DMX 512

Super Pro DMX512

DMX 512

 

 Fino  a  qualche anno  fa  c’era  una  proliferazione di  sistemi  di  controllo progettati  dalle aziende produttrici; il più diffuso era il controllo analogico lineare: con questo sistema ogni singolo dimmer richiedeva un controllo con un conduttore proveniente dalla console. Per esempio,  una  console a  48 canali  doveva  avere un connettore  o più  connettori multipolari con un minimo complessivo di 48 contatti, oltre al comune generatore (massa). Ovviamente più aumentava il numero di canali, e più aumentava il numero dei contatti e dei connettori, i cavi e  i connettori multipolari  erano costosi, ingombranti  e  pesanti,  i guasti  erano frequenti e l’incompatibilità garantita. Ogni azienda utilizzava connettori diversi e identificazione  dei pin differente, e se questo non bastasse le tensioni e le correnti di controllo erano diverse e spesso con polarità differenti. Con l’avvento delle console a  memorie basate su microprocessori, il collegamento tra esse e i dimmer raramente era digitale, tutti i dimmer erano analogici e  si preferiva distribuire i  segnali  attraverso  dei connettori multipolari.

Alcune aziende all’avanguardia iniziarono a impiegare sistemi di trasmissione più efficienti, come il multiplex analogico  o il digitale;  questo creava ancora più  confusione  perché oltre alle incompatibilità storiche se ne creavano altre nuove: si trattava di protocolli  proprietari, non compatibili tra loro, e nessuna delle aziende concorrenti si sognava di utilizzare quello dell’altra  per non favorirla.

Il DMX512

Il DMX512 fu sviluppato nel 1986 su commissione della USITT (Istituto Americano delle Tecnologie Teatrali)  per rendere standard  ed  efficiente il sistema di comunicazione tra console e dimmer. Il DMX512  è  un protocollo di trasmissione dati che  si avvale dello standard internazionale EIA RS485; questa definizione riguarda non tanto il tipo di dati trasmessi, ma l’hardware, in altre parole i circuiti utilizzati per la trasmissione e  la ricezione,  le caratteristiche elettriche ecc. L’ RS485 trova impiego in tutte quelle applicazioni dove si richiede una trasmissione seriale affidabile e semplice, la stessa è  molto utilizzata nell’industria, nell’automazione e nel collegamento di computer. A differenza della più conosciuta RS232, la RS485 permette di coprire distanze superiori. La RS485 trasferisce le informazioni attraverso una coppia di conduttori e non attraverso un singolo conduttore; il segnale presente sulla coppia di fili è paragonabile a quello dei microfoni audio, definito “bilanciato”, ovvero costituito da  due  conduttori oltre al collegamento  di massa.  La definizione corretta di questo tipo di linea è differenziale.  La caratteristica principale è l’elevata  immunità  ai  disturbi  elettrici  ed  elettromagnetici  di  modo  comune  (riferiti  a massa). Questo si deve alle caratteristiche intrinseche  degli amplificatori differenziali, dispositivi che,  sia nelle  applicazioni  analogiche  che  in quelle  digitali,  eliminano tutti i segnali non desiderati di  segno  uguale presenti contemporaneamente nei due  conduttori, mentre amplificano quelli differenziali  (di polarità opposta).   Il segnale che  a  noi interessa è quello relativo ai livelli dei dimmer e  degli altri dispositivi collegati  alla  linea; questi segnali sono trasmessi volutamente in modo differenziale e sono quindi amplificati senza che vi si aggiunge il rumore (disturbi elettrici ed elettromagnetici), che generalmente è di modo comune (della stessa polarità rispetto a massa).  Gli amplificatori differenziali utilizzati attualmente nel DMX512 sono in realtà dei piccoli circuiti integrati e vengono definiti Line Driver quello trasmittente, installato nella console, e Line Receiver quello ricevente installato sui dimmer o sul decoder.

