Umbau eines Eurolite TS-2 Scanners
Einen Eurolite TS-2 Scanner durch eine neue Software schneller machen, bei gleichzeitig nur wenigen Hardwareänderungen.
Beschreibung
Im direkten Vergleich von einem Eurolite TS-2 und einem GLP Pocketscan fällt auf das der Pocketscan wesentlich schneller auf der neuen Position steht und auch die Farbe sowie die Gobos viel schneller umgeschaltet werden. Beim genaueren Vergleich der beiden Scanner fällt auf das nicht nur das Aussehen und der Aufbau fast identisch ist, sondern auch fast die selben Motoren eingesetzt werden. Somit stellt sich die Frage warum ist der TS-2 deutlich langsamer und kann man was dagegen machen.
Da ein Preis unterschied von ca. 120€ zwischen den beiden Scannern besteht ist es auch finanziell interessant.
Zu erst war geplant eine einfache DMX Steuerung einzubauen. Das wurde aber im laufe der Entwicklung verworfen und es wurde noch eine Musiksteuerung und ein Menüsystem eingebaut ähnlich dem des TS-2.
Auf einen Master Modus sowie auf eine Relais Steuerung für einen Laser wurde verzichtet.
Die festen Anschläge der Räder sollten durch Hallsensoren ersetzt werden. Das ist auf eine mögliche 2. Version verschoben worden. Somit ist bis jetzt kein großer Eingriff in den Scanner durch zuführen.
Das Vergleichs Video (XVID mit WEB Cam) Umbau <-> Original: Media:ts2_test.zip
Umsetzung
Als erstes wurde ein TS-2 zerlegt und die Belegung vom alten Prozessor raus geschrieben. Da die Anzahl der benötigten Pins recht hoch ist (32) und die Software mit einem ICE im Zielsystem entwickelt werden sollte, wurde die Auswahl der Prozessoren recht klein. Auch dadurch, weil viel Rechenleistung gebraucht wird. Nach kurzer Überlegung wurde ein 2 Prozessorsystem als beste Lösung genommen. Alle 1 Prozessor Lösungen hätten bedeutet, das ein sehr großer Prozessor eingesetzt werden müsste, die zur Verfügung stehende Fläche aber dafür zu klein wäre. Es wäre zwar auch möglich gewesen auf einen SMD Typ auszuweichen aber da es ein einfach nach zu bauendes System werden sollte wurde darauf verzichtet. Die Wahl fiel auf 2 Atmel AT-Mega48. Die Funktionen wurden aufgeteilt in Motorsteuerung und DMX Auswertung. Das hat außerdem den Vorteil das das Motor System nicht durch den Empfang der DMX Daten gestört werden kann oder umgedreht. Der Empfang der Motor Positionen über die TWI Schnittstelle ist nicht so belastend für das Motorsystem. Es Wäre auch möglich in anderen Projekten noch mehrere Motortreiber an zuschliessen ohne das große Änderungen am DMX Teil gemacht werden müsste.
Nachdem nun die Prozessorauswahl feststand, wurde der Schaltplan gemacht und eine Musterplatine aufgebaut.
Als erstes wurde mit dem Motortreiber angefangen. Das gesamte Motorsystem wurde neu geschrieben. Da es für diese Art der Ansteuerung noch keine passende Software gab. Hierbei gab es immer wieder kleine Überraschungen, wie das die Belegung nicht identisch ist oder das ein Motor anders herum laufen muss. Es hatte sich auch recht bald herausgestellt, das aus performens gründen, es besser ist nur die Spiegel Motoren in Mikro-Schrittverfahren anzusteuern. Es zeigte sich auch das es reicht die Motoren mit einer einfachen Rampe anlaufen zulassen. Alle versuche mit einer berechneten Rampe brachten keine Verbesserungen. Dieses wird aber nochmal überprüft.
Nachdem der Motortreiber fertig war, wurden die maximal Positionen bestimmt, sowie die Positionen der Farben und Gobos. Diese Informationen werden für die Umrechnung der DMX Daten in Motor Daten gebraucht.
Der DMX Teil war recht einfach zu bauen. Hier gab es nur als Highlight die Ansteuerung der Anzeige. Das aber auch nur, weil der Schaltplan der Anzeige nur teilweise raus geschrieben wurde und der Zeichensatz für die Anzeige durch viele Tests generiert werden musste.
Da viele Software Teile schon existierten oder in ähnlicher Form bestanden, war die Umsetzung von dem DMX Teil schnell erledigt.
Beim ersten Endtest ist aufgefallen das die Spiegelmotoren ihre Position verloren hatten. Erst als die Geschwindigkeit fast wieder auf original Geschwindigkeit war gab es diese Probleme nicht mehr. Der Vergleichs TS-2 hatte damit aber auch ein paar mal Probleme, was nicht wirklich beruhigend wirkte.
