屋外 LED スクリーン信号伝送: 300 メートルのケーブル配線でビデオの整合性を維持する方法

画面から200メートル離れたコントロールルームがあります。おそらく300メートル。もっと遠いかもしれません。

信号はその距離を横切り、無傷で、1つのグリッチもなく受信カードに到達する必要があります。それができないと、ちらつきが発生します。色のずれ。表示されない行。クライアント側ではケーブル長など気にもしません。彼らが見るのは壊れたように見える画面だけです。

無線伝送が注目を集めます。光ファイバーは尊敬を集めます。しかし、有線信号伝送—CAT5e、CAT6、またはシールドツイストペアのような銅ベースのソリューションを使用—は、ほとんどの屋外LED設置のバックボーンであり続けています。特に500メートル未満の配線では、光ファイバーは経済的に意味がありません。

落とし穴は？有線信号は距離とともに劣化します。抵抗、静電容量、クロストーク、EMIはすべて、データが長距離を移動するにつれてデータを消費します。そして、多くの設置業者はケーブルを引っ張って最善を祈るだけです。

その祈りは効きません。適切な信号コンディショニングなしの300メートルの配線では、店では問題なく、現場では失敗する画面になります。何が起こるのか、それをどう修正するのか、そして受信カードよりもケーブルの選択がなぜ重要なのかを詳しく見ていきましょう。

有線信号が距離とともに劣化する理由
長い屋外LED配線に適したケーブルの選択
信号ブースター、リピーター、イコライザー：実際に必要なもの
接地とシールドのベストプラクティス
ライブ前の信号整合性テスト
信号品質を保護する設置のヒント
信号劣化を無視する本当のコスト

1. 有線信号が距離とともに劣化する理由

抵抗が最初に電圧を低下させる

すべてのケーブルには抵抗があります。銅はアルミニウムよりも少ないですが、300メートルでも銅は蓄積します。送信カード300メートルを超える配線のためのリピーターデジタル信号は気難しいです。それらはクリーンなハイレベルとローレベルを必要とします。ぼやけたエッジは、受信カードがビットを誤って読み取る原因となります。ケーブルが細いほど、問題は悪化します。24 AWGは、同じ距離で20 AWGよりもはるかに高い抵抗を持っています。多くの設置業者は、数ドル節約するために、最も安価で最も細いケーブルを選択します。それは間違いです。ケーブルは画面コストのほんの一部です。信号を殺す安価なケーブルは、お金を節約しているのではなく、修理請求を作成しています。

静電容量が信号エッジをぼかす

抵抗だけが問題ではありません。静電容量は信号エッジをぼかします。すべてのケーブルは小さなコンデンサのように機能します。配線が長くなるほど、静電容量は高くなります。高い静電容量は、送信機が出力するシャープな方形波を丸め、受信機に到達する頃には傾斜した丸い塊に変えてしまいます。

だから、長い配線でちらつきが見られるのです。受信カードは、1つのビットがいつ始まり、次のビットがいつ始まるのかを判断できません。それは推測します。時には正しく。時にはそうではありません。間違った推測は、画面上のちらつきや色のずれとして現れます。

静電容量はまた、最大

データ伝送レートを制限します。50メートルで100 Mbpsで機能するケーブルは、300メートルでは20 Mbpsしか処理できない場合があります。長い配線でデータレートを上げすぎると、受信カードはパケットをドロップし始めます。ドロップしたパケットは、デッドピクセルまたはフリーズした行を意味します。EMIが途中で拾われる

長いケーブルはアンテナです。それは、その経路に沿ったすべての電力線、モーター、変圧器、および無線送信機からの

電磁干渉（EMI）を拾います。屋外サイトは最悪です—ケーブルは建物の外周、HVACユニットの隣、および電気的にノイズの多い環境を通過します。その干渉は信号線に結合し、データにノイズを追加します。受信カードはそのノイズを余分なビットとして認識します。それをデコードしようとします。失敗します。結果：ランダムなピクセルエラー、行の点滅、または画面全体の瞬間的なフリーズ。

