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DMX Switchpack

Das hier vorgestellte DMX Switchpack mit 1-8 Kanälen kann sowohl einphasig als auch dreiphasig betrieben werden. Dabei dürfen pro Kanal max. 3kW angeschlossen werden. Eine Übertemperaturabschaltung verhindert dabei Schäden durch evtl. mangelhafte Kühlung. Durch seine minimalistische Bauweise ist es kaum totzukriegen und günstig nachzubauen.

Ein DMX Switchpack besteht aus folgenden Modulen:

1    DMX Transceiver
1-8 Lastteile

Rev. 3.01

DMX-Transceiver (Rev. 3.01)

Mit diesem Modul können DMX-Daten sowohl empfangen als auch gesendet werden. Obwohl die Schaltung recht einfach wirkt, empfehle ich den kompletten Selbstbau nur Hobbyelektronikern mit etwas Erfahrung.

Diese Schaltung ist durch die vollständige Anbindung des RS485-Wandlers für eine bidirektionale Kommunikation (RDM nach ANSI E1.20 oder proprietär) geeignet. Dieses Feature wurde bislang jedoch nur in sehr wenigen kostspieligen Geräten implementiert.

Da ein Lochraster-Drahtverhau für diese Schaltung zu unzuverlässig ist, sollte die Platine möglichst  übernommen werden. (Nähere Informationen finden Sie unter 'Resources'.) Wer nicht selbst ätzen möchte, kann eine fertige Platine in Industriequalität bei Embedded Projects erstehen.

 

DMX-Transceiver SchaltungBauteile

  IC1
  IC2
  IC3
  B1 
  LED1
  LED2
  R1
  R2,3,4
  C1,2
  C7
  C5,6
  SW1
  Q1
  Anschlüsse
ATmega8515-16PU (sockeln!)
75176B (sockeln!)
7805
Gleichrichter (rund)
LED 5mm rot
LED 5mm grün
10k (PT10-S)
390 Ohm
27pF
100nF
100µF
DIP-Schalter (10fach)
8MHz (HC49)
Stiftleiste einreihig
 

Die Bauteilkosten für einen Transceiver liegen zwischen 6,50€ und 9,50€.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wie man sieht, ist die Schaltung äußerst simpel. Die gesamte Ansteuerung erfolgt per Firmware innerhalb der MCU (IC1). Diese wird über den "ISP"-Port auf IC1 übertragen. Die Startadresse und besondere Optionen (falls vorhanden) stellt man über ADR ein. Die Leuchtdioden dienen als Statusanzeigen. Die Bauteile rund um IC3 sorgen  für eine glatte Betriebsspannung von 5V. Q1 und C1,2 werden für die Betriebsfrequenz von 8MHz benötigt. IC2 ist der RS485-Wandler, der der MCU die Kommunikation mit der Außenwelt ermöglicht. Über Spare können verschiedene Funktionsarten der Firmware fest gejumpert werden. Über A-Input kann ein analoger Schwellwert (z.B. zur Temperaturmessung) eingelesen werden.

An AC1&2 wird die Betriebsspannung von 9-12V ac oder dc angeschlossen. Die Versorgung sollte schon ein paar Watt haben, um sämtliche Module zuverlässig versorgen zu können.

Layout (48 * 76 mm^2)

Bestückung

Die Verbindung des Transceivers mit dem DMX-Bus erfolgt gemäß der nächsten Grafik:

 

Eine Anleitung zum Programmieren und zur Quarzselektion des AVRs finden Sie unter 'Resources'.

Nach dem Anpassen der fuse bits sollte die Switchpack-Firmware auf den DMX-Transceiver übertragen werden. Dieses Programm wertet die nächsten acht Kanäle nach der Startadresse aus und zündet die Triacs, falls der jeweilige Kanal einen Wert >127 hat. (Das entspricht 50%.) Falls notwendig lässt sich der Output durch Jumpern von Spare1 invertieren.

1Ch-Switch

Lastteile

In Kooperation mit dem paforum wurde dieser nulldurchgangs-gesteuerte Schalter für ohmsche und induktive Lasten bis 25A/250Vac entwickelt. Die Steuerspannung liegt zwischen 5V und 10V DC. Er sollte somit bestens zum Schalten von Transformatoren, Motoren und Lampen geeignet sein. Auf Grund der ZC-Detection gibt es praktisch keinerlei Netzeinstreuungen.

