La xarxa DMX

Tots els dispositius, el controlador, els aparells d'il·luminació i el final de línia, estan connectats a la mateixa xarxa. L'estructura més bàsica de la xarxa es pot dibuixar com una línia continua, començant pel controlador DMX, passant per tots els aparells i acabant en un final de línia. Aquest tipus de connexió s'anomena Daisy-chain, ja que el senyal DMX es fa circular per tots els dispositius fins al final. Si aquesta línia supera una longitud determinada, 1.200 m o 32 aparells, cal incloure un amplificador-repetidor de senyal.

Xarxa DMX, arquitectura de línia bàsica. El final de línia, que no es mostra, s'hauria de connectar a l'últim aparell.

Es diu Daisy-chain o cadena margarida a un esquema de cablejat usat en enginyeria elèctrica i electrònica. És una successió d'enllaços, tal que un dispositiu A és connectat a un dispositiu B, el mateix dispositiu B a un dispositiu C, aquest dispositiu C a un dispositiu D, i així successivament. Les connexions no formen xarxes (en l'exemple anterior, el dispositiu C no pot ser directament connectat a la unitat A), i aquestes no fan retorn des de l'últim dispositiu al primer. La cadena margarida, es pot usar en fonts de potència, senyals analògiques, dades digitals, o en una combinació d'aquestes.

Si s'utilitza un Splitter, l'arquitectura de xarxa lineal que es mostra anteriorment canvia a una xarxa d'estrella. Un Splitter només copia el senyal, permetent augmentar el nombre de línies. Això és molt útil en algunes instal·lacions on, en cas contrari, s'hauria d'instal·lar molt més cablejat. Tanmateix, l'Splitter no crea un nou univers DMX, de manera que se segueixen aplicant les mateixes restriccions que en una instal·lació lineal. No hi ha restriccions sobre on o quants Splitters poden instal·lar-se.

Xarxa DMX amb un Splitter al centre. Arquitectura d'estrella.

La xarxa sense fils

El W-DMX (Wireless DMX) està dissenyat de manera que sigui compatible amb el DMX-512. El principal avantatge és la comunicació sense fils, que substitueix la connexió per cable. La transmissió sense fils és molt útil en espais on és complicat passar el cablejat entre dos o més punts.

Xarxa sense fils punt a punt.

Tal com mostra la imatge, el control d'il·luminació està connectat a un transmissor W-DMX (mitjançant una connexió DMX estàndard) i el receptor a l'altre costat està connectat als aparells d'il·luminació (de nou amb DMX). Podem anomenar-ho Xarxa Punt a Punt. El W-DMX només actua com a embolcall del senyal DMX.

De la mateixa manera, també es pot establir un mode d'operació de Xarxa Punt a Multipunt, tal com veiem en la següent imatge. La configuració és similar a l'anterior, però un segon receptor està rebent senyal pel mateix canal de ràdio. Ho podem considerar com un "Splitter DMX virtual", on el nombre de receptors no està limitat. Això significa que els aparells d'il·luminació es poden distribuir en l'espai sempre que estiguin a l'abast del senyal de ràdio.

Xarxa sense fils punt a multipunt.

Una tercera manera de funcionar del W-DMX és en el mode Multipunt a Multipunt. La imatge següent mostra el seu principi de funcionament, on es pot veure que simplement es dobla el mode d'operació Punt a Multipunt. En aquest mode de funcionament s'utilitzen dos controladors, el que significaria que dos universos DMX funcionen simultàniament, cosa que augmenta el nombre de canals disponibles en 512x2. D'altra banda, en aquesta configuració es pot constatar que el W-DMX només transmet els 512 canals de DMX de cada univers, i que no afegeix cap dada addicional.

Xarxa sense fils multipunt a multipunt.

El maquinari especialitzat del W-DMX està format per transmissors, receptors i repetidors. Els transmissors normalment es connecten al control d'il·luminació, que proporcionarà les dades en format DMX. Les dades es processen i es preparen per ser enviades als receptors i repetidors. Les dades rebudes pels receptors són reconstruïdes en dades DMX i, un cop fet això, s'envien als aparells d'il·luminació. Els repetidors són dispositius entremitjos que s'utilitzen per augmentar el rang de funcionament de W-DMX. D'aquesta manera, una xarxa W-DMX té una arquitectura d'estrella, tot i que en alguns casos, es pot reduir a una arquitectura lineal.

