DMX Lichttechnik – Teil 2

DMX steht für Digital Multiplex und bezeichnet ein digitales Steuerprotokoll, welches in der Bühnen- und Veranstaltungstechnik für die Ansteuerung der Lichttechnik verwendet wird. Die ursprüngliche Verwendung bezog sich ausschließlich auf Lichtkreise von Dimmern. Mittlerweile werden jedoch viele weitere Geräte der Bühnen- und Effektbeleuchtung durch DMX angesteuert. Zu diesen zählen zum Beispiel Farbwechsler, Scanner, Moving Heads und Stroboskope. Von der DMX Lichttechnik gibt es mehrere alte Versionen – DMX512 und DMX-512/1990. Die aktuellste Version ist DMX-512-A.

Veränderung durch DMX

Vor dem Einsatz von DMX war es notwendig, jedes Gerät mit einem einzelnen Kabel anzusteuern. Als noch keine Multifunktionsscheinwerfer eingesetzt wurden, stellte das kein Problem bei der Umsetzung dar, da jedes Gerät auch nur einen Kanal verwendete. Durch den Fortschritt der Technik benötigten einige Scheinwerfer nun aber mehrere Kanäle zur Ansteuerung, was einen großen Verkabelungsaufwand und einige weitere Probleme wie Anfälligkeiten des Systems mit sich brachten. Aus diesem Grund wurde das DMX eingeführt. Somit kann die große Kanalanzahl einiger Geräte optimal abgedeckt werden. Erzeugt werden die DMX-Signale in der Regel von einem Lichtmischpult. Jedoch gibt es des Weiteren auch noch Lichtsteuerungs-Software, mit deren Hilfe DMX über spezielle Rechnerschnittstellen ausgegeben werden kann. Solche Schnittstellen sind DMX-Einbaukarten oder USB-DMX-Geräte.

Elektrische Daten von DMX

Die DMX Lichttechnik basiert auf den Schnittstellen-Standard RS-485. Verwendet wird ein symmetrisches Übertragungsverfahren, um so die Störung der Signale auch bei längeren Übertragungswegen innerhalb des Toleranzbereiches zu halten. Dies ist möglich, da sich externe Störungen auf beide Datenleitungen gleichmäßig auswirken und am Empfänger nur die Pegeldifferenz und nicht das Pegelniveau ausgewertet wird. Die verwendeten differenziellen Pegel liegen zwischen ±1,5 V und ±5 V. Die zu tolerierende Gleichtaktspannung befindet sich im Bereich von -7 V und +12 V.

Verbindungsstecker bei DMX

Für die Verbindung der DMX Lichttechnik werden fünfpolige XLR-Stecker empfohlen. Häufig werden jedoch aufgrund des geringeren Preises lediglich die dreipoligen Stecker verwendet. Da das freie Kontaktpaar (Pol 4 und 5) für andere Aufgaben vorgesehen ist, stellt die Verwendung der dreipoligen Stecker somit auch kein Problem dar. Das Besondere an DMX ist, dass sich am Sender eine Buchse und beim Empfänger ein Stecker befindet. Durch diese Maßnahme ist der Ausgang auch gegen Kurzschlüsse bei Berührungen mit Metallteilen geschützt.

Die Datenübertragung bei DMX

Die Daten werden über eine asynchrone serielle Schnittstelle übertragen. Diese wird von einem Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART) gesteuert. Der Datenframe ist fest vorgegeben und besteht aus 8 Datenbits, keinem Paritätsbit, 2 Stoppbits und einer Symbolrate von 250 kBaud. Diese vorgegebenen Parameter führen dazu, dass ein Bit somit 4 µs lang ist.

Der Einfluss des UART

Aufgrund der Verwendung des UART ist die Datenübertragung bei DMX byteorientiert. Das heißt, dass der Ruhestand des Busses, der mit der logischen 1 versehen ist, durch das Startbit mit der logischen 0 unterbrochen wird. Nach der Übertragung befindet sich der Bus wieder im Ruhezustand, sodass bei Bedarf anschließend das nächste Byte übertragen werden kann.

Ablauf der Datenübertragung

Der erste Abschnitt eines DMX-Paketes wird „Break“ genannt. Dieser beginnt mit mindestens einem 88 µs niedrigem Pegel und steht für die logische 0. Der Vorteil des „Break“ ist die dadurch einfache Erkennung des Paketanfangs, da jeder handelsübliche UART den „Break“ als ungültiges Datenbyte meldet. Nach dem „Break“ folgt „Mark after Break“. Dieser Teil besitzt einen mindestens 8 µs hohen Pegel und ist eine logische 1. Die Mark-Zeit dient dazu, dass sich auch langsam getaktete Controller darauf einstellen können, dass ein neues DMX-Paket übertragen wird. Anschließend werden alle weiteren Parameter übertragen, beginnend mit dem Startbyte mit dem Wert 0. Auf dieses folgen die Kanalbytes. Dabei wird mit dem Wert des Kanals 1 gestartet. Daraufhin folgen alle restlichen Kanalbytes, wobei alle 512 Kanalbytes übertragen werden können, aber nicht müssen. Wird die Datenübertragung zwischendurch unterbrochen, so kann sie nur durch das Senden eines neuen DMX-Paketes wiederaufgenommen werden.

Der Wert des Startbytes

Neben dem Wert 0 kann das Startbyte auch jeglichen anderen Wert zwischen 1 und 255 annehmen. Diese Pakete werden jedoch vom Empfänger ignoriert. Durch diese Maßnahme besteht am DMX-Bus die Möglichkeit, RDM Anfragen zu stellen oder neue Software in die Geräte zu laden. Jedoch wird diese Funktion nicht bei allen Anwendungen tatsächlich genutzt. Das liegt daran, da es auf dem Markt auch DMX-Geräte gibt, die die Startbytes ignorieren und somit auch die Kanalbytes der Pakete auslesen, deren Startbyte ungleich 0 ist.

Die Übertragung serieller Datenströme

Außer der üblichen Datenübertragung besteht auf einzelnen Kanälen auch die Möglichkeit, serielle Datenströme zu übertragen. Dies wird zum Beispiel bei Lauftextdisplays verwendet. Um diese Übertragung nutzen zu können, wird jedoch meist eine direkte Verbindung zwischen dem Eingabecontroller und dem Gerät vorausgesetzt. Somit werden die Signale nicht durch Umwandlungen oder Verrechnungen unterbrochen.