Elektor

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ter die Lampen und allerlei Sonder-
funktionen elektronisch steuern. Das
Protokoll und die Hardware von
DMX-512 ist so simpel aufgebaut, daß
es im Prinzip auch Laien anwenden
können, sei es die Amateur-Rockband,
der Betreiber einer Kleinkunstbühne
oder sogar der Hobbyelektroniker im
Partykeller.

V

O N A N A L O G

N A C H D I G I T A L
Als man auf einer Bühne für jeden
Steuerkanal einer Beleuchtungsanlage
noch ein analoges Signal gebrauchte,
war für jede Funktion ein separates
Kabel oder ein Paar Adern nötig. Das
System besaß eine Reihe von Plus-
punkten: Es gab eine international

übliche Norm, die lineare Steuerspan-
nungen von 0...+10 V vorsah, der Auf-
bau war einfach zu durchschauen, es
war preiswert, zuverlässig, arbeitete
sicher mit Niederspannungen und
konnte mit einem simplen Multimeter
überprüft werden. Die Nachteile aber
waren unübersehbar, und zwar in
Form von dicken Kabelbäumen sowie
einer Inflation von Geräten, die im
Bühnen- und zum Teil auch im
Zuschauerbereich untergebracht wer-
den mußten. Mit Zunahme der tech-
nischen Möglichkeiten – moderne Pro-
jektoren besitzen bis zu 27 Steuer-
kanäle – wurde zudem das Protokoll
immer komplizierter und die Kabel-
bäume dicker.
Damit schlug die Stunde eines neuen,
moderneren (das heißt digitalen) Steu-

Waren früher viele Menschen

nötig, um die Bühne eines

Theaters effektvoll zu beleuch-

ten, so übernimmt heutzutage

diese Aufgabe ein Computer.

Mit Hilfe des sogenannten

DMX-512-Protokolls steuert eine

Software die Scheinwerfer

sowie zahlreiche Zusatzfunktio-

nen wie Farbfilter oder Dimmer.

An ein einfaches Interface-

Kabel können maximal 512

Beleuchtungsgeräte ange-

schlossen und individuell ange-

sprochen werden. Eine interes-

sante Technik, die dieser Artikel

näher beleuchten soll.

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DMX-512

Steuersystem für Bühnenbeleuchtung

Wer erinnert sich nicht an den Beruf
des Beleuchters? Um eine große
Bühne adäquat auszuleuchten, muß-
ten früher eine Vielzahl großer Thea-
terscheinwerfer, ausgestattet mit Blen-
den- und Filtervorsätzen, von Beleuch-
tern bedient werden. In der Zeit der
knappen Kassen, in der besonders
Theater und Opernbühnen über (zu)
niedrige Budgets klagen, hilft ein com-
putergesteuertes Beleuchtungssystem,
Personalkosten zu sparen. Ob man
dies wegen des Verlusts von Arbeits-
plätzen bedauert oder nicht, in ein
modernes Theater gehört zweifellos
das DMX-512-System, ein einfaches,
aber sehr effektives und international
akzeptiertes Protokoll zur Steuerung
von Beleuchtungsanlagen. Über ein
einfaches Netzwerk kann der Compu-

ersystems mit der Bezeichnung DMX-
512, das vom USITT (United States
Institute for Theatre Technology) vor
etwa zehn Jahren als Norm eingeführt
wurde. Dieses sehr einfache, doch
ungeheuer leistungsfähige Protokoll
kann maximal 512 Funktionen an
einer Zweidrahtleitung steuern. In der
Praxis ist aufgrund der Hardware-
Konfiguration die Zahl der ange-
schlossenen Geräte auf 32 beschränkt,
durch die Steuerung mehrerer Funk-
tionen an einem Gerät wird ein Groß-
teil der Kapazität von DMX-512
genutzt. Und wer trotz allem mehr als
32 Geräte anschließen will, kann dies
mit Hilfe eines Signalboosters für digi-
tale Signale auch tun.
Zwar ist DMX-512 keine neue Erfin-
dung, aber für viele (potentielle)
Anwender technisches Neuland. Es
lohnt sich also, eine Expedition in
diese terra incognita zu wagen, zumal
wir am Vorabend einer technischen
Weiterentwicklung, der Einführung
des DMX-B-Systems stehen. Doch
keine Angst, die neue Norm ist rück-
wärtskompatibel, will sagen, alle älte-
ren Geräte funktionieren wie gewohnt
weiter.

