DMX интерфейс для PC с гальванической развязкой

Моё знакомство со сценическим светом началось в 2000 году с совершенно монструозного DMX контроллера R2D2 от компании ASM. Под верхней своей крышкой он скрывал полноценный писюк (Pentium MMX), подключался к монитору, отличался по-немецки ебанутым, простите, своеобразным интерфейсом, отличным набором программируемых железных кнопок и фейдеров, и поистине безграничными возможностями. За те несколько лет, что мы с ним работали, мы так и не выяснили пределов его способностей.

Контроллеров тех уже давно нету, а привычка рулить светом с компа осталась. Железные контроллеры либо откровенно слабы на функционал, либо баснословно дороги. А компьютер с управляющим софтом стоит недорого, вплоть до бесплатно, и обладает внушительными возможностями. По сути, вся сложность заключается в интерфейсе, получающем данные от компа, и отсылающем их световым приборам. К счастью, австралийская компания Enttec однажды выпустила девайс Open DMX USB, выложив его схему в открытый доступ. Девайс очень простой, построен на FT232BM (в оригинале), и повторяется достаточно просто, с ним работает куча софта. Но есть минусы, среди которых первый и главный - отсутствие гальванической развязки между входом и выходом. А она нужна, поскольку приборы и контроллер часто "висят" на разных фазах и отсутствие развязки чревато смертью USB портов, а то и всего компа, в случае проблем с питанием. Так что будем допиливать Enttec Open DMX USB на предмет развязки

Оригинальный девайс Enttec состоит из двух корпусов: FT232BM и MAX485. С электрической точки зрения DMX - это обычный RS485, так что устройство просто служит мостом USB-RS485, а за правильные таймниги и формат посылок в случае с ним отвечает управляющий софт. Чисто теоретически это минус, но на практике компы уже давно достаточно мощны, чтобы не заикаться, передавая DMX. Наша модификация будет состоять в том, что мы во-первых, заменим FT232BM на FT232RL, что сильно упростит схему и никак не скажется на совместимости; а во-вторых, развяжем гальванически две микросхемы при помощи оптопары и изолированного DC-DC преобразователя.

Схема - она есть в прикреплённом к статье архиве - в пояснениях особо не нуждается. Левая часть взята из даташита на FT232RL, правая - стандартна для большинства таких устройств. Серединка - DC-DC конвертер, имеющий тупо вход и выход и оптопара в стандартном её включении по даташиту. Выбор DC-DC обусловлен исключительно ассортиментом ближайшего магазина. Он двухваттный. Хватило бы и одноваттного, но их не было. Особенность: оптопара инвертирует сигнал, так что для компенсации этого выходы MAX485 (а они симметричные) перепутаны, если сравнивать с оригинальным Enttec'ом. Ну и светодиода нету Переходим к сборке.

Сначала весь девайс, разумеется, был запущен и отлажен на макетке. Специально для работы с FT232RL у меня есть платка с этой микрухой, USB и пинами в макетную плату. Выручает Как и набор цветных проводков, заказанный по дешёвке на ebay. Я брал два набора, один с папами на концах, а второй - с мамами. Авторучка с проводами - это самопальный щуп для осциллографа С1-49, который пригодился смотреть фронты сигнала. На макетке поиграл немного с номиналами деталей и добился уверенной работы с двумя имеющимися приборами.

Во время похода в магазин за запчастями я прикупил пару корпусов подходящего размера. Поэтому перед разводкой платы, методом последовательного приближения я отрисовал в Eagle Cad контур платы, и крепёжные отверстия. Разъём в правой стороне - трёхпиновый XLR, стандартный для светового оборудования. В самом корпусе пришлось выломать одну из подпорок для платы, чтобы разъём поместился. На бумажке отпечатан один из первых вариантов разводки, где USB выведен на пины. Вообще, схема и плата в их актуальном варианте лежат в архиве, в конце статьи. На фотках могут быть предыдущие варианты, поскольку устройство потихоньку допиливается.

Плата изготавливалась методом лазерного утюга. Бумага - страничка из "Популярной Механики", да простят меня её авторы. Впрочем, я брал страничку с рекламой, так что всё нормально Утюг тоже был новый, так что на приемлемый результат ушло несколько попыток. После небольшой ретуши иголкой, протравил плату в растворе медного купороса с солью. Его стоит разводить кипятком и травить пока не остыло. В холодном виде он никакой, а в горячем он такую платку съел минут за десять, и это включая вторую сторону (текстолит был только с двухсторонним меднением).