El cablejat per a la distribució de dades amb protocol DMX512

Segons l'estàndard TIA/EIA485 (anteriorment RS485) és una especificació per a la capa física d'una xarxa que utilitza la diferència de tensions entre dos cables per transmetre dades.

El RS-485 està dissenyat per ser un sistema equilibrat. Això significa que hi han dos cables, diferents de la terra, que s'utilitzen per transmetre el senyal. S'anomena equilibrat, perquè el senyal d'un cable és el contrari del senyal del segon cable. Dit d'una altra manera, si un cable transmet un alt, l'altre cable transmet un baix i viceversa. Tot i que l'RS-485 es pot transmetre mitjançant diversos tipus de suports, s'hauria d'utilitzar sempre amb cablejat que habitualment anomenem "parell trenat", que com el seu nom indica, és simplement un parell de cables de la mateixa longitud enrotllats junts.

Un sistema equilibrat utilitza dos cables, diferents de la terra, per transmetre les dades. Els senyals dels dos cables del sistema equilibrat són idealment oposats.

Els cables utilitzats per la transmissió de dades DMX512 són cables de baixa impedància, dissenyats específicament per transmetre senyals digitals de forma eficient amb una degradació mínima del senyal. Són cables de baixa capacitància (facultat d'un cos per emmagatzemar càrrega elèctrica), i amb una impedància d'entre 100 i 120 Ohms, que ajuda a mantenir la forma d'ona original del senyal de dades.

La impedància està determinada per les propietats físiques del cable, incloent-hi la secció del cable, el gruix del material aïllant i el tipus de protecció que utilitza. Una xarxa de distribució de dades hauria de tenir una impedància uniforme per minimitzar les reflexions del senyal que podrien causar errors amb les dades. Si el senyal es troba amb un canvi d'impedància al llarg del seu recorregut, part de l'energia elèctrica es reflecteix de nou a la font. La quantitat de reflexió depèn de la diferència de la impedància, però en general, com més gran sigui la diferència, major serà la reflexió. Quan es reflecteix el senyal de dades, aquesta interactua amb el senyal original i provoca cancel·lacions de fase.

A més de tenir una impedància característica de 120 ohms, el cable de dades ideal hauria de ser un cable de parell trenat amb un blindatge de làmina i un blindatge de trenes. Hauria de ser com a mínim de 24 AWG o més, per a tirades més llargues, per minimitzar la caiguda de tensió. 

El senyal de dades (+) i dades (-) creen el senyal DMX. La malla s'ha de connectar com a referència per evitar interferències. 

En un principi, en crear el codi digital DMX, s'havia plantejat usar cablejat DMX de quatre cables i malla, dos per enviar dades (Data 1 + i Data 1 -), i dos més per rebre dades (Data 2 + i Data 2 -), més la malla pel terra comú. Per això els connectors DMX tenen cinc pins. Més tard, es va establir el senyal com a unidireccional, de manera que les dades només s'enviaven en una direcció, per això només s'usaven dos cables vius i la malla. L'estàndard original DMX512 especificava l'ús de connectors XLR de 5 pins, tot i que aleshores només es feien servir tres dels cinc pins; els altres dos no estaven connectats. Per aquest motiu, els connectors XLR de 3 pins funcionaven perfectament tot i que no complien les especificacions. Diversos fabricants d'il·luminació automatitzada van utilitzar connectors XLR de 3 pins perquè eren més barats que els connectors de 5 pins i els cables XLR de 3 pins estaven més fàcilment disponibles a qualsevol botiga de música en forma de cables de micròfon. Però el nou estàndard DMX512, el DMX512-A, utilitza els pins 2 i 3 per a l'enllaç de dades primari i els pins 4 i 5 per a altres usos.

** Molta gent utilitza cables de micròfon estàndard per a transmetre el senyal digital DMX512. En alguns casos, el cable de micròfon pot funcionar, però els cables de micròfon tenen unes característiques elèctriques diferents. Els cables de micròfon tenen una impedància més baixa i una capacitància superior, de manera que aquests cables poden distorsionar els paquets DMX512 i es poden produir errors. Per tant, es recomana no utilitzar els cables de micròfon per transmetre el senyal DMX512. Un cable d'alta capacitància, com el cable de micròfon, distorsiona el senyal DMX512 convertint una ona quadrada en una ona de dents de serra. 

