DMX Switchpack

Das hier vorgestellte DMX Switchpack mit 1-8 Kanälen kann sowohl einphasig als auch mehrphasig betrieben werden. Dabei dürfen pro Kanal max. 2kW angeschlossen werden. Eine Übertemperaturabschaltung verhindert dabei Schäden durch evtl. mangelhafte Kühlung.

Wird an Stelle der Lastteile ein Schalttransistor Array (z.B. ULN2803A) angeschlossen, so können auch konventionelle Relais, DC-Motoren oder gar Magnetventile angesteuert werden.

Für den Betrieb des Switchpacks stehen wahlweise eine konventionelle DMX-Firmware als auch eine RDM-Firmware zur Verfügung.

Ein DMX Switchpack besteht aus folgenden Modulen:

1    DMX Transceiver
1-8 Lastteile

DMX-Transceiver (Rev. 3.2)

Mit diesem Modul können DMX-Daten sowohl empfangen als auch gesendet werden. Auf Grund des Mikrocontrollers sei Anfängern von einem Nachbau jedoch abgeraten.

Diese Schaltung ist durch die vollständige Anbindung des RS485-Wandlers für eine bidirektionale Kommunikation (z.B. RDM nach ANSI E1.20) geeignet.

Fertige Platinen in Industriequalität sind im Shop erhältlich.

Bauteile

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

Wie man sieht, ist die Schaltung äußerst simpel: Die 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 den Spannungsstabilisator IC3 sorgen für eine stabile Betriebsspannung von 5V. Q1 und C1,2 werden für die Betriebsfrequenz von 8MHz benötigt. Über den RS485-Wandler IC2 wird der MCU die Kommunikation mit der Außenwelt ermöglicht. Mit Hilfe von "Spare" können verschiedene Funktionsarten der Firmware fest gejumpert werden. Über A-Input kann ein analoger Schwellwert (z.B. zur Temperaturmessung) eingelesen werden.

An PWR wird eine Betriebsspannung zwischen 9Vdc und 12Vdc angeschlossen. Der DMX-Transceiver selbst benötigt <300mA. Bei der Dimensionierung der Spannungsversorgung sind alle angeschlossenen Verbraucher zu berücksichtigen.

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

Achtung: Pin 3 des XLR-Anschlusses wird mit dem mittleren Pin des Platinen-Steckverbinders verbunden!

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 Wert des jeweiligen Kanals mindestens 128 beträgt. (Das entspricht 50%.) Falls notwendig lässt sich der Output durch Jumpern von Spare1 invertieren.

Lastteile

Diese Schaltung wurde zum Schalten von ohmschen und induktiven Lasten bis 25A/250Vac entwickelt. Die Steuerspannung liegt zwischen 5V und 10V DC. Sie 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 LED1 R1 R2 R3 R4 C1 C2 OUT	MOC3041 TIC2XX LED 3mm 390Ω 360Ώ 470Ω 39Ώ / 0,5W 47nF / 630Vdc (MKS4 / RM7,5) 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. C2 und R4 bilden das Snubbernetwork des Triacs. Das Filter bestehend aus R3 und C1 wird für den Betrieb mit induktiven Lasten benötigt.

Ich habe für die Lastteile meiner Dimmer- und Switchpacks eine zweiseitige  Kombi-Platine für vier Kanäle mit integrierter Nulldurchgangserkennung (bei Switchpacks nicht benötigt) entworfen. Alternativ kann das einseitige Layout mit verringerter Leistung verwendet werden. Sollten weniger Kanäle benötigt werden, kann die Platine auf die benötigte Anzahl abgelängt werden. In den Lastteilen für Dimmer- und Switchpacks werden unterschiedliche Optotriacs eingesetzt!

Layout (112mm x 40mm; 300dpi)

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:

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.

Stand Alone Mode bei DMX Firmware

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

RDM Firmware

Der RDM-Betrieb wird über DIP10 aktiviert: In der Stellung ON werden DIP1 bis DIP8 als Teil der RDM-Geräteadresse verwendet. In der Stellung OFF werden DIP1 bis DIP9 wie gewohnt als DMX-Startadresse interpretiert.

RDM Parameter

Folgende Einstellungen lassen sich via RDM vornehmen:

Bei der Festlegung der Ausfallszene kann durch Setzen aller acht Kanäle auf 128 eine "signal hold"-Funktionalität eingestellt werden. Bei einem Wert von 0 wird der zugehörige Ausgang ausgeschaltet. Bei einem Wert von 255 wird der zugehörige Ausgang eingeschaltet.

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.