Cavi

Il DMX512 utilizza un cavo a due conduttori definito in inglese twisted pair (coppia attorcigliata).  Come già descritto  precedentemente, se i segnali trasmessi sono differenziali  (di polarità opposta), tale coppia aumenta notevolmente l’immunità ai disturbi. La scelta del cavo non deve essere trascurata; ne esistono in commercio vari tipi differenti in dimensioni generali, in sezione, in isolamento e in rivestimento esterno. Per le applicazioni live è consigliabile l’utilizzo  di  un cavo  con  una  guaina robusta  ma  abbastanza  morbida,  mentre per le installazioni fisse è possibile utilizzare anche un cavo un po’ rigido, l’importante è che corrisponda alle  caratteristiche richieste  dallo standard  EIA RS485.  Il cavo  di  una  coppia deve  possedere: una  bassa capacità per metro, un impedenza tra 100 e  150 ohm, una schermata esterna con calza metallica integrale, una schermatura interna con foglio in mylar     e una sezione minima di 24AWG (Æ 0,5 mm). Tendenzialmente questo gruppo di linea è abbastanza immune ai disturbi, molti utilizzatori ritengono che vada bene anche con un cavo microfonico, ma questo non è vero! La linea DMX può funzionare bene addirittura con un doppino telefonico non schermato, ma questo non garantisce che non possa smettere di funzionare in qualsiasi momento. Quelle installazioni o quelle situazioni dove dei cavi non idonei continuano a funzionare da anni possono e sicuramente daranno dei problemi quando meno ce lo si aspetta, allora ci si renderà conto che il cavo omologato copre tutte le possibili cause di interferenza che possono verificarsi anche saltuariamente e non solo in determinate circostanze, mentre  un cavo  non idoneo No.

 

Connettori

Fig.1- Connessioni  in XLR per  DMX512

 

Il DMX512  impiega connettori XLR a  5 pin, normalmente vengono  utilizzate solo i pin 1, 2  e 3, le connessioni sono estremamente semplici.  Il maschio e la femmina sono connessi pin   to pin (il pin 1 del maschio  al pin 1 della  femmina ecc.);  la calza schermata va  collegata ai pin 1 e mai alla carcassa metallica del connettore, in quanto questo unificherebbe la massa tecnica e la terra, con la possibilità di creare un anello che potrebbe pregiudicare il corretto funzionamento  del  sistema.   Senza  entrare  nel  merito  dei  fenomeni  causati  dalla  errata messa  a  terra  della  calza schermata del cavo  di trasmissioni  dati, è  però importante  sapere che l’eventuale messa  a  terra di questo conduttore va  fatta in un unico punto di tutto il sistema, e  normalmente si fa solo nelle  istallazioni  fisse.   Generalmente gli anelli si creano quando  i  dimmer e  la console sono  messi  a  terra  in  due  punti diversi, per  esempio collegando  la  console a  un dispersore diverso  da  quello usato per  la  terra  dei  dimmer. Alcune  volte tra due  terre diverse  ci può essere  una  differenza di potenziale;   in questo caso ci troveremmo a  far scorrere una  corrente attraverso  il cavo  schermato dei dati che  unirebbe la terra dei dimmer a quella della console. Per questo l’eventuale messa a terra della massa tecnica di un impianto va effettuato in un unico punto con un collegamento a stella. In ogni caso l’inconveniente  delle  correnti che  possono attraversare il cavo  di controllo  è praticamente eliminato  dall’utilizzo di  fotoaccoppiatori che  sono  oramai  installati  in  quasi tutti gli apparecchi. Il fotoaccoppiatore è un dispositivo che viene normalmente incluso all’interno dei dimmer digitali, allo scanner o al decoder digitale/analogico, e permette di accoppiare  i  segnali  DMX  provenienti dalla  console allo stesso  dimmer senza che  vi  sia alcun contatto  elettrico  tra le  parti.   Questo  accorgimento  permette di  collegare più apparecchi  riceventi (dimmer,  decoder,  scanner,  motorizzati  ecc.)  senza  che  vi  sia  un contatto elettrico tra essi, e di conseguenza senza che possano avvenire fenomeni di interferenza, con possibile cattivo funzionamento del sistema. L’isolamento galvanico  è ottenuto da un fotoaccoppiatore che, interposto tra la linea esterna e i circuiti interni dell’apparecchio, permette attraverso la traslazione ottica (led+fototransistor) di trasferire le informazioni senza che i circuiti esterni vengano a contatto. Questo accorgimento è oramai adottato da quasi tutti i costruttori, anche se è ancora possibile trovare alcuni apparecchi che non hanno questa caratteristica; normalmente si tratta di apparecchiature di basso costo e di livello non professionale, consigliamo di informarsi sulle  caratteristiche di isolamento galvanico  prima  dell’acquisto  di uno scanner o di un dimmer.