Les dades DMX512 amb cablejat CAT5

L'octubre del 2000, un grup de treball sobre protocols de control de l'entreteniment i l'associació tècnica (ESTA) va encarregar un estudi independent sobre la viabilitat d'utilitzar cables de categoria 5 de baix cost en lloc del cable de dades classificat EIA485. Després de recopilar i examinar les dades, van concloure que:

"En la majoria dels casos, es pot esperar que els cables de parell trenat no blindat (UTP) i el de parell trenat blindat (STP) CAT5 tinguin un comportament tan bo com un cable EIA485 per aplicacions DMX512" (vegeu https://tsp.esta.org/tsp/working_groups/CP/DMXoverCat5.html).

Aquesta fou una bona notícia per als dissenyadors i instal·ladors d'instal·lacions permanents, ja que el cost del cable Cat5e és considerablement inferior al cable EIA485. En instal·lacions permanents, el cable Cat5e utilitzat per a aplicacions DMX512 es pot acabar amb connectors XLR estàndard. Els connectors RJ45, es poden utilitzar en instal·lacions permanents si no són accessibles per personal no autoritzat, és a dir, si són interns al xassís.

El cablejat per a la distribució de dades amb altres protocols  

En casos d'instal·lacions arquitecturals es pot utilitzar també cable de Xarxa CAT5e o superior. Per a instal·lacions permanents, el cable de parell trenat blindat (shielded twisted-pair, STP) CAT5 s'ha provat i demostrat ser fiable per a la transmissió de dades DMX512. L'ESTA (www.esta.org) va publicar un informe titulat "DMX512 Over Category 5 Cable - Task Group Report" (Informe del grup de tasques per cable de categoria 5) que està disponible al seu lloc web.

El cable parell trenat consisteix en dos filferros de coure o d'alumini aïllats i entrellaçats, amb un gruix d'aproximadament 1 mm. Els filferros es trenen amb el propòsit de reduir la interferència elèctrica d'aparells propers (com motors, relés o transformadors). Els parells trenats s'agrupen sota una coberta comuna de PVC en cables multiparells, de 2, 4, 8 fins a 300 parells.

Cable CAT6

Els connectors per a la distribució de dades amb protocol DMX512

El connector XLR és el connector estàndard usat en equips d'il·luminació espectacular per a transmetre el senyal digital de control DMX512. XLR són les sigles en anglès de Xternal Live Return ("retorn viu extern"). L'estàndard diu clarament que el connector ha de ser un XLR de 5 pins. On el pin 1 és el terra/malla, el pin 2 és el negatiu (-), i el pin 3 és el positiu (+).

Sovint però, ens trobem amb connectors XLR de 3 pins, el què ens obliga a fer servir convertidors, inclús en alguns aparells trobem ambdós connectors, entrades i sortides IN/OUT de 5 i 3 pins.

Convertidor DMX, XLR 5 pins a XLR 3 pins

També podem trobar connectors RJ45 per transmetre les dades del senyal DMX, que no hem de confondre amb l'entrada de xarxa d'Ethernet, en aquest cas, senzillament s'utilitza el cablejat de la xarxa per distribuir les dades amb protocol DMX.

Els connectors per a la distribució de dades amb altres protocols

Molts fabricants de taules d'il·luminació utilitzen connectors XLR per a les dades DMX512 i connectors RJ45 per a la xarxa d'Ethernet. L'Ethernet es pot utilitzar per al transport de dades DMX512 mitjançant diversos protocols, inclosos ACN (Architecture for Control Networks), ArtNet, Pathport, ETCNet3, ShowNet o molts d'altres. Els connectors estàndard RJ45 de plàstic no són molt adequats per a instal·lacions efímeres a l'hora de distribuir les dades, per això els connectors RJ45 reforçats, com el connector Neutrik EtherCON, es comercialitzen amb aquest propòsit. Els connectors reforçats tenen una carcassa d'alumini fos, com la carcassa d'un cable XLR, al voltant d'un connector RJ45 estàndard.

Connector Neutrik EtherCON per a connectivitat RJ45

La sortida d'un dispositiu sempre és un connector femella i l'entrada sempre és un connector mascle, excepte en el cas dels cables de xarxa, que solen utilitzar connectors masculins en els dos extrems. És important recordar-ho, ja que si no és una pèrdua de temps muntar el cablejat de manera inversa. Aquest estàndard és fàcil de recordar si teniu en compte que un cable actiu seria fàcil de curtcircuitar si la seva sortida fos mascle, per tant, les sortides femelles protegeixen els curtcircuits.

