DMX Light Control. Daniel Ribeiro, Pedro Torres, Paula Pereira

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1 DMX Ligh Conrol Daniel Ribeiro, Pedro Torres, Paula Pereira Resumo DMX-Ligh Conrol efecua o conrolo de sisemas de luzes que funcionam segundo o proocolo DMX, aravés de rádio frequência. Ese sisema foi concebido para funcionar em salas de especáculo, conceros ao vivo, ou qualquer ouro ipo de eveno relacionado. O sisema permie o conrolo por meio de uma mesa, bem como via PC aravés de um sofware desenvolvido em LabVIEW. A inerface enre o compuador e o módulo emissor é feio aravés da pora USB. Palavras-chave Color Changer, Dimmer, LabVIEW, Moving Head, Radio Frequência, Splier, USB, DMX. I. INTRODUÇÃO Com o passar dos empos e os avanços da ecnologia, a comunicação sem fios ornou-se fundamenal para a mobilidade das pessoas. Também o mundo do especáculo e da música não ficou indiferene ao progresso, foi enão que surgiram os microfones, as guiarras sem fios, para não falar em anos ouros insrumenos e disposiivos que funcionam em diversas ecnologias que vão desde o FM (Frequency Modulaion) aé ao Wireless LAN. Da análise de odos eses sisemas surgiu a ideia de fazer um sisema de comunicação via rádio frequência para conrolo de odo o sisema de iluminação presene em palco. Desa forma consegue-se eliminar o cabo que vai desde o palco aé à mesa, foi a parir daqui que se avançou para ese projeco. Acualmene não exise conhecimeno de qualquer disposiivo para comunicação de sinais DMX via FM, apenas exisem no mercado sisemas que funcionam segundo a norma 0.b ( Mbps), mas somene em 00 é que apareceram e ainda não são muio uilizados. II. DESCRIÇÃO DO SISTEMA A. O Proocolo DMX O proocolo DMX (Digial Muliplex), surgiu com a necessidade de criar um padrão que possibiliasse a iner conecividade enre os vários disposiivos dos diferenes fabricanes de maerial de iluminação. Em apareceu o proocolo DMX desenvolvido pelo USITT (Unied Saes Insiue of Theare Technology), com visa a ornar possível a Arigo elaborado em Fevereiro de 00 por: Pedro M. B. Torres aluno do Deparameno de Eng.ª Elecroécnica e das Telecomunicações na Escola Superior de Tecnologia, Caselo Branco ( pmb@es.ipcb.p). comunicação enre mesas conroladoras e dimmers de fabricanes diferenes. Ese proocolo foi reviso em 0 com a finalidade de o ornar mais flexível (DMX/0). A parir de o ESTA (Enerainmen Services and Technology Associaion) passou a ser o responsável pela manuenção do proocolo. [] [] ) Descrição do Proocolo O DMX é um proocolo de iluminação digial, capaz de conrolar aé canais de disposiivos de iluminação, ais como moving heads, color changers, dimmers, máquinas de fumo, enre ouros. Sempre que uma mesa de conrolo envia um deerminado código digial, o recepor ransforma esse código numa função específica, referene a esse mesmo aparelho. A ransmissão de dados DMX, rege-se pela norma RS-, uma vez que necessia de rimos de ransmissão de 0 [Kbps] a grandes disâncias. [] A ransmissão de dados DMX, uiliza fichas XLR de pinos, embora que na generalidade dos casos apenas sejam uilizados pinos na comunicação. A uilização dos pinos pressupõe a comunicação bidireccional, o que ainda é pouco uilizado. Uma ficha de saída DMX é sempre fêmea, enquano que uma de enrada é sempre Macho. O número máximo de disposiivos inerligados numa linha, segundo a norma EIA-, é de unidades, e o comprimeno máximo do cabo DMX deve ser de 00 [m]. Para comprimenos superiores devem ser uilizados repeidores DMX (Spliers), além de servirem como amplificadores de sinal, ambém proegem os recepores de evenuais sobrecargas de ensão e servem de disribuidor. No úlimo disposiivo da linha, deve ser colocada uma resisência de 0 [Ω] enre os pinos e da ficha XLR, de maneira a diminuir a reflexão do sinal. A figura ilusra uma ficha XLR de erminação. Figura Ficha XLR de erminação com resisência. Não devem ser uilizadas derivações nos vários recepores, quando for necessário criar uma nova linha deve-se recorrer ao uso de Spliers. A figura mosra um exemplo de como ligar disposiivos DMX.