E

I N E I N F A C H E R

,

A B E R P R A K T I K A B L E R

A

N S A T Z

Der Standard für die Übertragung von
DMX-512 (Digital MultipleX für 512
Funktionen) wurde zuletzt im August
1990 modifiziert und ist offiziell in
einem Normblatt der USITT festgelegt.
Als Interface nutzt die DMX-512-Norm
den weit verbreiteten RS485-Interface-
Standard, der für seine Störsicherheit
bekannt ist. Der elektronische Aufbau
dieses Interfaces dürfte Ihnen als Elek-
tor-Lesern nicht unbekannt sein. Bild
1 zeigt eine DMX-Verbindung zwi-
schen Sender und Empfänger. Beide
Geräte verwenden den gleichen Trei-
ber, einen 75176. Die Kommunikation
vollzieht sich über eine symmetrisch
angesteuerte Zweidrahtleitung.
Die Daten werden asynchron seriell
über das Adernpaar verschickt. Alle
Einstellungen erfolgen sequentiell, also
erst die Werte für Dimmer 1, dann für
Dimmer 2 und so weiter für alle ange-
schlossenen Dimmer bis maximal 512.
Auf einen Reset-Impuls folgt ein Mark-
Signal, das den Beginn der Sequenz
ankündigt. Das Mark-Signal muß min-
destens 8 µs lang sein. Nur einige
Systeme, markiert mit DMX-512/1990
(4

µs), erkennen auch den 4 µs langen

Mark-nach-break-Impuls.
Der Beginn einer Sequenz, eines Clu-
sters von Bytes, wird von einem Reset-
Impuls mit anschließendem Startbyte
eingeleitet. Danach erscheint die Hel-
ligkeitsinformation für den ersten
Dimmer in Form eines acht Bit breiten
Werts im Bereich 0...255 (00

H

...FF

H

) auf

der Leitung. Was der Dimmer mit die-
sem relativen Wert anfängt, geht auf
seine Kappe. So kann ein Geräteher-
steller den Dimmer mit einer Regel-
kurve ausstatten und ein nichtlineares
Reagieren des Scheinwerfers errei-
chen. Bei Lampen, die schnell schalten
müssen, kann der DMX-Kode auch ein
vorgesetztes Diaphragma, einen
Lamellenschirm öffnen oder schließen.
Jeder DMX-512-Befehl besteht aus
einem Startbit, acht Datenbits und
zwei Stoppbits. Diese insgesamt elf
Bits bilden einen Rahmen (frame). Im

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Elektor

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V

CC

V

CC

V

CC

DMXIN

DMXOUT

DMX

DMX

980013 - 11

75176

IC2

DE

RE

5

8

7

6

4

1

3

2

D

R

75176

IC1

DE

RE

5

8

7

6

4

1

3

2

D

R

Sender

Empfänger

1

Bild 1. Der elementare Aufbau
eines Senders und Empfängers
des DMX-512-Systems. Beide
benutzen einen Standard-
RS485-Treiber 75176, der für
wenig Geld im Fachhandel
erhältlich ist.

1

3

3

4

8

2

5

6

7

RESET

START BYTE

CHANNEL

1

CHANNEL

2

CHANNEL

512

980013 - 12

Bild 2. Das Timing-Diagramm
zeigt die maximale Länge eines
Datenblocks (Sequenz). Damit
werden 512 Lampen/Dimmer in
einem Aufwasch gesteuert. Die
Wiederholfrequenz beträgt gut
44 Hz.