Quan hi ha una línia DMX amb diversos dispositius connectats, el final de la línia es troba "a l'aire", és a dir, en el connector d'enllaç de l'últim aparell no hi ha res connectat i això pot provocar problemes amb el senyal de tota la instal·lació. No obstant això, aquest problema és molt senzill de solucionar utilitzant un "terminador de senyal DMX" o final de línia que absorbeix l'energia elèctrica al final de la línia de dades i en minimitza les reflexions.

Les reflexions del senyal provoquen la cancel·lació de fases i provoquen errors amb les dades. El senyal de sortida (superior) es barreja amb el senyal reflectit (mig), donant lloc a errors amb les dades (inferior).

Un terminador és simplement una resistència de 120 Ohms ¼ W que tanca el circuit. Està indicat especialment en instal·lacions on el cable de senyal DMX ha de recórrer una llarga distància, o en un ambient amb soroll elèctric. La seva utilització ajuda a prevenir la corrupció del senyal digital i evita la reflexió i els rebots del senyal cap al cable i els aparells, que podria acabar causant un mal funcionament en tota la línia.

Pot fabricar-se de forma senzilla. Consisteix en una resistència de 120 (entre 90 i 150) Ohms ¼ W, connectada entre els pins 2 i 3 del connector XLR.

Un divisor de dades pren una única entrada i la retransmet a diverses sortides. El nombre de sortides varia segons el fabricant i el model. L'objectiu del Splitter és augmentar el nombre de dispositius que es poden connectar en una mateixa línia de dades DMX, aïllant les sortides per augmentar la fiabilitat del sistema i facilitar la resolució de problemes.

Qualsevol sistema de transmissió de dades tipus RS-485, com el DMX512, està limitat a 32 dispositius per línia. Si hi ha més de 32 dispositius, com ara focus mòbils o LEDs connectats a una sola línia de dades, el senyal serà massa feble per accionar-los adequadament i es comportaran de manera erràtica. Com que un Splitter retransmet el senyal entrant a diverses sortides, cada sortida és capaç de conduir fins a 32 aparells. Per exemple, un Splitter d'una entrada i cinc sortides és capaç de conduir fins a 160 aparells individuals.

Un Splitter també facilita la resolució de problemes d'un sistema de distribució de dades perquè cada sortida està aïllada de l'entrada. Per exemple, sense un Splitter, si hi ha 32 aparells connectats a una sola línia de dades i un d'ells funciona malament, en curtcircuitar la línia de dades, tots els aparells d'aquest enllaç són susceptibles a un funcionament erràtic. Si, en canvi, s'utilitza un Splitter per dividir la línia de dades en quatre enllaços de sortida, el mal funcionament s'aïllarà a vuit aparells en comptes dels 32. Per tant, es recomana l'ús d'un Splitter per aïllar diferents grups d'aparells. Per exemple, si hi ha quatre estructures o barres de focus, és una bona pràctica utilitzar un Splitter per aïllar el senyal DMX de cada una d'elles, en lloc de fer el recorregut amb una sola línia continua.

Splitter DMX d'11 vies amb connectors XLR de cinc pins.

Com que el DMX512 és un protocol unidireccional, un Splitter DMX512 només necessita rebre les dades del controlador i enviar-les als diversos ports de sortida als quals estan connectats els aparells. Però l'RDM és un protocol bidireccional, per tant un Splitter RDM, pot enviar o rebre dades a través de qualsevol dels seus ports. Per funcionar correctament, s'ha d'utilitzar un Splitter RDM quan s'utilitzen aparells habilitats per RDM.

Hub DMX (Splitter) compatible amb RDM.

L'objectiu d'un amplificador de dades és augmentar el senyal de dades. Qualsevol sistema de transmissió de dades RS-485 com el DMX512 està limitat a una longitud màxima de transmissió d'uns 1000 m, però la pràctica recomanada és limitar-lo a un màxim de 500 m. Per a les aplicacions en què la combinació d'enllaços de dades (excloent les sortides d'un Splitter) superin el màxim recomanat, s'hauria d'utilitzar un amplificador de dades per augmentar el senyal i per garantir la integritat de les dades. Com que un Splitter retransmet el senyal entrant, és per definició un amplificador i un divisor de dades al mateix temps, però no tots els amplificadors de dades són també divisors de dades (Splitters).

