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Das LJ 2000 Projekt besteht aus den beiden großen Teilbereichen Mischpult und Scanner. Da der Scanner eine sehr intensive und komplizierte Einheit ist, wird er hier ausführlich erklärt. Wie auch im Know-How Bereich beschrieben, sind die Scanner Multifunktionsscheinwerfer. Sie können ihren Lichtstrahl frei durch den Raum bewegen, die Farbe und Form wechseln, und und und. Doch unser bis jetzt angenommener kleiner Scanner, braucht sich mit seinen Features wohl nicht mehr zu verstecken. Mit seinen 2 Goborädern, Farb- und Effektrad, Iris und Shutter/Dimmer gehört er wohl der oberen Mittelklasse an, wenn man das hier so behaupten kann. Bei der Lampe wird jedoch ein Kompromis eingegangen, der die Kosten nicht unnötig in die Höhe treiben soll. Dazu wird eine Halogenlampe mit 500W bei 220V ihren Einsatz finden, die aber in einer späteren Version über ein 'Upgrate-Set' auch eine 575 HMI Entladungslampe aufnehmen kann. So gewappnet werden die Scanner ihren Einsatz in Partykellern finden, wobei der Einsatz incl. Entladungslampe auf größeren Veranstaltungen nicht abwegig zu scheinen sein mag.

 

Entwicklungsstand

 

Scanner gesamt 20%
Platine bestückt fehlt
Gehäuse fehlen
Goborad fehlt
einzelne Gobos fehlen
passende Lampe 100%
Ablenkspiegel 100&
Mikrocontroller-Technik 60%
DMX 512 Protokoll 84 %
Entwürfe 85 %

 

Features

 

LS 2000
Lichtquelle 500 W Halogenlampe, GY 9.5 Sockel, ca. 75 Betriebstunden, 3.200 Grad Kelvin, 14.000 lm

oder Upgrate

575 W HMI Entladungslampe, beidseitig gesockelt, ca. 750 Betriebsstunden,
6.000 Grad Kelvin, 49.000 lm, Zündgerät und Ballast integiert
Elektromechanische Effekte Farbrad: 2x 9 Filter + offen, Teilungseffekte
Gobos: 2x 5 indizierbare, drehbare und austauschbare Gobos + offen
Morphing über 2 Goboräder
Gobodrehung: indizierbare variable Geschwindigkeit und Drehrichtung
Dimmer / Shutter: 0 – 100%, variable Blitzfrequenz
3-fach Prisma
Iris: 15 - 100% geöffnet
Pan: 225°, 32.768 Schritte
Tilt: 105°, 45.567 Schritte
Stufenlose Farbmischeinheit
Motorisierter Fokus
Variabler Frost
Variable Korrektur Filter (CTO & CTB)
Steuerung und Programmierung Steuerprotokoll: USITT DMX-512 (1990)
Einstellung und Adressierung: LED Bedienpanel
Pan- / Tilt-Auflösung: 8- / 16-bit
Bewegungssteuerung: Tracking
Antrieb: hochauflösende microcontrollergesteuerte Schrittmotoren
Sicherungen: Temperatursicherung sowie Spannungsmonitor für Steuerungsplatine
DMX-Kanäle: 10 - 12
Empfänger: RS-485, optisch isoliert
Dateneingang/ausgang: verriegelter 5-pol XLR-Stecker/verriegelter 5-pol XLR-Buchse; pin 1 Masse, pin 2 cold (-), pin 3 hot (+)
Stromversorgung Netzkabel: 3 m 3-pol. Schuko
Anschluss: 220/50Hz

 

 

Aufbau

 

Scanneraufbau (Schema)Die Lampe mit Reflektor defindet sich am Boden des Scanners. Durch den Reflektor wird gewährleistet, dass möglichst viel Licht nach vorne austritt und wird durch die Kondesorlinse gesammelt. Gleich dahinter befindet sich die Shutter/Dimmereinheit, die für schnelle Blitze und Dimmen zuständig ist, denn Entladungslampen können nicht gedimmt werden. Bei der Verwendung von Entladungslampen ist darauf zu achten, dass wenn sie einmal aus sind, können sie meist nicht mehr sofort danach gezündet werden. Dazu brauchen sie sogar eine Aufwärmzeit, bevor sie ihre richtige Lichtausbeute und Farbtemperatur erreichen. Danach folgt das Farbrad, dass unseren Lichtstrahl in die gewünschte Farbe filtert. Ihr gilt die subtraktive Farbmischung. Gleich dahinter verbirgt sich das Goborad, dass mit seinen verschiedenen Gobos, den Lichtstrahl in seiner Form verändern soll. Mögliche Motive sind ein Kreis, Dreieck, Wellen, Gerade, Punkte, Logos, .... Ein netter Effekt sind drehbare Gobos, dafür wird noch ein zweiter Schrittmotor an dem Goborad angebracht. Über eine Variable Iris kann man den Lichtstrahl in seiner Ausbreitungswinkel negativ beeinflussen. Die meisten Objektive haben einen Winkel von 16-18°. Mit der Iris kann man den Lichtstrahl auf bis zu 0° besser 1° herabsetzen, dabei werden aber die Gobos abgeschnitten. Zuletzt befindet sich der Ablenkspiegel, der sich mit den 2 senkrecht zu einander angebrachten Schrittmotoren meist in einem Bereich von 110° vertikal und 170° horizontal bewegen kann. Die Steuerelektronik befindet sich hinter dem Ablenkspiegel, wo sie nicht der Hitze der Lampe ausgesetzt ist. Goborad rev 1.0

 

Erster Entwurf des Goborades:

Das Rad mit den drehbaren Gobos ist von der Technik her am aufwendigsten, und beansprucht so bei der Entwicklung besonders viel Zeit. Für einen dauerhaften reibungslosen Betrieb müssen die Komponenten sorgfältig ausgesucht werden, denn sie müssen Nebel, Staub und sonstigem Dreck trotzen können, damit der Wartungsaufwand in Grenzen gehalten werden kann. Wie man auf der Zeichnung sehen kann, werden Axialkugellager zur Führung und Lagerung der Gobos verwendet. Die Zahnräder werden über ein zentrales Rad angetrieben, und ermöglicht so eine Indizierung aller Gobos.