Nr.

Bezeichnung

Min.

Typ.

Max.

Einheit

1

Reset

88

88

µs

2

Mark

8µ

-

1 s

3

Frame

43,12

44,0

44,48

µs

4

Startbit

3,92

4,0

4,08

µs

5

LSB

3,92

4,0

4,08

µs

6

MSB

3,92

4,0

4,08

µs

7

Stoppbit

3,92

4,0

4,08

µs

8

Mark (zwischen Rahmen)

0

0

1.00

s

9

Mark (zwischen Sequenzen)

0

0

1.00

s

2

Terminator, selbstgemacht

Terminatoren oder Abschlußimpe-
danzen sind für ein korrekt funktio-
nierendes DMX-512-System genau
so wichtig wie wegen ihrer geringen
Baugröße schnell verloren. Wer
einen Lötkolben bedienen kann, ist
leicht in der Lage, einen Terminator
selbst anzufertigen. Man nehme
einen passenden XLR-Stecker,
schraube die Kappe ab und löte
zwischen Pin 2 und Pin 3 einen 120-

Ω

-Widerstand. Anschließend die

Kappe wieder aufgesetzt und fertig
ist der Terminator!

Ruhezustand liegt die Kommunikati-
onsleitung auf hohem Pegel (mark),
das aktive Niveau ist Low (break oder
space). Das Break-Signal selbst dauert
mindestens 88 µs, eine Zeitspanne, die
mit der Dauer zweier Frames überein-
stimmt. Das System erkennt das Break
als Reset-Signal und bricht alle laufen-
den Aktionen ab.
Der folgende Schritt ist das Versenden
von n+1 Rahmen, die jeweils eine Ein-
stellung für einen der angeschlossen
Dimmer enthalten. Der erste Rahmen,
der verschickt wird, ist das Startbyte,
das den Beginn der Reihe von Befeh-
len ankündigt. Es hat den festen Wert
00

H

, der angibt, daß alle folgenden

Befehle an Dimmer gerichtet sind.
Dank dieses Startkodes können in
Zukunft Protokolle hinzugefügt wer-
den, die einen anderen Startkode besit-

zen, um andere Bühnengeräte anzu-
sprechen. Die angeschlossenen Dim-
mer reagieren dann nicht, wenn die
Kommunikation mit einem anderen
Startkode als 00

H

beginnt.

W

E N I G E R I S T M E H R

Wie mehrfach betont, steuert der
DMX-512-Kode maximal 512 Dimmer.
Eine Mindestzahl ist aber nicht vorge-
schrieben. Nachdem der letzte Dim-
mer seine Daten empfangen hat,
begibt sich die Datenleitung in Ruhe-
position (mark) und die Kommunika-
tion kommt zu einem Ende. Das fol-
gende Reset-Signal signalisiert eine
erneute Übertragung von Parametern.
Damit zwei aufeinanderfolgende
Sequenzen sicher voneinander
getrennt werden, ist zwischen ihnen

eine Pause von mindestens 1196 µs
notwendig.
Die Datenrate beträgt bei DMX-512 auf
den ersten Blick hohe 250 kbit/s. Ein
Bit dauert 4 µs, so daß ein kompletter
Befehl inklusive Start- und Stoppbits

60

Elektor

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4

Bild 4. Um einen Eindruck von
der Leistungsfähigkeit des
DMX-Systems zu erhalten,
kann man eine Demo von der
Webseite http://www.fpfltd.com
herunterladen.

Bild 5. Der Control-Raum, von
dem der Lichttechniker aus
die Beleuchtungsanlage steu-
ert, sieht aus wie eine Compu-
terzentrale.

980013 - 13

R2

120

Ω

R1

120

Ω

LTC490

IC1

6

5

3

2

D

R

7

8

DMX

DMX

DMX

DMX

3

Bild 3. Bei sehr langen Verbin-
dungen kann es notwendig sein,
einfach aufgebaute Zwi-
schenverstärker, sogenannte
Busrepeater zu installieren.