シールドケーブル

は役立ちますが、正しく設置されている場合に限ります。ほとんどの設置業者は、片端のみを接地しますが、これはアナログオーディオには有効です。長距離の高周波デジタル信号の場合、シールドは効果的であるために両端で接地する必要があります。これを間違えると、シールドは役に立たないホイルになります。2. 長い屋外LED配線に適したケーブルの選択

単線ではなくツイストペアを使用する

単線ケーブルは、50メートルを超える配線では間違いです。信号とグランドが並列に走行し、EMIを効率的に拾うループアンテナを作成します。

ツイストペアケーブルはそれをキャンセルします。ツイストにより、干渉は両方のワイヤに同時にヒットし、受信機は差を読み取る—コモンモードノイズをキャンセルします。100メートルを超える配線には

シールドツイストペア（STP）を使用してください。低ノイズ環境で50メートル未満の配線には非シールドツイストペア（UTP）が使用できます。屋外LEDディスプレイ設置の場合、常にSTPを選択してください。環境は決して低EMIではありません。ツイスト率も重要です。よりタイトなツイスト—1メートルあたりのツイスト数が多い—は、より優れたノイズ除去を提供します。1センチメートルあたり少なくとも3ツイストのケーブルを探してください。緩いツイストはノイズを効果的にキャンセルしません。ワイヤゲージはあなたが思うよりも重要です

20 AWG以上

150メートルを超える配線の場合

22 AWG100メートル未満の配線で許容される
24 AWG50メートル未満の配線のみ
太いケーブルはより高価です。しかし、300メートルでの20 AWGと24 AWGの違いはせいぜい30ドルです。信号劣化のために受信カードを交換すると、200ドルプラス人件費がかかります。計算は明白です。屋外定格ジャケットは必須です

屋内定格ケーブルは、屋外配線では1年以内に故障します。UVはジャケットを分解します。湿気が浸入します。導体が酸化します。信号劣化は、画面がグリッチし始めるまで加速します。

UV安定化ポリエチレンジャケット

を備えたケーブルを使用してください。直接埋設またはコンジット使用に適した定格です。ジャケットは

黒である必要があります—グレーや白ではありません。黒はUVの吸収が少なく、直射日光下で長持ちします。ケーブルがコンジットを通る場合は、ゲル入りケーブルを選択してください。コンジットシールが失敗した場合、ゲルは湿気の移動を防ぎます。より高価ですが、地下配線では唯一安全な選択肢です。

3. 信号ブースター、リピーター、イコライザー：実際に必要なものラインドライバー：最初の防御線ラインドライバー

は、

送信カード

を使用してください。信号を通過させながらグラウンド接続を切断します。グラウンドワイヤよりも高価ですが、ワイヤが実現不可能である場合に機能します。ラインドライバーは送信機のできるだけ近くに配置してください—中間ではありません。ドライバーは増幅するためにクリーンな入力を必要とします。それを中間配線に置くと、それはノイズと一緒に増幅された劣化信号をブーストしています。ラインドライバーは調整可能な出力電圧を持つべきです。受信カードが処理できる最大値に設定してください—ほとんどは最大5V、一部は3.3Vしか受け付けません。カードのデータシートを確認してください。高すぎると受信機が壊れます。低すぎると信号はまだ劣化します。300メートルを超える配線のためのリピーターラインドライバーは約300メートルまで役立ちます。それ以降は、

リピーター

が必要です。リピーターは劣化信号を受信し、それをクリーンアップし、再タイミングし、フル強度で再送信します。あなたのデータの駅伝ステーションと考えてください。

リピーターは配線の中央に配置してください—400メートルの配線なら200メートル、500メートルなら250メートル。リピーターには独自の電源が必要です。その場所に電源ケーブルを配線してください—信号ケーブルを通して電源を供給しようとしないでください。電圧低下がそれを飢えさせます。

耐候性リピーターを選択してください。乾燥剤パックを備えた小さなエンクロージャーに取り付けてください。屋外リピーターは電子機器ではなく湿気で故障します。乾燥させておけば、10年持ちます。受信端でのイコライゼーションイコライザー

は受信端、受信カードの直前に配置されます。劣化信号のエッジをシャープにし—丸くぼやけた波形を取り、再方形化します。それはデータを戻すのではなく、既存のデータをデコードしやすくするだけです。