Плату залудил в "жидком олове". Нууу, не знаю, то ли олово мне попалось прокисшее, то ли что... Плату, зачистив и обезжирив кладу в раствор и она через полчаса покрывается легкоудаляемым серым налётом. Надо поизучать эту методу... Впрочем, паять помогает.

Сборку начал с smd. Гораздо удобнее раскладывать детали и дуть на плоской плате, чем на плате, у которой с обратной стороны что-то есть. Да и греть это что-то феном тоже лишний раз неохота. К сожалению, микроволны или паяльной пасты (той, что припой) у меня нет, поэтому микруха надувалась феном, с последующим прогревом ног паяльником. Разумеется, были перемычки, которые приходилось долго и мучительно убирать. Но это с непривычки. Я нечасто берусь за паяльник, поэтому навык немножко теряется.

После smd ставлю выводные компоненты в порядке увеличения высоты. Сначала панельки, потом разъёмы и DC-DC и в последнюю очередь конденсаторы. Они самые высокие, и, поставь я их раньше, мешали бы более низким деталям упираться в стол. В качестве выходного разъёма на плате стоит планка мам pls (как они там правильно зовутся) на три пина, а вставляются в неё напаянные на провода толстые выводы от советских резисторов. Немножко колхоз, но контачит уверенно, а магазины закрыты, поскольку праздники.

Теперь осталось поместить всё в корпус. Корпусу предварительно срезал все торчащие уши. Два отверстия под разъёмы выполнил дрелькой, путём насверливания по периметру c последующим прорезанием перемычек. К сожалению, из-за переезда в доме не нашлось напильника, поэтому отверстия обработаны очень грубо. Но это я исправлю, когда заведу напильник. Шурупы для платы и корпуса отыскались в коробочке с шурупами от всего подряд

И вуаля, вот такой в результате получился девайс. Навыка для работы не требует, втыкается одним концом в USB, другим в DMX, софтом распознаётся как тот же Enttec, драйверов - в современных виндах и под линуксом - не требует. Под макосью не знаю как дела, но тоже должно работать. В моём случае девайс подключен к отданному на запчасти ноуту с установленным archlinux (под виндой он греется - умер радиатор), в качестве софта используется QLC+ - бесплатная, опенсорсная, довольно богатая на возможности система управления светом.

А теперь - дискотека! С двумя приборам, которые есть под рукой я его оставлял гонять лучики на сутки. Косяков не замечено. Но, конечно, это только начало тестирования - буду проводить ещё тесты на большем количестве железа, длинных проводах, в боевых условиях. Пока вариант не окончательный. Как минимум, в схему просятся супрессоры, для защиты от скачков напряжения в линии. Может ещё что-то надумаю. Есть, например, мысль взять FT2232 и попробовать сделать двухканальный интерфейс. Надо только выяснить, как каналы будут определяться софтом.

Стоимость всей комплектухи, включая корпус вышла около $25. Обязан снова упомянуть, что девайс основан на Enttec Open USB DMX, а значит попадает под лицензию GPL второй версии. Желающим повторить устройство выкладываю архив с исходниками Eagle Cad, а также схемой и готовым шаблоном платы. Шаблон при печати зеркалить не нужно, он уже.

Update 08/05/16: небольшое исправление в схеме, посадил на землю 26 ножку FT232RL. Вывод 26 (TEST), по даташиту должен быть на земле, и без него микросхема не заводится.

Update 22/10/16: Наконец полноценно проверил девайс в работе, в том смысле, что отыграл с ним вечеринку. На душе приятно, когда самодельная железка без сучка и задоринки справляется со своей задачей - рулить светом На первой картинке тот самый бедолага ноут с archlinux и QLC+. Заодно и управление цифровым пультом висит на нём же. А левее виднеется такой же мой основной рабочий ноут.

Не самый сложный световой сетап, конечно. Всего шесть приборов, всего одна фаза (наверное :/ ), но тем не менее результат меня порадовал! За всю вечеринку ни одного глюка, ни одного срыва таймингов, всё тикало как часики! Предстоят, конечно, ещё рабочие испытания, на бОльших конфигурациях, но пока я доволен