2 Figura Represenação da ligação dos disposiivos. Qualquer ipo de equipameno que rabalhe com sinais DMX, em de ser endereçado para que possa ler e enender a informação que lhe é enviada, o endereçameno é feio aravés de um número que varia enre e. Os disposiivos com o mesmo endereço numa linha de ransmissão, respondem de igual forma aos comandos enviados pela mesa de conrolo. O endereçameno dos vários disposiivos é feio aravés de dipswich, que aravés da posição dos selecores on e off, define uma palavra em código binário. Acualmene alguns disposiivos já possibiliam uma forma de endereçameno em formao digial via eclado e display. Cada função de um disposiivo corresponde a um canal. Esas funções podem ser, deslocameno verical, deslocameno horizonal, mudança de efeios, enre ouras, como al o endereçameno de cada disposiivo depende da quanidade de canais uilizados. Por exemplo, se o primeiro disposiivo de uma linha necessiar de canais, o seu endereço será, e o do próximo será. [] [] O proocolo DMX define os seguines parâmeros, para os cabos: A secção mínima dos cabos deve ser de [AWG] (diâmero = 0.0 [mm]). Ficha fêmea é insalada no disposiivo emissor, e a ficha macho no recepor. Pino é a blindagem do sinal (shield), o pino é a informação (-), e o pino é a informação (+). A blindagem não deve esar ligada aos chassis. Não é recomendado o uso de conecores de pinos. Não se deve uilizar cabos de microfone e áudio para a ransmissão de sinais DMX, viso erem uma capacidade elevada, e uma impedância que não é apropriada para a ransmissão digial de dados. ) Sinal DMX Cada canal é consiuído por bis onde o primeiro é o bi de início (acivo ao nível baixo) e os dois úlimos, os bis de paragem. Eses servem para sincronizar o recepor com o emissor, e fazer a limiação de canal. Os ouros bis servem para enviar informação referene a cada função, sendo possíveis níveis diferenes. A informação de cada canal em uma duração de [µs], uma vez que cada bi dura [µs]. A figura mosra a esruura da rama de um canal DMX, com um exemplo referene à ransmissão do valor em decimal. [] Figura Esruura da rama de um canal DMX. Quando se preende enviar qualquer ipo de sinais, é necessário que inicialmene seja esabelecido o sincronismo enre o emissor e o recepor. Nos sinais DMX o sincronismo é obido forçando a linha de informação a um esado de break, ou seja manendo-a no nível lógico 0, enre [µs] e [s], se ese empo for excedido, os recepores são desacivados, pois assumem que a linha esá inaciva. Após o sincronismo, o recepor sabe que o próximo bye inicia uma nova rama. Tendo em cona que a linha oma o valor lógico quando esá em repouso, o início de um novo bye é assinalado por um valor lógico 0, no enano é necessário assegurar que após o esado de break, a linha permanece no nível alo durane um período de empo, isso é garanido aravés do bi MAB (Mark Afer Break). A figura ilusra a consiuição de uma rama DMX. [] BRK BRK MAB IC IF CHR MAB CHR IC CHR CHR IF BRK Figura Esruura de uma rama do sinal DMX. = Duração Break = μs a s = Duração Mark = μs = empo enre caraceres = 0μs a s = empo enre ramas = 0μs a s = empo de caracer = μs B. Descrição Global do Sisema O projeco é dividido em duas componenes uma de hardware capaz de enviar ou receber sinais DMX e uma de sofware, cujo objecivo é criar uma inerface gráfica de uma mesa conroladora de luzes. A figura ilusra um esquema geral do rabalho desenvolvido.

