PIXEL-Protokoll

Get2know: asynchrone & synchrone (SPI) Protokolle

DMX ist zur Steuerung von dynamischen Leuchten sehr verbreitet und bietet viele Vorteile, jedoch muss das differenzielle Protokoll (D+,D-) z.B. in ein asynchrones Protokoll zur Steuerung (Dimmung) von Leuchten und Pixel umgewandelt werden. Dies benötigt zusätzliche Komponenten und Platz innerhalb der Leuchte. Auch ist die Kanalanzahl auf 512 begrenzt. Gerade bei Produkten wie einzel-Pixel ansteuerbare Flex-Tapes oder Ketten kann dies zum Nachteil werden. Hier macht es oft Sinn direkt das asynchrone oder synchrone Protokolle, passend für den Wandler/Dimmer (Chip), zu senden. Dabei existieren viele Chip-Varianten (RGB, RGBW, Monochrom) und Hersteller sowie direkt schon in der LED integrierte oder separat auf der PCB verbaute.

Das spart viel Platz, reduziert Hardwarekosten und ermöglicht eine hohe Anzahl zu steuernder Kanälen pro Linie – hierdurch entstehen neue kreative, höher auflösende und hoch-flexible Produkte. Durch die Tatsache, dass das Protokoll nicht differenziell (Daten+, Daten-) wie bei DMX ist, verringert sich der Abstand zwischen Ausgabegerät und Leuchte auf ca. 3m. Durch spezielle Wandler - z.B. dem e:cue Pixel Range Extender - lässt sich das entsprechende asynchrone Protokoll auf bis zu 300m zuverlässig transportieren. Hier gibt der Kontroller das asynchrone Protokoll zunächst „differenziell“ aus (Daten+, Daten-, Masse) und wandelt es dann kurz vor dem LED-Produkt wieder zurück (D, Masse).

Anwendungsbereiche und Produkte

Ein paar Fakten

  • Es gibt viele verschiedene asynchrone und synchrone - mit zusätzlichem Clock, auch „SPI“ genannte - Protokolle.
  • Auf nur einer Linie sind um die 2000 Kanäle möglich.
  • Platzsparend durch die geringere Anzahl an Komponenten.
  • Bei vielen Chips sitzt die Intelligenz bereits direkt in der LED.
  • Kurze Distanz zwischen Kontroller und erstem Pixel – ca. 3m.
  • Mit dem e:cue Pixel Range Extender lassen sich asynchrone Protokolle bis zu 300 Meter weit transportieren.
  • Hochauflösendere Anwendungen sind so spielend möglich.

Protokolle im Vergleich

DMX/e:pix

Asynchrone

Synchrone (SPI)

Beispiele für Chips-TM1812, UCS2904, WS2813 ...APA102
Max Kanäle512 (e:pix 2048)Ca. 2000
Typische VerdrahtungDaten+, Daten-, MasseDaten, MasseDaten, Masse, Clock
Rückkanal (RDM)OptionalNeinNein
Max Distanz zwischen Kontroller und erstem Pixelca. 150mCa. 3m, mit Pixel Range Extender bis zu 300mCa. 3m
Typische Anwendungsfälle / ProdukteIllumination mit Washer & Linern, Dot-Ketten & niedrig auflösende Tubes, Strips & Boards Mediale und künstlerische Bespielungen. Pixel-Tapes, Tubes, LED-Ketten, Pixel Mesh, Boards. Produkte mit hoher Pixel-Dichte (Auflösung)

Fragen und Antworten

Das Datensignal wird mit ca. 5V übertragen. Der Kontroller sollte so nah wie möglich (0-3m) an die Leuchte gebracht werden. Ist dies nicht möglich, empfiehlt sich ein Range-Extender, welcher bis zu 300m Abstand bei asynchronen Protokollen ermöglicht. Die LEDs erhalten zusätzlich eine Versorgungsspannung – in der Regel zwischen 5 und 48V. Beachte die Leistungsaufnahme deiner Pixel-Produkte, ebenso muss je nach Länge der Verdrahtung zusätzlich Strom eingespeist werden.

Eigentlich gibt es hier keine feste Regel wie z.B. bei DMX – zwischen den Chips aber gibt es Abweichungen. Die Datenverteilung läuft über Schieberegister, um bei allen Chips das gleich starke Signal zu gewährleisten – jedoch wird die Datenrate höher, je mehr Pixel in einer Reihe angeschlossen werden. Sollte der Datenstrom zu groß (schnell) werden, kann es zu Datenverschiebungen kommen – die Pixel fangen an zu flackern. Wir geben als Richtwert 2048 Pixel an – es sind aber auch mehr (oder weniger) möglich. Dies sollte aus dem Datenblatt des jeweiligen Chip-Herstellers ersichtlich sein.

Bei großen Längen empfehlen sich geschirmte Kabel wie z.B. DMX-Leitungen oder Cat 5e. Generell kann man die Zuleitung aufsplitten und auf mehrere Pixel-Produkte verteilen. Jedoch liegt dann überall das gleiche Signal an – ein Splitten mit Adressverschiebungen ist nicht möglich.

Hier kommt es auf den verwendeten Pixel-Chip an. Es kann sein, dass das Signal, welches von Pixel zu Pixel weitergereicht wird (daisy chain), bei Ausfall eines Chips/Pixels nicht mehr weitergereicht werden kann. Es gibt jedoch Chips, die hier eine Absicherung bzw. einen „Daten-Bypass“ verbaut haben. Dies gewährleistet, dass der darauffolgende Pixel weiterhin mit Datenstrom versorgt wird.

Das sollte aus dem Datenblatt oder Handbuch des Herstellers ersichtlich sein. Alternativ wird der Händler des Produktes hier Auskunft geben können.

Sprich uns an Oft lassen sich Protokolle einfach per Firmwareupdate nachpflegen. Zudem bietet dir e:cue einen Expertenmodus, in dem du Protokoll-spezifische Parameter eintragen und somit deinen „Library-Eintrag“ selbst erstellen kannst.

DMX empfiehlt sich bei größeren Distanzen zwischen mehreren Leuchten (z.B. bei Fassadenbeleuchtung) oder auch bei niedrig auflösenden Pixelanwendungen. Auch wenn du Informationen aus der Leuchte (RDM) benötigst, solltest du DMX wählen. A-/ synchrone-Protokolle spielen ihre Stärke vor allem dann aus, wenn viele einzelne Lichtpunkte nah beieinander liegen (hohe Auflösung).

Das kommt darauf an, was der Hersteller des Produktes oder des Chips hier angibt. Der Kontroller übergibt das Datensignal zuverlässig an den ersten Pixel, von dort aus wird das Signal dann teilweise aufbereitet von Pixel zu Pixel weitergereicht.

Ja, a-/ synchrone LEDs (oder auch Chips) sind sehr einfach aufgebaut. Dadurch, dass du kaum Peripherie benötigst, lassen sich mit Spannungsversorgung und dem Pixel-Signal eigene Leuchten bauen. Es wird zudem sehr wenig Platz benötigt, dies ermöglicht es dir, großartige Projekt umzusetzen.

Ganz einfach - wie bei einem SYMPL DMX oder SYMPL e:pix Node. Erstelle Content und weise die entsprechenden Universen den Ausgängen des jeweiligen Pixel-Kontrollers zu. Zusätzlich musst du nur noch am Kontroller einstellen, welches Pixel-Protokoll zur Ausgabe verwendet werden soll.

Systemdiagramme:

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