Getestet wurde mit einem GLP Scanopperator. Tests mit DMXControl stehen noch aus, aber da werden keine Probleme erwartet.
Es werden weder der Sourcecode noch die original Layout Dateien veröffentlicht!
Hardware
Die Pläne: Media:ts2_schaltplan.pdf
Die Leiterplatte hat eine Größe von ca. 60 * 40mm. Das ist auch der maximale Platz der zur Verfügung steht. Die Position der 40 poligen Verbindung zur Hauptplatine war damit auch fest vorgegeben. Um diese Pins konnte nun alles auf der Leiterplatte verteilt werden. Es wurden 2 Atmel Mega 48 Prozessoren genommen mit jeweils einem 16MHz Quarz. Ohne Externe Reset Beschaltung. Für die Hallsensoren wurden 2 Digital Eingänge vorgesehen.
Software
Die Hex Files: Media:ts2_dmx_hex.zip
Die Software wurde komplett in C geschrieben.
Die gesamte Software ist Flag gesteuert. Mit mehreren Ablauf Ebenen (Interrupt / Hauptprogramm mit zeit gesteuerten Abläufen). Das ganze wurde verpackt in und mit vielen Zustandsautomaten.
Die beiden Prozessoren kommunizieren über die TWI (I²C) Schnittstelle, hier hängt auch das externe Eeprom mit dran.
Die Motoren für Farbe und Gobo werden im Halbschritt verfahren angesteuert. Die Spiegel Motoren werden im Mikro-Schritt verfahren angesteuert (4 Zwischenschritte). Dieses beiden Motoren laufen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten.
Das Mikro-Schritt-System läuft in einem 25µs Interrupt. Dadurch liegt die PWM Frequenz bei 10KHz (leider noch hörbar) und die Interrupt-Last liegt bei ca. 35%.
Die Motor Rampen wurden mit einer Linearen Rampe realisiert. Es hatte sich gezeigt das alles andere, mit den Treibern, keine Verbesserung brachte.
Der Shutter ist auf 200ms Licht und dann (1-6)*200ms Dunkel eingebaut.
Die Musiksteuerung wird alle 200ms abgefragt und kann somit 5 Positionsänderungen pro Sekunde veranlassen.
Die Überprüfung auf einen DMX Ausfall schaltet nach 400ms den DMX Modus aus. Dann kann in den Musik Modus gewechselt werden, wenn er an ist.
Bei einem Reset (Einschalten) werden die Motoren im Kriechgang in Richtung Nullstellung gefahren.
Die Motorauflösungen
| Gobo: | 393 Schritte |
| Color: | 393 Schritte |
| Pan: | 844 Schritte (836 genutzt) |
| Tilt: | 300 Schritte (292 genutzt) |
Bedienung
DMX Kanäle:
Siehe Eurolite TS-2.
Menü:
Über die Taste Funktion wird durch das Menü gewandert und mit den Tasten Plus / Minus wird der Wert geändert.
F1 Y = Pan invers
F2 Y = Tilt invers
F3 Y = Licht an (Musikmodus)
F4 Y = Musikmodus bei DMX Ausfall
Die DMX Adresse kann über die Plus / Minus Tasten Eingestellt werden.
Die Taste Enter hat keine Funktion.
Die Werte werden erst 5 Sekunden nach der letzten Änderung gespeichert. Die DMX Adresse ist auch beim Einstellen immer sofort gültig!
Fazit
Die Motoren könnten noch viel schneller laufen, es ist nur nicht zu empfehlen, da mit den eingebauten Motortreibern ein Verlust von Schritten zu befürchten ist. Es ist so das die Motoren bis zu 3-7 mal schneller im Test gelaufen sind. Sie konnten es nur nicht vertragen, wenn schnelle Positionsänderungen auftraten. Es wäre besser gewesen eine komplett neue Steuerung zu bauen, mit neuen besseren Motor Treibern! Aber das lohnt sich finanziell leider nicht, aber es währe das Beste.
Zukünftige Änderungen
Da die DMX Daten nur 0- 255 annehmen, ist der Pan Bereich mit 844 Schritten schon viel zu fein. Bei jeden DMX Schritt macht der Motor gleich 3,278 Schritte. Das könnte angepasst werden.
Die Motorrampen könnten weiter verbessert werden und damit könnte auch die Geschwindigkeit gesteigert werden.
Der Speicherverbrauch von DMX Prozessor sollte reduziert werden, sonst passt ein Master Modus nicht mehr rein.
Die Hallsensoren könnten in Betrieb genommen werden und damit auch ein Rainbow Effekt.
Zeitplan
Geplant waren 9 Stunden (Entwicklung), gedauert hat das ganze mit Dokumentation und Testaufbau 47 Stunden. Dafür ist der Funktionsumfang nun um einiges größer als ursprünglich geplant.
Persönliche Anmerkung
Es ist nicht geplant die Leiterplatte fertigen zulassen!