DMX512
DMX512 is een afspraak over de verbinding
tussen stuurtafel,
dimmers, scrollers enz. Dit protocol is ontstaan uit de behoefte aan
standaardisatie
en flexibiliteit. DMX512 is in 1986 opgesteld door United States
Institute
for Theatre Technology (USITT).
DMX512 houdt praktisch in:
- dat het kabeltype is
gestandaardiseerd.
- dat het connectortype is
gestandaardiseerd: 5-polige XLR.
- dat een kabel de
stuurinformatie voert voor maximaal 512
kringen
- dat de bekabeling
eenvoudigweg van apparaat naar apparaat
wordt doorverbonden. Hieraan ontleent DMX512 haar flexibiliteit.
Hoe luidt het
DMX512-protocol
DMX staat voor Digital
MultipleXed:
de stuurkring-informatie wordt in digitale vorm, kring voor kring, dus
na elkaar (gemultiplexeerd) over de kabel verzonden. De snelheid
waarmee
dit plaatsvindt is dermate hoog dat het als gelijktijdig overkomt. Deze
snelheid veroorzaakt echter dat een DMX-net op een specifieke manier
moet
zijn opgebouwd (zie onder
DMX-bekabeling
).
De stuurkring-informatie heeft de vorm van
een wisselend
spanningspatroon. De spanning kan hierbij slechts twee waarden aannemen.
Digital, bits en bytes
Voor DMX512 geldt: De spanning tussen de
aders van de
stuurkabel is of ongeveer +2,5[V] of ongeveer -2,5[V]. Is de spanning
4[us]
lang positief, dan is er een "1" verstuurd. Is de spanning daarentegen
4[us] lang negatief, dan is er een "0" verstuurd. De inhoud van de
informatie
is dus tweewaardig; het is of een "0" of een "1". Deze kleinste
hoeveelheid
informatie noemt men "bit". Het versturen van 1 bit informatie duurt
bij
DMX512 dus 4[us]. Door meerdere bits te combineren verkrijgt men
informatie
die meer dan twee waarden kunnen bezitten. De combinatie van 8 bits kan
256 verschillende waarden weergeven: 00000000=0, 00000001=1
,00000010=2,
00000011=3, 00000100=4 ,00000101=5 enz. Het uitdrukken van informatie
in
"0"-en en "1"-en noemt men digitaliseren.
Een combinatie van 8 bits noemt men een
byte. Bij DMX512
wordt de informatie voor een stuurkring weergegeven met een byte. Dus
als
de stuurinformatie voor een dimmer bedoeld is, dan kan de
lichtintensiteit
op maximaal 256 verschillende waarden worden ingesteld
(oplossendvermogen
is 256). Deze stapgrootte is in de praktijk meestal voldoende; want
voor
lampen met een vermogen >100W is een intensiteit-stap van 1/256
niet waarneembaar.
Voor bewegend licht kan een kleinere stapgrootte nodig zijn. Het
DMX-protocol
wordt dan meestal gemodificeerd naar 16-bits. (Zo is de Toddler
instelbaar op 16-bits voor de aansturing van bewegend licht)
De opbouw van het
DMX512-signaal
Het DMX512-signaal bestaat uit een zich
herhalende bitstroom
die als volgt is opgebouwd, zie ook onderstaand figuur;
Het begin van de stroom van
kringinformatie wordt aangekondigd
door gedurende minimaal 88[usec] "0"-en te verzenden. Deze markering in
het DMX512-signaal noemt men de "break". De DMX512-ontvanger in
bijvoorbeeld
een dimmer zet bij het ontvangen van het breaksignaal een teller op
nul.
Met deze teller houdt de ontvanger het volgnummer van de bytes bij.
Door
de dimmer een "adres" (nummer) te geven wordt het voor de ontvanger
mogelijk
te bepalen welke databyte voor haar bedoeld is.