Auf dem Bild unten kann man die optischen Komponenten des Scanners sehen. Reflektor und Kondenser sorgen für hinreichende Ausnutzung der verwendeten Lampe. Danach kommt die Feldlinse die für den scharfen Rand des Lichtkegels verantwortlich ist. Um den Kegelradius zu beeinflussen wird eine Iris verwendet. Um die Gobos auch scharf projektzieren zu können kommt zum Abschluss noch das Objektiv, das das Ende der optischen Komponenten bildet.

Optische Komponenten

 

Scanner CADCAD-Grafik vom Scanner:

Auf diesem Bild seht ihr eine 3D-Ansicht vom Scanner mit seinem 'Innenleben'. Im Moment sind noch nicht alle Teile 'verbaut', aber wie man sehen kann man so schon mal die ersten Abschätzungen und Eindrücke vom Aussehen bekommen. Die maßstabsgerechte Zeichnung lässt Schwachstellen erkennen und einfach per 'Klick' simulieren, wie man die Teile am Besten einbaut. Im Moment seht ihr die Linsen, Leuchtmittel, Iris, rotierendes und statisches Goborad sowie das Farbrad. An der Besfestigung für den Ablenkspiegel wird noch gearbeitet. Evtl wird eine 360° Lösung zum Einsatz kommen. Mit der Lampe soll möglichst jeden Winkel erreichen können. Einzelteile können im Downloadbereich gedownloaded werden.

 

Hier folgen Bilder der Weiterentwicklung des LS2000:

 

 

DMX-Verarbeitung

 

Beispiel zur Steuerung der einzelnen Funktionen:

Angenommen unser Scanner wäre auf dem Kanal 120 adressiert und hätte 6 Kanäle (Kanal 1 = X-Richtung; Kanal 2 = Y-Richtung; Kanal 3 = Farbrad; Kanal 4 = Goborad; Kanal 5 = Gobos rotierend; Kanal 6 = Shutter/Dimmer), so würde der Microcontroller die Werte 120-126 unseres DMX-Signal auswerten. Wer sich mit dem DMX-Signal auskennt weiss, dass immer nur Werte von 0-255 übertragen werden. Jeder Wert hat einen anderen Einfluß auf den Scanner. Ein kleines Beispiel, wobei wir nur die Kanäle 1 & 2 (Position des Spiegels) des Scanners berücksichtigen: In diesem Fall muss der Microcontroller die Werte an der Stelle 120 & 121 auswerten. Wären beide Werte (120=0 / 121=0), dann wäre der Spiegel oben links in der Ecke, anders herum (120=255 / 121=255), dann wäre der Spiegel unten rechts. Mit Werten dazwischen kann man jeden beliebigen Punkt innerhalb dieses Rechtecks anfahren. So hat bei einem Scanner jeder Wert auf einem Kanal eine bestimmte Aufgabe. Meist wird aber ein Kanal mit mehreren Funktionen kombiniert. In der Praxis hat sich beim Farb- wie Goborad eine gewisse Aufteilung durchgesetzt. Die Werte 0-20 sind für eine Farbe reserviert, kommt für die nächsten 20 eine Halbfarbe die sich aus der aktuellen und der nächsten Farbe auf dem Rad zusammensetzt. Bei 40-60 Ist dann diese Farbe die Vollfarbe. Dies geht so weiter bis alle Farben am Rad durchgewechselt haben. Nun sind am Ende aber noch ein paar Werte frei, wie etwa 180-255. Man verwendet diese freien Werte noch für ein langsamen bis schnelles durchwechseln aller Farben, d.h. das Farbrad dreht sich kontinuierlich.

 

Erste Versuche

 

Auf diesen Bildern könnt ihr mal die ersten Versuche mit den Linsen und Iris sehen. Obwohl die Lichtquelle nur ein PAR36 mit 30 Watt war, sind doch ganz gute Ergebnisse dabei herausgekommen. Abstrahlwinkel stimmt zwar noch nicht, aber für die Versuche war ein größerer Abstrahlwinkel ganz hilfreich um die Auswirkungen der Linsenstellungen besser kennen zulernen. Im großen und ganzen für den ersten Versuch ein voller Erfolg.

 

2. Versuchsreihe mit Elektronik

Um die Steuerelektronik den Bedürfnissen anzupassen, wurden erste Test mit Microcontrollern durchgeführt, die später die komplette Steuerung übernehmen sollen. Auf den Bildern könnt ihr die Testplatinen sehen, mit denen die ersten Tests für die späteren Scanner gefahren werden. Leider fehlt noch ein Bild von der I/O-Platine, auf der sich Taster und LEDs zur Ein- und Ausgabe befinden. Demnächst kommt auch noch ein Bild vom Einsatz der Komponenten.

 

Bild der Hauptplatine Bild der Hauptplatine Parallel-Interface
Display - und Schrittmotorplatine Display - und Schrittmotorplatine AVR Schreiber