イコライゼーションは、ラインドライバーやリピーターの代わりにはなりません。それは補足です。ドライバー

と

一緒に使用してください、代わりにではありません。300メートルの配線でイコライザーだけを使用するのは、骨折した脚に絆創膏を貼るようなものです。多くの最新の受信カードにはイコライゼーションが内蔵されています。カードの設定を確認してください—100メートルを超える配線ではオンにしてください。カードにそれが欠けている場合は、ケーブルとカードの間に外部イコライザーを追加してください。4. 接地とシールドのベストプラクティス

両端でシールドを接地するこれはほとんどの設置業者が間違えるルールです。100メートルを超えるデジタル信号ケーブル

の場合、

両方

の送信機と受信機の端でシールドを接地してください。片端のみの接地は、低周波アナログ信号には有効です。高周波デジタルデータの場合、片端接地は、シールドがない場合よりも

多くのノイズを拾うグラウンドループを作成します。シールドと一緒にドレインワイヤを使用してください—ケーブル内の裸銅導体で、ツイストペアに沿って走行します。両端でドレインワイヤをシールドに接続します。それはホイルだけよりも効果的にEMI電流をグラウンドに運びます。信号ケーブルと電源ケーブルを分離する信号ケーブルと電源ケーブルを同じコンジットで配線しないでください。浅い角度で交差させないでください。交差する必要がある場合は、90度で行ってください。浅い交差は、電源ケーブルからの磁場が信号線にノイズを誘導することを可能にします。

信号ケーブルと電源ケーブルの間には、300mmの分離を維持してください。できない場合は、信号配線にはアーマードケーブルを使用してください。アーマーはファラデーケージとして機能し、磁場をブロックします。

グラウンドループの問題

グラウンドループ

は、送信機と受信機が異なるグラウンド電位を持つ異なるポイントで接地された場合に発生します。その電位差は、ケーブルシールドを通して電流を流し、信号にノイズを追加します。修正方法：送信機と受信機の両方を同じグラウンドポイントに接地します。2つの場所の間に重いグラウンドワイヤを配線し、両方のデバイスをそれに接続します。これにより、電位が均等化され、ループ電流が殺されます。グラウンドワイヤを配線できない場合は、信号線に

絶縁トランス

を使用してください。信号を通過させながらグラウンド接続を切断します。グラウンドワイヤよりも高価ですが、ワイヤが実現不可能である場合に機能します。5. ライブ前の信号整合性テストオシロスコープチェック

ケーブルを受信カードに接続する前に、

オシロスコープで信号をチェックしてください。送信機側でプローブしてください—シャープなエッジを持つクリーンな方形波が見えるはずです。次に、受信機側のケーブルの端（カードなし）でプローブし、もう一度見てください。波形が丸いか、リンギングがある場合 → データレートに対してケーブルが長すぎる。短くするか、データレートを下げるか、ラインドライバーを追加してください。

波形はクリーンに見えるが振幅が低い場合 → ケーブル抵抗が高すぎる。より太いケーブルを使用するか、ラインドライバーを追加してください。

波形にノイズが乗っている場合 → シールドが故障している。両端の接地を確認してください。

ビットエラーレート（BER）テストオシロスコープは信号の形状

を示します。
BERテスト
は、信号が実際にクリーンなデータを配信しているかどうかを示します。ほとんどの信号テスターは既知のパターンを生成し、破損したビットを数えます。

実際のデータレートでテストを実行してください—低いレートではありません。50 Mbpsで合格するケーブルは、150 Mbpsで失敗する可能性があります。

LEDスクリーンでは、許容BERはゼロです。100万ビットあたり1エラーが最大です—それ以上高いと、目に見えるグリッチが発生します。テストでエラーが表示された場合は、モジュールを取り付ける前にケーブルを修正してください。

ライブスクリーンテスト

すべてが接続されたら、フル輝度とフルリフレッシュレートで少なくとも2時間画面を実行します。ちらつき、色のずれ、またはデッドピクセルに注意してください。2時間問題なく見えれば、2年間問題なく見えるでしょう。最初の2時間でグリッチが見られた場合は、時間とともに悪化する信号の問題があります。このテストをス

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