3 recebe os dados provenienes da mesa no modo diferencial e coloca na sua saída apenas um sinal que é 0 [V] ou [V], mediane um 0 ou respecivamene. Figura Esquema Geral No bloco emissor é definido aravés de um comuador a operação desejada, os dados podem ser provenienes de um PC aravés da sua pora USB, ou de uma mesa conroladora que gera sinais DMX. O emissor é responsável por raar os dados e enviá-los por rádio frequência para o recepor que se encarrega de os encaminhar aé aos disposiivos. Esses disposiivos podem ser robos de luzes, dimmers, ou qualquer ouro desde que funcione segundo o proocolo DMX. Quando se preende ligar ou desligar um foco de luz é necessário recorrer a um dimmer, ese recebe os sinais DMX e aciva uma deerminada saída. A figura represena o diagrama de blocos do emissor. Ajusados os níveis de ensão é necessário enviar os dados por RF, depois de algumas experiências com ouros módulos dos quais não se obiveram grandes resulados, decidiu-se uilizar os módulos emissor/recepor da Radiomerix BiM- -0. Ese módulo funciona na frequência dos. [MHz], frequência esa regulamenada pela união europeia, para ese ipo de aplicação, supora rimos de ransmissão aé 0 [Kbps], ransmie dados a uma poência de 0 [mw] e em um alcance de 0 [m] denro de edifícios e de 00 [m] ao ar livre. O recepor projecado, é igual para o conrolo por via de uma mesa ou aravés de uma aplicação desenvolvida em sofware. Para validar os dados recebidos recorreu-se ao uso de uma NAND, enre o CD (Carrier Deec) o pino de saída de dados. A figura mosra a implemenação da pora NAND. A abela exemplifica mais dealhadamene a recepção de dados. Figura Recepção de dados aravés das poras NAND. Figura Diagrama de Blocos do Emissor. O recepor é composo por um módulo de RF para a recepção e por um MAX cuja função é ajusar os níveis de ensão para os uilizados pelo proocolo RS. Na figura enconra-se um esquema do módulo recepor. Figura Diagrama de Blocos do Recepor. C. Conrolo de Disposiivos via Mesa O sisema desenvolvido permie que qualquer disposiivo que funcione segundo a norma DMX seja conrolado aravés de uma mesa, sem que exisa uma linha física enre eles. Para al foi desenvolvido um circuio, que passaremos a explicar. Os sinais de saída da mesa (fig. ) são de acordo com o proocolo DMX; como o proocolo DMX se rege pela norma RS-, era necessário ajusar os níveis de ensão para os níveis TTL (0 [V] e [V]), usou-se enão um MAX que Rx CD Tabela : Recepção de Dados. CD CD * OUT D. Conrolo de Disposiivos Via PC CD*OUT No modo de conrolo via PC, foi criada uma aplicação em LabVIEW que permie ransmiir os valores dos canais aravés de uma pora USB (Universal Serial Bus) para o módulo emissor, encarregando-se ese de criar a rama DMX e ransmii-la por rádio frequência. ) Hardware A ligação enre o PC e o módulo emissor é efecuada aravés de uma pora USB, uilizando o DLP-USBM para permiir que esa comunicação seja inerpreada como uma comunicação série. Para al é necessário insalar um Driver da FTDI (Fuure Technology Devices Inernaional Ld.) que cria uma pora COM virual. Ese módulo é consiuído essencialmene por uma memória EEPROM que permie guardar o idenificador de produo

4 D R A B (PID), de vendedor (VID), número de série e descrição do produo, parâmeros eses fundamenais numa comunicação USB, possuindo ambém o chip FTBM, capacidade de converer dados USB em RS-, com um rimo de ransmissão que varia enre 00 [bps] e [Mbps]. Ese módulo é compaível com USB. e USB.0. Depois de feio o condicionameno de sinal, é necessário uilizar o PIC para criar a rama DMX. No projeco é uilizado o PICFA possuindo ese proocolo de comunicação RS-, memória necessária, baixo preço e um amanho físico adequado. O PIC em como função criar a rama DMX, definindo os empos para sincronismo (Tbreak e Tmab), adicionando o sar code e colocando os caraceres recebidos aravés do DLP com um inervalo enre eles de [μs] (Tic). Depois de esar consruída a rama, é necessário enviar esa para o recepor por rádio frequência, uilizando para al o módulo BiM--0 da Radiomerix já descrio aneriormene. O recepor não sofre alerações, independenemene da comunicação ser esabelecida via mesa ou aravés do PC. ) Sofware O módulo de programação foi desenvolvido em LabVIEW, criando uma simples inerface gráfica que permie ao uilizador conrolar os disposiivos de iluminação, possibiliando ambém armazenar uma deerminada sequência, assim como efecuar a sua leiura. Na Figura podemos ver a inerface gráfica apresenada ao uilizador. comunicação USB. Depois de escolhida a pora de comunicação será consanemene ransmiida uma sring que coném oio caraceres seguidos de um carriage reurn, para definir o fim da sring. Os oio caraceres enviados correspondem ao valor dos oio poenciómeros, variando eses enre 00h e FFh. O boão de blackou quando acivado permie ransmiir em odos os