Amplificador DMX aïllat de quatre canals

En el món de la il·luminació d'entreteniment hi ha un protocol dominant, el DMX512, però també hi ha d'altres protocols que s'utilitzaven abans (sistemes analògics) o que s'utilitzaven en sistemes propietaris (D54, ADB S20, . . . ). A més, també hi ha nous protocols que es desenvolupen constantment. Per aquest motiu, de vegades són necessaris els convertidors de protocols, sobretot en sistemes que integren equips antics i moderns. Els convertidors de protocols, com ara Analògic/DMX o DMX/Art-net, etc., estan disponibles per diversos fabricants.

Convertidor Art-Net a DMX 

Martin Professional Ether2DMX8. Convertidor Art-Net a 8 universos DMX

Convertidor de DMX a analògic de 0 a +10V, 48 sortides analògiques

Convertidor de DMX a senyal DALI o viceversa

En alguns sistemes de distribució de dades pot haver-hi un segon controlador redundant de "Backup" per garantir la seva operativitat en cas de fallada del controlador principal.

En un sistema manual, és necessari un commutador A / B que permeti seleccionar manualment la font de dades activa. La majoria dels commutadors A / B són dispositius simples amb dues entrades, una sortida i un commutador rotatiu manual.

Un sistema de "Backup" redundant pot proporcionar seguretat al sistema de control en els espectacles en directe. Les dues consoles estan sincronitzades amb MIDI, SMPTE, MIDI Show Control o algun altre tipus de senyal, i si la consola principal es bloqueja i falla, l'operador pot commutar manualment el selector A / B per desviar la sortida DMX512 de la consola de "Backup" al sistema d'il·luminació.

Commutador A / B per a dades DMX512

En un sistema automatitzat, s'utilitza un mesclador de dades que es pot configurar per funcionar de diferents maneres segons el model i fabricant:

· HTP: el mode HTP (Highest Takes Precedence/Priority) fusiona els dos universos en un sol univers mitjançant el processament HTP del nivell de cada canal. En aquest mode, les dues fonts DMX512 poden controlar els mateixos dispositius donant prioritat de sortida al valor més alt. Aquest mode és útil per controlar el mateix equip amb dues controladores.

- LoTP: (Lowest Takes Precedence/Priority) respon de la mateixa manera que el mode HTP descrit anteriorment, però en lloc de donar prioritat al valor més alt, s'envia el nivell més baix de les dues fonts. 

- LTP: El mode LTP (Latest Takes Precedence/Priority) reenviarà l'entrada A o B a la sortida DMX OUT en funció de l'entrada que hagi fet l'últim canvi de nivell (+/- 1) en qualsevol canal. Per exemple, amb dos controls d'il·luminació connectats (entrades A i B), l'últim control d'il·luminació que hagi fet qualsevol canvi, primaria i controlaria la sortida DMX. Si el 2n control d'il·luminació fes algun canvi, aquest prendria el control.

· COMBINE: El mode combinat dividirà els canals DMX512 en dues parts (la mida és programable per l'usuari), de manera que la primera font DMX de 99 canals s'enviarà normalment i la segona font DMX començarà a partir del canal 100 en amunt. Per tant, tots dos envien dades al mateix univers, però no es combinen directament o no controlarien els mateixos aparells. Aquest mode és útil per controlar una xarxa DMX512 amb dos dispositius generadors de DMX512 en un mateix univers.

- ADD channels: en el mode ADD els valors dels dos senyals d'entrada se sumen afegint-se a la sortida DMX OUT. Si la suma sobrepasses el valor màxim, aquest quedarà en 255.

- Backup to DMX2 if DMX1 fail: en el mode de còpia de seguretat s'enviarà l'entrada A contínuament, ignorant l'entrada B, sempre que l'entrada A tingui senyal DMX512 vàlid. Si el senyal de l'entrada A falla, es canviarà automàticament a l'entrada B.

Opció DMX-Fail. El DMX-Merger proporciona diverses opcions DMX-Fail en cas que no hi hagi cap senyal d'entrada DMX. El DMX-Fail es pot combinar amb els altres modes de funcionament, exceptuant el mode COMBINE, que no té l'opció DMX-Fail.

- Hold DMX channels: Tots els canals DMX es mantenen en l'últim valor de sortida si no hi ha cap senyal d'entrada DMX.

- All channels ON: Si no hi ha cap senyal d'entrada DMX, tots els canals DMX s'estableixen en el valor 255 (100%).

- All channels OFF: Si no hi ha cap senyal d'entrada DMX, tots els canals DMX s'estableixen en el valor 0 (0%).

- No DMX Output: No es genera cap senyal DMX si no hi ha cap senyal d'entrada DMX.