Na het verzenden van het breaksignaal
wordt een zogenaamde
startbyte verzonden. Deze startbyte maakt het mogelijk aan te geven
voor
welk soort apparaten de informatie bedoeld is. Voor dimmers bestaat de
startbyte uit acht "0-en". De startbyte verruimt de mogelijkheden van
het
DMX512-protocol.
Na de startbyte volgen maximaal 512 bytes
met stuurkringinformatie.
Het volgnummer van de bytes bepaalt het kringnummer waarvoor de
informatie
is bedoeld.
Startbits, Stopbits en
data-frame
Teneinde de afzonderlijke bytes in de
stroom van "0-en"
en "1-en" te kunnen onderscheiden heeft men afgesproken een byte te
markeren
door altijd eerst een "0" te verzenden, dan de bewuste byte en hierna
als
eindteken twee "1-en". Men spreekt van respectievelijk een startbit en
twee stopbits. Bij elkaar zijn dit elf bits. Het geheel noemt men het
data-frame.
Het verzenden van een dataframe neemt 44[usec] in beslag. De tijdsduur
tussen het verzenden van opeenvolgende bytes en breaks is binnen
bepaalde
grenzen willekeurig. DMX512 wordt daarom een asynchroon data-protocol
genoemd.
Samenvattend: communicatie tussen
ontvanger (dimmer) en
zender (stuurtafel) is mogelijk door de afspraken (zie afbeelding):
- bitduur = 4[usec] en
breakduur >= 88[usec]
- eerst break, dan startbyte
en dan maximaal 512 kringdatabytes
- een byte wordt geflankeerd
door een startbit en twee stopbits
DE
PRAKTIJK: De DMX-bekabeling
Het DMX-signaal bestaat uit een snel
wisselend spanningsniveau.
Denk aan wisselingen in nanoseconden. Dit veroorzaakt verschijnselen,
niet
waarneembaar bij analoge aansturing:
- Er ontstaan golven; een
niveauwisseling manifisteert zich
niet direct overal op de kabel.
- Er ontstaat
signaalvervorming door golfreflecties aan kabelovergangen.
Overgangen zijn: aangesloten ontvangers, opgenomen connectoren en het
eind
van de kabel.
- Er ontstaat
signaalvervorming door de frequentie afhankelijkheid
van de signaallooptijd.
- Dit beperkt de kabellengte.
- De inductieve en capacitieve
eigenschappen van de kabel treden
op de voorgrond.
- Een maat voor deze
eigenschappen is de zogenaamde karakteristieke
weerstand van de kabel. Deze bepaalt de afsluitweerstand van de kabel
(zie
onder).
Welke kabels?
DMX512 omvat de elektrische specificaties
van het industriële
RS-485 dataprotocol. RS-485 is een symmetrische spanningssturing; zowel
het signaal als de inverse daarvan t.o.v. een common worden verzonden.
Hierbij haalt een ontvanger de informatie uit het verschil van deze
twee
signalen. Storing, aanwezig in beide signalen, valt zo weg. Dit
verhoogt
de bedrijfszekerheid.
De kabel moet AFGESCHERMD ZIJN en EEN
GETWIST ADERPAAR
bevatten. De afscherming moet bestaan uit een gevlochten mantel. De
karakteristieke
weerstand van dergelijke kabels is ± 120[Ohm]. Het aderpaar
voert
het signaal (aangeduid met '+') en haar inverse (aangeduid met '-'). De
mantel wordt gebruikt als laagohmige verbinding voor de signaalcommon.
Zij is zeer belangrijk voor het beheersen van de common mode spanningen
en voor het EMC-gedrag van de kabel. Een geschikte DMX-kabel vindt u
bij:
DMX-kabel
Welke connectoren en hoe
aan te sluiten?
Indien connectoren worden toegepast dan
moeten het 5-polige
XLR typen zijn.
Pin1 = signaalcommon = kabelafscherming
Pin2 = signaalgespiegelde = "-"
Pin3 = signaal = "+"
Pin4 = optioneel (bijv terugmelding)
Pin5 = optioneel (bijv terugmelding)
Hoelang mag een kabel
zijn?