5

44 µs mit Beschlag belegt. Im Timing-
Diagramm in Bild 2 ist die komplette
Sequenz mit 512 Bytes eingetragen,
der Datenstrom, der notwendig ist,
um die Höchstzahl von Dimmern zu
steuern. Zählt man alles zusammen,
stellt man eine Zeitspanne von 22.668

µs fest, was eine Wiederholfrequenz
von nur 44,1 Hz ergibt. Man sieht
deutlich, daß bei hoher Systemausla-
stung der Geschwindigkeit Grenzen
gesetzt sind.
Die DMX-Verbindung ist so spezifi-
ziert, daß 32 Geräte gleichzeitig am
Bus angeschlossen werden können.
Eine Beschränkung der Anzahl der
Adressen eines Gerätes ist allerdings
nicht gegeben.

D

I E

E

L E K T R O N I K

U N T E R D E R

L

U P E

Die Leitungen einer DMX-512-Verbin-
dung führen ein Rechtecksignal mit
einer Frequenz von maximal 250 kHz,
das auch relevante Frequenzanteile bis
etwa 2,5 MHz umfaßt. Die alte “ana-
loge” Verkabelung mit Simpel-Steckern
ist nicht in der Lage, diese Daten
störungsfrei zu übertragen. Mehr denn
je muß der Lichttechniker beim DMX-
512-System auf geeignete Kabel mit
korrekten Abschlüssen achten.

Das RS485–Interface-
System, auf dem die
Kommunikation
basiert, ist eine Weiter-
entwicklung des älte-
ren RS422-Standards. Die Verbesse-
rungen berücksichtigen, daß mehrere
Anschlüsse an einem Bus möglich sind
und erlauben gleichzeitig den Einsatz
mehrerer Master, wovon allerdings
DMX-512 keinen Gebrauch macht.
Obwohl RS485 die Buslänge
beschränkt, dürften in der Praxis eine
maximale Länge von etwa 1 km völlig
ausreichend sein. Der Busabschluß, das
letzte angeschlossene Gerät, muß eine
Impedanz von 120

Ω

aufweisen. Für

extreme Entfernungen setzt man soge-
nannte Busrepeater ein, eine Art Zwi-
schenverstärker, wie es in Bild 3 zu
sehen ist. Ein- und Ausgang der Schal-
tung schließt je ein 120-

Ω

-Widerstand

ab. Die DMX-512 sieht übrigens keine
galvanischen Trennungen vor.
Wichtig ist, daß der Treiber mit Signal-
spannungen zwischen 1,5 V und 5 V
bei Common-Mode-Spannungen zwi-
schen –7 V und +15 V umgehen kann.
Der Leckstrom eines Ausgangs darf
100 µA nicht überschreiten. Die Aus-
gangsimpedanz der Empfänger sollten
höher als 12 k

Ω

sein, die Belastung am

Ausgang höchstens 60

Ω

betragen. Der

Kurzschlußstrom nach Masse ist auf
150 mA, der zur +12-V-Leitung auf 250
mA spezifiziert.

(980013)rg

Die Informationen dieses Artikels basieren
auf einer Internet-Publikation von Sound-
light (http://www.soundlight.de/tech-
tips/dmx512/dmx512.htm). Die Fotos
wurden in der Stopera in Amsterdam auf-
genommen, die auch DMX-512 nutzt.

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Elektor

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Bild 6. Moderne Theaterlampen besit-
zen manchmal mehr als 25 Funktio-
nen. Jede dieser Funktionen wird von
einer DMX-Adresse gesteuert.

6

Steckerbelegungen

5poliger AXR-Stecker (XLR)
Pin Funktion
1

Masse (Abschirmung)

2

DMX-

3

DMX+

4

frei, optional mit DMX– verbunden

5

frei, optional mit DMX+ verbunden

3poliger AXR-Stecker (XLR)
Pin Funktion
1

Masse (Abschirmung)

2

DMX–

3

DMX+

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