时,信号是没经衰减进入示波器的。而选择X10档时,信号是经过衰减到1/10再到示波器的。因此,当使用示波器的X10档时,应该将示波器上的读数扩大10倍(有些示波器,在示波器端可选择X10档,以配合探头使用,这样在示波器端也设置为X10档后,直接读数即可)。当我们要测量较高电压时,就可以利用探头的X10档功能,将较高电压衰减后进入示波器。另外,X10档的输入阻抗比X1档要高得多,所以在测试驱动能力较弱的信号波形时,把探头打到X10档可更好的测量。但要注意,在不确信号电压高低时,也应当先用X10档测一下,确认电压不是过高后再选用正确有量程档测量。

  示波器探头在使用时,要保证地线夹子可靠的接了地(被测系统的地,非真正的大地),不然测量时,就会看到一个很大的50Hz的信号,这是因为示波器的地线没连好,而感应到空间中的50Hz工频市电而产生的。如果你发现示波器上出现了一个幅度很强的50Hz信号(我国市电频率为50Hz,国外有60Hz的),这时你就要注意下看是否是探头的地线没连好。由于示波器探头经常使用,可能会导致地线断路。


责任编辑:Davia

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