canais o valor 00h, independenemene do valor dos poenciómeros, colocando o disposiivo num esado de sandby. Ao carregar no boão Gravar Sessão, será apresenada uma caixa de diálogo, onde é pedido para inroduzir o desino e nome do ficheiro, sendo eses por defeio c:\sequencia. Se escolher um ficheiro já exisene, a sessão que se preende gravar vai ser adicionada ao fim do ficheiro criado aneriormene, permiindo assim formar pequenas sequências sem variações inermédias. O programa permie ambém a leiura de uma sequência já exisene, para al basa carregar no boão Ler Sessão e escolher o ficheiro preendido. A leiura da sequência é feia de uma forma repeiiva, aé que o uilizador vole a carregar no boão para erminar. E. Bloco Emissor e Recepor ) Emissor Na comunicação aravés de uma mesa é necessário fazer o acondicionameno de sinal anes de enviar o sinal para o recepor. O microconrolador aparece no circuio com a finalidade de receber os dados do PC e criar os sinais DMX. Na figura 0 enconra-se desenhado o esquema elécrico do emissor, pode-se ver que exise um comuador para seleccionar a comunicação com disposiivos por via de uma mesa ou aravés do PC. Anena Modulo RF Anenna RF RXselec TXselec TXD AF RXD CD 0 C 0nF S? SW-SPDT MAX C 0nF DMX in BIM--0-V PIC C 0nF DLP BID RST RS0 V SLP RXL 0 VIO EXT PVC TXD RXD RTS CTS DTR 0 DSR DCD RI TXN PWE PCT TXL DS 0MHz crisal RA0 RA RA RA RA/T0CKI OSC/CLKIN OSC/CLKOUT MCLR VSS RB0/INT RB RB RB 0 RB RB RB RB VDD C 0nF LED0 DLP-USBm Figura 0 Esquema elécrico do bloco emissor. Figura Inerface Gráfica do conrolo via PC. Para uilizar esa aplicação erá de se escolher a pora de comunicação onde o módulo emissor esá ligado, sendo esa inerpreada como uma pora série, no enano a ligação ao módulo emissor é efecuada aravés do proocolo de O circuio elécrico do emissor em um consumo de, [ma], quando esá a enviar dados, o que resula numa poência de [mw].

5 ) Recepor O recepor projecado serve para receber os dados provenienes da mesa de conrolo ou do PC, o seu consumo é, [ma], o que implica uma poência de [mw]. A figura ilusra o esquema elécrico do recepor. Anena Modulo RF Anenna RF BIM--0-V RXselec TXselec TXD AF RXD CD 0 UA C 0nF MCHCAN UB MCHCAN 0 UC MCHCAN MAX A Figura Esquema elécrico do bloco recepor F. Teses Experimenais Em laboraório foram feios alguns eses com ese sisema, nomeadamene eses em linha de visa e em raio disane com obsáculos. Os eses em linha de visa foram feios com um conrolador de luzes, um robo e com a aplicação desenvolvida em sofware, de onde se obiveram resulados aceiáveis. O robo respondeu correcamene e sem arasos deecáveis à visa humana. D R B C 0nF DMX ou compaível com USB. e USB.0. A aplicação desenvolvida em sofware simula uma mesa conroladora de oio canais com a possibilidade de gravar e reproduzir sequências de luzes. Os sisemas exisenes funcionam com Wireless LAN, o que implica algum processameno por pare dos disposiivos e obriga o écnico a er um conhecimeno mínimo de redes de compuadores. Com eses sisemas é necessário configurar endereços ip nos vários disposiivos, o que leva algum empo. O sisema DMX Ligh Conrol, é um sisema eficaz e de fácil insalação que facilia a vida a qualquer Ligh Jockey, funciona em FM, o que o orna numa inovação, viso não haver conhecimeno de sisemas idênicos no mercado. Ese sisema é de fácil insalação, basa ligar o emissor a uma mesa conroladora e o recepor ao primeiro disposiivo de uma linha a conrolar e ainda em a vanagem de ser acompanhado por um sofware que simula uma mesa conroladora. O DMX Ligh Conrol foi esado em laboraório, permiindo o conrolo do robo em cenário de linha de visa e em cenário com obsáculos (paredes). REFERÊIAS [] hp:// (0/00) [] B.Bouchez, Sisema DMX, ELEKTOR Elecrónica & Microinformáica, Nº 0, Nov. 00, pp. - [] hp:// (0/00) [] hp:// (0/00) Os eses indoor foram feios a uma disancia de 0 [m], enre emissor e recepor, onde se obiveram resulados saisfaório. O robo respondeu correcamene às funções programadas pelo conrolador e o grau de erro foi relaivamene baixo. III. COLUSÃO Com o rabalho desenvolvido nese projeco puderam-se irar algumas conclusões, das quais vamos referir as mais imporanes. O DMX Ligh Conrol é um projeco que se revela basane úil na monagem e produção de especáculos, uma vez que a presença de cabos é sempre um grande incómodo, principalmene quando êm de aravessar um recino cheio de pessoas. Para elaborar ese projeco foi necessário esudar alguns conceios e analisar bem diferenes ipos de monagens de palcos e disposiivos uilizados. Ao início surgiram alguns problemas com a comunicação por rádio frequência, mas foram superados com a uilização dos módulos de RF acuais. Para esabelecer a comunicação com a pora USB do compuador opou-se por uilizar o DLP-USBM, um disposiivo que liga à pora USB do compuador mas funciona segundo a norma RS- e é