Principi  di funzionamento

Questo non vuole essere un trattato sul funzionamento del DMX512  e,  quindi, saranno introdotti solo i principi di massima, per chi volesse approfondire ci sono  molti testi in  inglese.   Abbiamo  detto che  l’RS485  è  uno standard  fisico  di  comunicazione, il DMX invece è un protocollo di comunicazione che utilizza l’ RS485 come standard  fisico.  Lo sviluppo del software  per il suo  utilizzo è  compito dei costruttori.  La USITT oltre ai parametri del protocollo fornisce anche indicazioni e  raccomandazioni  sul software.  Il DMX512 utilizza  una  trasmissione asincrona  dei dati a  250Kb al secondo, questo significa che i segnali del trasmettitore (la console) e del ricevitore non sono in sincronia, ma che i ricevitori (dimmer, scanner, motorizzati o decoder) si sincronizzano al segnale della console ogni  volta che  questo  invia un determinato  messaggio.   Sostanzialmente  è  il  trasmettitore che  fornisce  al  ricevitore  o ai  ricevitori  i  segnali  per  sincronizzarsi.   I  livelli  relativi  ai canali, siano essi dimmer o altro, vengono trasmessi dalla console in modo seriale, quindi in rapida sequenza uno dopo l’altro; i ricevitori (dimmer) sono in grado di memorizzare l’informazione a essi destinata e attendere che  vengano  inviate le informazioni relative agli altri 511 canali. Quando la console ha inviato le informazioni a tutti i 512 dimmer viene trasmesso il segnale che informa che tra poco avverrà la trasmissione del canale 1 e il ciclo riparte; il tempo impiegato dal DMX512 per il rinfresco di tutti i 512 canali è di circa  22ms, un tempo quindi  decisamente  breve  che  permette qualsiasi variazione  di  stato  luminoso senza che  sia avvertibile un ritardo.

Distanze

Il DMX512 può arrivare a 500m di  distanza; considerando  che  queste caratteristiche della linea RS485 sono fornite in condizioni di lavoro ideali, e  considerando  la quantità variabile di dimmer o altro collegati (massimo 32), chi scrive  consiglia di non superare  i 250 metri, che  normalmente sono  sufficienti per qualsiasi spettacolo.   Ovviamente  queste distanze possono essere  aumentate se  necessario, ma in tal caso si devono  utilizzare buffer  o splitter.

Terminazioni

Fig.2-L’ultimo  anello della catena va sempre  “terminato”  con una  resistenza  da 120ohm-1/4W.

 

L’errata terminazione della  linea  DMX è  spesso la causa più comune del cattivo funzionamento di tutto il sistema: è molto importante inserire una resistenza di terminazione della linea all’ultimo apparecchio che compone la catena, senza questa terminazione la trasmissione può essere  instabile  e  provocare degli inconvenienti.   La terminazione  consiste in una resistenza da 120 ohm e 0,25W posta tra i pin 2 e 3 dell’ultimo connettore femmina disponibile per l’impianto (quello dell’ultimo dimmer o dell’ultimo scanner). Il sistema più pratico consiste in un connettore XLR maschio  con  all’interno  la resistenza  da  120 ohm.

Questo “tappo” di terminazione può facilmente essere autocostruito.  Molti dimmer e parecchi scanner hanno già un sistema di terminazione con un piccolo interruttore in prossimità del connettore DMX. E’ importante ricordare che la terminazione va effettuata solo all’ultimo dispositivo  della catena.

 

Splitter  e Buffer

Fig.3-La distribuzione  del segnale  di controllo va sempre  effettuata  con gli “splitter”.

 

Nella stesura dei cavi DMX la diramazione ad Y sono vietate ed estremamente pericolose, perché  degradano  notevolmente  la  qualità  del  segnale  e  rendono  poco  stabile  la trasmissione; per effettuare una diramazione ad Y è  necessario utilizzare uno splitter.  Gli splitter  sono  degli amplificatori  multipli  che  permettono di  effettuare  diramazioni  ad  Y anche a più uscite, inoltre ricondizionano il segnale permettendo di prolungare la distanza di utilizzo. I buffer hanno un’entrata e un’uscita, e la loro funzione è quella di amplificare e condizionare il segnale per permettere un prolungamento della distanza di utilizzo, senza la possibilità di collegamenti Y. Gli splitter e i buffer possono essere  opto isolati  o no,  quelli opto  isolati  sono  sicuramente  da  preferire  perché  oltre  alle  caratteristiche proprie  già descritte permettono anche di risolvere il problema relativo a  eventuali malfunzionamenti causati  da  indesiderati anelli  di  terra,  addirittura sono  spesso utilizzati proprio  per  isolare due  o più linee  tra loro.

 

Fig.4-Su  linee molto lunghe si usano  i buffer per amplificare e ricondizionare  il segnale  di  controllo.

