DMX512

Wie lautet das DMX512-Protokoll?

Digital, Bits und Bytes
Für DMX512 gilt: Die Spannung zwischen den Adern des Kabels ist entweder ungefähr +2,5[V] oder ungefähr -2,5[V]. Wenn die Spannung 4[us] lang positiv ist, dann ist eine ‘1’ übertragen. Ist die Spannung dagegen 4[us] lang negativ, dann ist eine ‘0’ übertragen. Der Inhalt der Information ist also Zweiwertig: entweder eine ‘0’ oder eine ‘1’. Diese kleinste Menge der Information nennt man “Bit”. Die Sendung einer Bitinformation dauert beim DMX512 also 4[us]. Durch mehrere Bits zu kombinieren, kann die Information mehrere Werte erhalten. Die Kombination von 8-Bits kann 256 verschiedene Werte wiedergeben: 00000000=0, 00000001=1, 00000010=2, 00000011=3, usw.
Das Ausdrücken der Information in ‘0’ und ‘1’ nennt man digitalisieren.
Eine Kombination von 8-Bits nennt man ein Byte. Beim DMX512 wird die Information für einen Steuerkanal wiedergegeben mit einem Byte. Wenn also die Steuerinformation auf einen Dimmer gerichtet ist, dann kann die Leuchtintensität auf maximal 256 verschiedene Werte eingestellt werden. (Auflösungsleistung 256).
Diese Schrittgröße ist in der Praxis meistens ausreichend, denn für Leuchten mit einer Leistung >100W ist ein Intensitätsschritt von 1/256 nicht wahrnehmbar. Für kopfbewegte Scheinwerfer kann eine kleinere Schrittgröße notwendig sein. Das DMX-Protokoll wird dann modifiziert nach 16-Bits. (So ist der Toddler ein zu stellen auf 16-Bits für die Ansteuerung von kopfbewegten Scheinwerfern.)

Der Aufbau des DMX512-Signals
Das DMX512-Signal besteht aus einem sich wiederholenden Bitstrom, welcher wie folgt aufgebaut ist (Siehe auch untenstehende Figur):
Der Anfang des Bitstroms wird dadurch markiert, daß während 88[us] eine ‘0’ gesendet wird. Diese Markierung im DMX-Signal wird “break” (=Bruchgrenze) genannt.
Nach dem Break-Signal folgt ein sogenanntes “Startbyte”. Dieses Startbyte bestimmt das Ziel der hiernach folgenden Bytes. Für die Dimmer besteht das Startbyte aus acht ‘0-en’. Das Startbyte erweitert die Möglichkeiten des DMX512-Protokolls.
Nach dem Startbyte folgen maximal 512 Bytes mit Informationen für die Steuerkanäle. Die Folgenummer der Bytes bestimmt die Kanalnummer, für die die Information bestimmt ist.

Startbits, Stoppbits und Date-frame
Im Datenfluß der ‘0-en’ und ‘1-en’ sind die separaten Bytes durch die folgenden Verabredungen zu unterscheiden:
· Ein Byte wird vorausgegangen durch eine ‘0’: diese wird “Startbit” genannt
· Ein Byte wird beendet durch zwei ‘1-en’: diese werden “Stoppbits” genannt
· Beim Empfang des Startbits werden immer elf Bits “gelesen”: diese elf Bits formen das Dateiformat (= Date-frame)
Die Sendung eines Dateiformats dauert 44[us]. Die Zeit zwischen der Sendung der aufeinanderfolgenden Bytes und Breaks ist, in bestimmten Grenzen, willkürlich. DMX512 wird darum ein asynchrones Datenprotokoll genannt.

DMX Verkabelung

• Es entstehen Wellen: Ein Niveauwechsel manifestiert sich nicht direkt überall auf dem Kabel.
• Es entsteht Signalverzerrung durch Wellenreflexion bei Kabelübergängen. Übergänge sind: angeschlossene Empfänger, Steckverbinder, und das Ende des Kabels.
• Es entsteht Signalverzerrung durch die, von der Frequenz abhängigen, Signallaufzeit. Dies begrenzt die Kabellänge.
• Die Induktionseigenschaften und die Kapazität des Kabels treten in den Vordergrund. Ein Maß für diese Eigenschaften ist der sogenannte charakteristische Widerstand (Wellenwiderstand) des Kabels. Dieser bestimmt den Widerstand nötig für den Kabelendverschluß.

