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DMX LED-Matrix

25ch TestsetupDie Matrix wurde entwickelt für Installationen, in denen sehr viele PAM-Kanäle benötigt werden. Typische Beispiele sind hierfür Displays aus LEDs oder NV-Halogenbrennern und komplexe RGB-Lichtobjekte.

Um Treiber, Leitungen und Ports zu sparen werden die Outputs der Matrix gemultiplext. Dies bedeutet, dass jeweils für eine kurze Zeit nur eine Zeile aktiv ist, bevor zur nächsten gewechselt wird. Der Betriebsstrom der LEDs kann deshalb gesteigert werden, bis die gewohnte Helligkeit erreicht ist oder der 'max. pulse current' erreicht ist.

Um verschiedensten Anforderungen gerecht zu werden, lässt sich die Matrix in zwei Modi betreiben: Matrix-Micro und Full-Matrix. Neben einer dieser Extensions wird ein DMX-Transceiver benötigt.

 

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 erfolgreicher Umstellung der Clock-Source auf den externen Quarz kann nun die Matrix-Firmware auf den DMX-Transceiver übertragen werden. Dieses Programm wertet die nächsten 24 bzw. 64 Kanäle nach der Startadresse aus.

Matrix-Micro

Ist der ZC-Eingang des Transceivers offen, arbeitet er als Matrix-Micro. Hierbei werden 3*8Kanäle ausgegeben und der Duty-Cycle der einzelnen Zeile ist mit 1/3 noch relativ hoch, so dass der Strom nur leicht gesteigert werden braucht. Bitte beachten Sie, dass die Pins eines AVRs max. 40mA liefern können - sollte dies nicht ausreichen, können Source-Treiber (z.B.: UDN2981) eingesetzt werden.

Die obige Schaltung ist ein Beispiel für eine 2*2-Matrix. Es können natürlich anstatt der Transistoren auch Treiber-ICs oder LL-MosFets eingesetzt werden.

 

Full-Matrix

Ist der ZC-Eingang auf GND gejumpert (mittlerer Pin mit dem zur Drahtbrücke verbinden), arbeitet der Transceiver als Full-Matrix und gibt 8*8 Kanäle aus. Der Duty-Cycle beträgt dementsprechend 1/8.

Die obige Schaltung ist ein Beispiel für eine 2*2-Matrix. Über ein Schieberegister (IC2) wird die jeweilige Zeile der Matrix gewählt.  IC1 wird benötigt, um auch Ströme bis zu 500mA schalten zu können. (Spare3 wird derzeit nicht benötigt.)

Im Multiplexbetrieb darf der Strom für die LEDs erhöht werden. Da die Pins eines AVRs max. 40mA liefern können und ich auf ein Sourcetreiber-IC (z.B.: UDN2981) verzichten wollte, wurden die Widerstände auf 35mA berechnet. (Falls die maximale Helligkeit benötigt wird, kann man immer noch einen Sourcetreiber vorschalten...)

Debugging

Beim Hochfahren sollte die ErrorLED leuchten. Die Änderung von relevanten DMX-Kanälen wird durch ein Blinken der grünen LED indiziert. 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.