DMX 1990

Nel 1990 la USITT fece un aggiustamento  su  un parametro di  trasmissione del protocollo DMX in quanto alcuni apparecchi  non erano in grado di funzionare correttamente.  Esistono per questi degli adattatori di protocollo da interporre sulla linea DMX. Nel 1986 sembrava veramente impossibile che  512 canali  potessero  essere  insufficienti  per  uno spettacolo, ma con  l’avvento delle  tecnologie di automazione e,  quindi, con  l’utilizzo di scanner e motorizzati, il numero di circuiti impegnati è aumentata esponenzialmente, basti pensare che uno scanner può impiegare anche 30 canali. Se è vero quindi che il DMX è ancora più che sufficiente per i dimmer, è anche vero che lo è sempre meno per gli scanner. Il DMX 512 utilizza un protocollo a 8 bit; questo permette di ottenere una risoluzione di 256 punti, sicuramente sufficiente per il fader di un dimmer ma insufficiente alla risoluzione  di 360° di  un motorizzato.   Per  aumentare questa risoluzione  molti motorizzati e  scanner utilizzano

due  canali  adiacenti, questo riduce il numero di  canali totali.

La  Rete Ethernet

Fu progettata da Robert Metcalfe nel 1972 nei laboratori  Xerox di Palo Alto.

nel 1980 un consorsio formato da Digital Intel e Xerox pubblicò le specifiche della  prima  rete Ethernet,

basata su cavi coassiali rigidi e spessi 1 centimetro Nel  1990 fece la sua  comparsa  lo Standard 802.3a

che utilizza il doppino di ritorno e la tipologia di rete a stella prevedendo l’uso di  un Hub o concentratore  nel centro stella.

Attualmente  alcune aziende hanno  iniziato a  utilizzare la rete Ethernet  per  la distribuzione dei segnali  relative a  tutte le periferiche  utilizzabili in uno spettacolo. La rete Ethernet  è  la più diffusa rete LAN (local area network) esistente al mondo, si consideri che il DMX trasferisce le informazioni alla velocità di  250Kb al secondo(250.000 bit al secondo) mentre  il sistema Ethernet  funziona a  10Mb  al secondo  (10.000.000  di  bit al secondo) o 100Mb (Fast Ethernet).   La rete Ethernet  utilizza  un unico  cavo  di  collegamento  per  tutti i dispositivi del sistema, questo permette una grande flessibilità di utilizzo e una notevole riduzione di cavi di controllo.  Queste sono le caratteristiche principali; velocità di  trasmissione elevata 10Mbs e 100Mbs; bidirezionale; cavi economici; connettori economici; lunghe  distanze  percorribili;  alta  immunità  ai  disturbi;  espandibilità e  due  tipi  di connessione: 10BASET e  10BASE2.   Alcune  aziende lo hanno  già implementato sulle proprie  console, ma non è  stato  ancora deciso uno standard  come per il DMX512.  Tra qualche anno dovremmo avere un protocollo standard anche per questo sistema di comunicazione.

Comunicazione  dati BI-Direzionale

Esiste  un’organizzazione che  provvede a  redarre i protocolli  di comunicazione DMX 512 e che negli ultimi anni hanno subìto piccole variazioni.

DMX  512 fu  compilato da USITT.

Dopo  ciò  implementato da ESTA

altra organizzazione che  detiene  a  tutt’oggi lo standard  DMX 512.

 

ESTA ha implementato, specifiche di un protocollo di comunicazione dati BI-Direzionale che  “gira” su  DMX  512 che  si chiama RDM (remote device management).

A tutt’oggi il sistema non è  ancora in uso

in quanto lo standard  RDM non è  ancora stato rilasciato.

Operativamente  il sistema prevede la presenza nel seriale  DMX

di un device che consente di interpretare i dati in ingresso e in uscita dai proiettori che  a  loro volta debbono rispondere

agli stessi requisiti di  trasmissione dati con  protocollo RDM. Il sistema prevede comunque il controllo “misto”

cioè di  proiettori (solo DMX512) e  proiettori RDM.

Sistema di trasmissione Dmx su rete elettrica di alimentazione.

Il brevetto  originale della  dAFTdATA lavora

modulando il segnale DMX direttamente sulla rete elettrica di alimentazione eliminando la necessità di cavi aggiuntivi per il controllo dei sistemi di luci. Ogni unità lavora sia come  trasmettitore che  come ricevitore,effettuando la conversione da DMX a  Ethernet/mDMX o decodificando il segnale da  Ethernet/mDMX  a DMX.

Nella modalità Ethernet il sistema lavora sia con  il supporto Artet che Wendi ed  è  possibile portare il segnale su  lunghezze fino a 400 metri.

per  gentile concessione  di Guido Orlandi-fonte rivista  BackStage

 

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Questo Articolo proviene da Accademia della Luce – educazione alle tecniche della luce http://www.accademiadellaluce.it

L’URL per questa storia è: http://www.accademiadellaluce.it/article.php?sid=21



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