ILUMINACION INTELIGENTE ROBOTICA PROGRAMABLE

Brambila Salas Jorge Waldo, Carrasco Schmerbitz Maria del Carmen, Sánchez Granados Rodrigo.

wal2k@bancomer.com carmen.carrasco@sanmina-sci.comrodrigo.sanchez@sanmina-sci.com

 

RESUMEN.

La iluminación inteligente consiste en sistemas de iluminación programables que responden a través de comunicación serial. Estos sistemas son montados como parte de escenografías para eventos que requieran iluminación coordinada, tales como teatros, coreografías de baile, bares o discotheques, conciertos, es decir, cualquier tipo de evento que requiera realzar su imagen, su ambientación o su forma artísticapor medio dei1uminacio.  Estos robots nos ofrecen una amplia variedad de colores y formas que pueden proyectarse formando un espectáculo de luces y figuras sobre cualquier superficie en la cual se reflejen. La sincronización se aprecia a partir de dos o más robots que se conecten y se programen para trabajar de forma simultanea, y dependerá de las necesidades del evento, así como dela imaginación y habilidad del programador los resultados que se obtengan.

 

ANTECEDENTES

Estas luces inteligentes trabajan por comunicación serial utilizando un protocolo estándar de comunicación DMX-512 creado en 1991. Este protocolo trabaja con 512 canales en forma Half Duplex, es decir, los datos viajan solamente en un sentido ( hacia los robots) a una razón de 250 kbps. Este protocolo es usado profesionalmente en la industria del espectáculo.

 

En 1986 aparecen las luces inteligentes, las cuales fueron llamadas “inteligentes” por que son capaces de distinguir de entre un total de 512 canales, cuales le pertenecen, toman la información y la procesan de manera independientemente.

 

En México el desarrollo de tecnología de iluminación inteligente se encuentra en crecimiento; aun no se diseñan sistemas capaces de competir en calidad y tecnología contra países como Alemania, Francia y por supuesto Estados Unidos.Además de que los equipos que se utilizan, siendo en su gran mayoría importados, son adquiridos a costos muy altos.

 

Existen robots de iluminación (moving head) de cabeza móvil, de scanner (buscador o de espejo)cuyos movimientos son internos únicamente. 

 

DESARROLLO.

Se trabajó con la interface TIA/EIA 485, la cual tiene un alcance de 4000 ft (1.5 km aprox). La velocidad típica de esta interfase es de 10 mbps. Esta es una interfase balanceada, trabaja con tres líneas: común, positivo y negativo,por lo cual es necesario el uso de cable par trenzado XLR.

CONECTOR XLR

 
FIGURA 1

La información es generada desde la consola DMX, y es enviadaa una velocidad de 250 kbps, así que 44 veces por segundo llega la información de todos los canales al sistema de un solo robot. 

 

Cada sistema de un robot tiene dispositivos que son direccionados por medio de 12 canales.

 

Al robot se le asigna un direccionamiento (address), es decir, cuáles son los canales que le corresponde atender para recibir información. De esta forma uno o varios robots pueden tener el mismo direccionamiento y responder a la misma información por canal (comportarse de manera idéntica), o pueden tener cada uno un direccionamiento diferente (cada uno responder de acuerdo a información distinta). Como el protocolo DMX-512 maneja 512 canales de información, y cada robot necesita al menos 10 canales para desarrollar todas sus funciones, podemos hablar de conectar 51 robots y controlarlos de manera independiente desde la consola DMX por comunicación serial. 

 

Cuando desde la consola DMX se genera la información para ser enviada, se inicia la transmisión serial deun tren de pulsospor el cual cada robot es capaz de reconocer el inicio de la secuencia y puede distinguir el número de canal enviado y tomar la información contenida si es uno de los 12 canales que le corresponden, si no es un canal asignado para él, simplemente ignora la información. 

 

El sistema recibe la información por puerto serial. Una vez que el sistema del robot ha reconocido que es su direccionamiento el llamado, toma los datos de los 12 canales siguientes y los almacena en registros delprograma principal. El control del sistema lo tiene un microcontrolador de alta velocidad con memoria interna, a donde son enviados todos los datos que se reciben y desde donde son controladas todas las funciones.

 

La forma de operación de este sistema podemos compararlo con el trabajo que realiza un CPU al controlar de manera secuencial el teclado, el ratón, el monitor, disco duro etc, de forma que al usuario parece que trabaja todo al mismo tiempo. Así este sistema trabaja enviando información a los motores de forma secuencial pero se aprecia que los motores se mueven al mismo tiempo. El programa permite a los motores moverse a una velocidad constante. Las funciones que controla cada canal del sistema se describen a continuación:

 

  • Pan (Movimiento horizontal del espejo X)
  • Tilt (Movimiento vertical del espejo Y)
  • Velocidad de desplazamiento de pan y tilt.
  • Shutter (obturador de luz de frecuencia variable)
  • Dimmer (regula la intensidad de luz de forma mecánica)
  • Gobo 1 (ruleta figuras fijas)
  • Gobo 2 (ruleta figuras rotatorias)
  • Gobo 3 (ruleta figuras rotatorias)
  • Gobo 4 (ruleta colores)
  • Rotación de gobos

POSICIONAMIENTO DE RULETAS

POSICIONAMIENTO DE RULETA DE FIGURAS Y COLORES

FIGURA 2

El trabajo mecánico principal del sistema es realizado con el uso de motores a pasos. Los motores a paso son bipolares, de 1.8°por paso, usados en su modalidad de micropaso y 200 ma por fase del motor. Con esta modalidadobtenemos 64 micropasos por paso, logrando de esta forma una resolución aproximada de 0.028° por paso. El motor trabaja por PWM a través de un driver que controla los niveles de corriente oscilando entre 0 y 0.75 Apor fase, y entregando todo el voltaje.

 

                                                                               IMAGEN DE UN MOTOR A PASOS

FIGURA 3

VISTA INTERNA DE LA SECCION MECANICA DE COLORES Y FIGURAS RESPECTO A LA SALIDA DEL HAZ DE LUZ

 

FIGURA 4

AMPLIACIÓN SISTEMA MECANICO DE MOTORES Y RULETAS

FIGURA 5

VISTA EXTERIOR DEL ROBOTDE ILUMINACIÓN INTELIGENTE

FIGURA 6

RESULTADOS

            El sistema obtenido tiene el perfil del requerimiento para iluminación profesional con las características y funciones con que se trabaja actualmente en el mercado.

 

Se tiene un sistema que puede competir en características con opción a ser actualizado en software, pero lo necesario para desarrollar sistemas que superen en calidad a otros existentes es tener acceso a materiales a menor costo. Se logro el objetivo de desarrollar un sistema que puede comercializarse y ofrecerse dentro del mercado de iluminación profesional.

 
REFERENCIA

[1]Teoría y Programación del Microcontrolador 8031. Ing Alberto de la Mora

[2]Dmx512/1990 / Digital Data Transmisión Standars for Dimmers and Controllers 

[3] Allegro Microsystems product description 1999

[4]Embedded Microcontrollers and Processors. INTEL U.S.A. 1982