Alternativ zu diesen Modulen bieten sich auch "solid state relays" mit integrierter ZC-Detection an. 

Schaltung

Bauteile für ein Switchmodul

OK1
T1
R1
R2
R3
R4
R5-S
C1-D
C2
OUT
MOC3041
TIC2XX
470Ω
360Ώ
Drahtbrücke
39Ώ / 0,5W
330Ώ
weglassen
10nF / 630Vdc (MKS4, RM7,5)
6.35mm Flachstecker Print

Liegt ein Signal an der LED des Optotriacs an, schaltet dieser  im nächsten Nulldurchgang der Netzspannung durch und zündet über R2 den Triac. R5-S dient nach Teccor zur Gate-Terminierung. R4 und C2 bilden einen Filter, falls induktive Lasten  betrieben werden sollen (Snubber-Network). Insgesamt ist die Schaltung sehr billig (ca. 1,50€) und kaum totzukriegen...

Über den Kühlkörper wird das Modul mit Netzspannung versorgt. Dadurch können viele Module ohne große Verkabelung versorgt werden.(Man verbindet den isoliert  und berührungssicher montierten Kühlkörper mit dem Netz und dieser versorgt über den Kontakt zum Triac die Lastteile mit Strom.) So kann die gesamte Anlage ohne große Verkabelung zentral versorgt werden. In mehrphasigen Systemen wird der Kühlstrang mit dem Nulleiter verbunden.

Da die meisten Controller eine Spannung lieber nach GND ziehen als selbst Strom zu liefern, wird + durchgeschleift und - geschaltet. Vcc (+) sollte 5V sein. Bei 12V ist R1 zu verdoppeln.

Ich habe für die Lastteile meiner Dimmer- und Switchpack eine Kombi-Platine für vier Kanäle mit integrierter ZC-Detection geroutet. Sollten weniger Kanäle auf einer Platine benötigt werden, kann die Platine auf die benötigte Anzahl abgelängt und die ZC-Detection entfernt werden. Die Lastteile für Dimmer- und Switchpacks unterscheiden sich in der Bestückung der Platine.

Als Designvorlage diente mir ein Datasheet von Motorola - dem Hersteller des MOC3041.

Layout

Bestückung

Temperaturschutz

Im Zuge der Lastteilverstärkung wurde ein Überhitzungsschutz notwendig, um durch einen Shutdown der Lastteile eine Schädigung von Komponenten zu verhindern. Hierfür bilden ein NTC und der Trimmer R1 einen Spannungsteiler, der - falls sein Wert 1.25V unterschreitet - den Shutdown auslöst. Ich wählte bei mir für den Spannungsteiler folgende Kombination:

 R1
 NTC
 10k (PT10-S)
 6,8k @20°C

Zur Kalibrierung sollte der NTC zunächst auf die gewünschte Schwelltemperatur (45°C - 75°C) erhitzt werden. Anschließend wird zunächst R1 auf den rechten Anschlag eingestellt (voll aufgedreht) und danach langsam zurückgedreht, bis die rote LED aufleuchtet und das Pack abschaltet.

Auch bei Rev. 3.0-Packs kann R1 nachgerüstet werden, indem man das rechte Bein des neuen Trimmers entfernt und die beiden anderen in eine Reihe biegt. Nun kann er einfach gegen C4 ausgetauscht werden.

Stand Alone Mode

Durch Einschalten von DIP10 wird der Stand Alone Mode aktiviert. Folgende Einstellungen sind über die übrigen DIPs möglich:

DIP1-3  Programm
DIP5-8  Geschwindigkeit
DIP9  Blinken

Debugging

Beim Hochfahren sollte die ErrorLED leuchten. Ein normaler Betrieb wird durch Blinken der grünen LED angezeigt. Ein Fehler wird durch Blinken der ErrorLED angezeigt:

Pattern Fehler Lösung
Blinken Es liegt keinerlei Signal am Transceiver an. Transceiver mit DMX-Bus verbinden.
Doppelblinken Das Signal wird nicht als DMX erkannt.
Es werden nicht alle benötigten Kanäle empfangen.
D+ und D- am DMX-Anschluss vertauschen.
Mehr Kanäle senden oder kleinere Startadresse wählen.
konstant an Übertemperatur abkühlen lassen. Ggf. bessere Kühlung vorsehen.
Temperaturschutz und A-In bestücken.