De lengte van de stuurkabel wordt beperkt
door:
- spanningsverliezen in de
draden
- signaalvervorming door
looptijdverschillen voor de harmonischen
waaruit het signaal is opgebouwd
- het aantal ontvangers die op
de kabel zijn aangesloten
- de specificaties van de
zender en ontvangers (EIA RS-485
specificaties!)
Indien alle regels in acht genomen worden
kan de kabel 500[m]
zijn, bij één of twee ontvangers en een ader
doorsnede van
0,2[mm2]. In het geval een grotere afstand moet worden overbrugd, moet
een repeater worden ingezet. Bij meerdere ontvangers bepaalt de
kwaliteit
van de ontvangers de maximale lengte van de kabel waarbij een repeater
moet worden toegepast.
Hoe moet worden bekabeld?
De manier waarop een DMX-net is opgebouwd
verdient bijzondere
aandacht. Ter voorkoming van signaalvervorming door reflecties moeten
de
volgende zaken in acht genomen worden:
- De DMX-kabel moet van
ontvanger naar ontvanger gaan ("door
lussen", oftewel "daisy chain"). Een met DMX512 aanstuurbaar apparaat
is
hierop voorbereid door de aanwezigheid van een DMX-in en DMX-out
XLR-connector.
- Bij het laatste apparaat
moet de datalink worden afgesloten.
Dit houdt in dat tussen '+' en '-' een weerstand wordt gezet die gelijk
is aan de karakteristieke weerstand van de kabel. Dit wordt bereikt
door
in de DMX-out connector een kabeldeel te steken waarin zich een
weerstand
van 120[Ohm] bevindt.
- In een aangesloten apparaat
mag de verbinding van de XLR-connector
naar het ontvang-IC niet langer zijn dan 30[cm]
- Indien de kabel vertakt
wordt moet er gebruik worden gemaakt
van een AKTIEVE SPLITTER (zie PASS1-3 en ISO2-4)
Een storingsvrij bedrijf
Storingen bij digitale sturing in het
algemeen, dus ook DMX,
kunnen zich voordoen als een kortstondige onvoorspelbare verstoring van
het normale bedrijf; de installatie kan uren goed functioneren, en
hapert
dan plotseling. BIJ EEN ONJUISTE DMX-BEKABELING E.D. KAN ZICH MAKKELIJK
EEN SAMENLOOP VAN OMSTANDIGHEDEN VOORDOEN WAARBIJ DE STUURINFORMATIE
MERKBAAR
WORDT VERMINKT. Een storingsvrije werking wordt alleen verkregen als er
rekening wordt gehouden met het hoog frequente karakter van het
stuursignaal.
Daarom:
- Neem bovenstaande
bekabelingsregels in acht, en
- Let erop dat het zend- en/of
ontvanggedeelte in een apparaat
GALVANISCH GESCHEIDEN is uitgevoerd. Verbindt dus nooit de afscherming
van de kabel met de behuizing of veiligheidsaarding. Momentane
verschillen
in het potentiaal van de veiligheidsaarding hebben dan geen effect.
- Leg stuurkabels uit de buurt
van netkabels. Netkabels kunnen
magnetische velden genereren. De effectiviteit van de kabelafscherming
is voor laag frequente magneetvelden nihil. Voor hoogfrequente velden
heeft
de afscherming alleen dan effect als de fabrikant van de apparatuur de
DMX in- en uitgangen op EMC verantwoorde wijze heeft uitgevoerd.
- LET OP de aanwezigheid van
de CE-markering.
Copyright: Theater Technisch Lab BV.
N.B: Deze tekst is eerder verschenen op
een poster over
DMX512 ook uit gegeven door Theater Technisch Lab. Wil je graag zo'n
poster,
neem dan contact met ons op, bijvoorbeeld door het formulier
in te vullen