Welches Kabel?
DMX512 enthält die elektrischen Spezifizierungen des Industriellen RS-485 Datenprotokolls. RS-485 ist eine symmetrische Spannungssteuerung: sowohl das Signal als auch die Inversion davon, hinsichtlich “common” (= Referenz), werden übertragen. Dazu holt ein Empfänger die Information aus der Differenz dieser zwei Signale. Störung, in beiden Signalen vorhanden, fällt so weg. Dies erhöht die Betriebssicherheit. Ein abgeschirmtes Kabel mit einem verseilten Aderpaar ist notwendig. Der Wellenwiderstand muß ungefähr 120[Ohm] sein. Das verseilte Aderpaar überträgt das Signal (markiert mit ‘+’) und seine Inversion (markiert mit ‘-’). Die Abschirmung wird benutzt als niederohmige Verbindung für die Signal-Referenz. Sie ist sehr wichtig für die Beherrschung der Spannung des “Common-mode” und für das EMC-Verhalten des Kabels. Ein geeignetes Kabel finden Sie unter: DMX-Kabel

Welche Steckverbinder und wie werden sie angeschlossen?
Wenn Steckverbinder benutzt werden, dann müssen es 5-Pol XLR Typen sein.
Pinne 1 = Signal-Referenz = Kabelabschirmung
Pinne 2 = Signal Inversion = ‘-’
Pinne 3 = Signal = ‘+’
Pinne 4 = Optional (z.B. Rückmeldung)
Pinne 5 = Optional (z.B. Rückmeldung)

Wie lang darf das DMX-Kabel sein?
Die Länge des Steuerkabels wird beschränkt durch:
· Spannungsverluste in den Adern
· Signalverzerrung durch Laufzeitdifferenz für die Harmonischen, aus denen das Signal aufgebaut ist
· Die Verdrahtung im Empfänger und die Qualität der benutzten Steckverbinder
· Die Zahl der Empfänger, die über das Kabel angeschlossen sind
· die Spezifizierung des Senders und der Empfänger (EIA RS-485 Spezifizierung)
Wenn alle Regeln beachtet werden kann das Kabel 500[m] sein, bei ein oder zwei Empfängern und einem Aderdurchschnitt von 0,2[mm2]. Falls ein größerer Abstand überbrückt werden muß, muß ein “Repeater” eingesetzt werden. Bei mehreren Empfängern bestimmt die Qualität der Empfänger die maximale Länge des Kabels, wofür ein “Repeater” (=Bekrachtiger) eingesetzt werden muß.

Wie muß verkabelt werden?
Der Aufbau eines DMX-Netzes verdient besondere Aufmerksamkeit. Zur Vermeidung der Signalverzerrung durch Reflexionen folgendes:

• Das DMX-Kabel muß von Empfänger zu Empfänger gehen (= “daisy chain”).  Ein mit DMX steuerbares Gerät ist hierauf vorbereitet, mittels der XLR-Steckverbinder für DMX-In und DMX-Aus.
• Beim letzten Gerät muß der Kabelendverschluß stattfinden. Das bedeutet, daß zwischen ‘+’ und ’-’ ein Widerstand gesetzt werden muß, welcher gleich dem charakteristischen Widerstand des Kabels ist. Dies wird dardurch erreicht, daß in die DMX-Out Einbaubuchse ein Kabelstecker gesteckt wird, in dem sich ein Widerstand von 120[Ohm] befindet.
• Im angeschlossen Gerät darf die Verbindung vom XLR-Steckverbinder zum Empfangs-IC nicht länger sein als 30[cm].
• Wenn das Kabel vezweigt wird, muß ein aktiver “Splitter” (=Verzweiger) eingesetzt werden. ( PASS1-3 en  ISO2-4).

Ein störungsfreier Verlauf

• Berücksichtigen Sie obengenannte Verkabelungsregeln
• Achten Sie darauf, daß die Ausführung des Send- und/oder Empfangsteil in den Geräten galvanisch getrennt ist. Verbinden Sie also niemals die Abschirmung des Kabels mit dem Gehäuse oder der Sicherheitserdung. Nur so, haben die momentanen Differenzen im Potential der Sicherheitserdung keinen Effekt.
• Legen Sie Steuerkabel nicht in die Nähe der Netzkabel. Netzkabel können magnetische Felder erzeugen. Die Wirksamkeit der Kabel-Abschirmung ist für Magnetfelder mit niedriger Frequenz nihil. Für Felder mit hoher Frequenz hat die Abschirmung nur dann Effekt, wenn der Fabrikant der Geräte, den DMX-In- und DMX-Ausgang auf EMC verantwortete Weise durchgeführt hat.
• Achten Sie auf die Anwesenheit der CE-Markierung.