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SYSTEME D’ECLAIRAGE DE SPECTACLE PRESENTATION FONCTIONNELLE

ACADEMIE DE LYON – BACCALAUREAT 2011 PAGE : 1/27

ACADEMIE DE LYON

BACCALAUREAT STI GENIE ELECTRONIQUE

EPREUVE DE CONSTRUCTION ELECTRONIQUE

JUIN 2011

SYSTEME D’ECLAIRAGE DE SPECTACLE

A COMMANDE DMX

DOSSIER PRESENTATION FONCTIONNELLE



SOMMAIRE

PRESENTATION FONCTIONNELLE DU SYSTEME D’ECLAIRAGE DE SPECTACLE

1 - MISE EN SITUATION DU SYSTEME ........................................................................................3

1.1) Besoin satisfait par le systeme................................................................................................................3

1.2) Présentation du système réel ..................................................................................................................4

2 - IDENTIFICATION DES ELEMENTS DU SYSTEME ................................................................6

2.1) Diagramme sagittal du système..............................................................................................................6

2.2) Rôle des éléments du système ................................................................................................................7

3 - ANALYSE FONCTIONNELLE DU SYSTEME ..........................................................................8

3.1) Matière d’œuvre .....................................................................................................................................8

3.2) Fonction d’usage du système D’ECLAIRAGE DE SPECTACLE : ..........................................................8

3.3) Etude des Milieux associés.....................................................................................................................8

3.4) Fonction globale du système : ................................................................................................................9

3.5) Fonction d’usage de OT2 : .....................................................................................................................9

3.6) Schéma fonctionnel de NIVEAU II .....................................................................................................10

3.7) Schéma fonctionnel de premier degré de la lyre DMX........................................................................11

3.8) Rôle de fonctions principales de la lyre DMX .....................................................................................12

3.9) Schéma fonctionnel de second degré de FP1 .......................................................................................15

3.10) Description des fonctions secondaires de FP1 ...................................................................................15

3.11) Schéma fonctionnel de second degré de FP2 .....................................................................................17




3.15) Schéma fonctionnel de second degré de FP4 ....................................................................................20

3.16 ) Description des fonctions secondaires de FP4..................................................................................21



3.19) Description des fonctions secondaires de FP6 .................................................................................23




3.23 ) Schéma fonctionnel de second degré de FP8 ....................................................................................25






PRESENTATION FONCTIONNELLE DU SYSTEME D’ECLAIRAGE DE SPECTACLE

1 - MISE EN SITUATION DU SYSTEME

1.1) BESOIN SATISFAIT PAR LE SYSTEME

Des besoins variés, des solutions pluritechnologiques …

L’industrie du spectacle utilise de nombreux effets de lumière, que ce soit pour l’éclairage d’une scène de concert ou de théâtre, d’un studio de télévision, pour la mise en valeur d’événements de type « son et lumière », ou plus simplement l’animation d’une piste de danse de discothèque.

Le concept d’éclairage asservi nécessite la mise en œuvre d’une technologie sophistiquée dans les domaines de l’optique, de la mécanique et de l’électronique.

Une dizaine de constructeurs se partagent l’essentiel du marché de l’éclairage de scène. La lyre DMX TWIST-25 de IMG Stage Line constitue dans ce domaine un produit d’entrée de gamme qui possède néanmoins la plupart des fonctionnalités implantées sur les équipements professionnels, ces derniers étant soumis à un usage intensif et à de fortes contraintes mécaniques tant lors de l’utilisation que lors du transport et des montages et démontages répétés.

Un protocole de communication normalisé …

La multiplicité des sources et effets d’éclairage pour une même scène pose le problème de la commande. C’est ainsi que dans le milieu des années 1980 le concept de commande analogique (qui nécessitait un conducteur filaire par voie de commande entre la console et le projecteur) a progressivement été remplacé par des commandes multiplexées d’abord analogiques puis numériques.

Après plusieurs évolutions, le système de commande le plus abouti et actuellement le plus usité est le protocole DMX-512 : il s’agit d’une liaison asynchrone multipoint, reposant sur une liaison série RS-485 à 250 kbits/s, qui relie en chaîne la console aux divers projecteurs et effets. Un numéro de récepteur DMX pouvant aller de 1 à 512 (d’où le nom…) est configurable sur chaque récepteur. Les récepteurs sont reliés l’un à l’autre par un câble DMX, le dernier maillon étant équipé d’un bouchon terminateur. La commande consiste à transmettre successivement sur la liaison série des octets qui correspondent à une consigne de niveau pour chaque canal DMX.

Des attraits multiples …

La modularité d’un projecteur de type lyre (les modules de la lyre réalisés par les élèves peuvent

fonctionner de manière autonome et communiquent entre eux par un bus I2C), la cinématique des pièces mobiles, l’universalité du protocole DMX utilisé, et la commande du système à partir d’une interface PC conviviale, constituent autant d’attraits à ce thème d’étude.



1.2) PRESENTATION DU SYSTEME REEL

L’Objet Technique servant de support à cette étude est la lyre DMX TWIST-25 commercialisée par la société IMG Stage Line. La lyre est l’un des éléments d’une chaîne d’éclairage de spectacle, destiné à réaliser des effets de lumière.

Fonctionnement et caractéristiques techniques de la lyre DMX TWIST-25 :

La lyre projette sur une scène différents figures et couleurs. Source d’éclairage : Lampe halogène 24 V / 250 W, culot GX 5,3. Refroidissement par ventilation à vitesse asservie. Motifs : La lyre dispose d’une roue de 16 secteurs avec ou sans gobos (voir dossier technique). La roue de gobos est entraînée par un moteur pas à pas.

Exemples de gobos : Couleurs : La lyre dispose d’une roue de 12 secteurs avec ou sans filtres couleurs permettant de filtrer la lumière blanche. La roue de couleurs est entraînée par un moteur pas à pas.



Effets : La tête de projection peut être animée de deux mouvements :

� « PAN » ou « balayage » : mouvement de rotation « panoramique » sur un axe vertical ; amplitude maximale 540 degrés ; vitesse maximale 540° en 2,8 s.

� « TILT » ou « roulis » ou « inclinaison » : mouvement de rotation sur un axe horizontal ; amplitude maximale 270 degrés ; vitesse maximale 270° en 1,6 s.

Les mouvements « PAN » et « TILT » sont produits par deux moteurs pas à pas. Modes de fonctionnement : La gestion des effets s’effectue soit :

� en mode commandé via un contrôleur ou console DMX (utilisation de la liaison DMX)

� en mode télécommandé via une télécommande spécifique, à relier à la prise dédiée

� en mode autonome : « show 1 » et « show 2 » sont deux séquences d’effets préprogrammées qui s’exécutent au rythme de la musique via le microphone intégré (sensibilité réglable)

� en mode « esclave » : dans ce mode, plusieurs lyres TWIST-25 peuvent fonctionner en synchronisme avec une lyre TWIST-25 configurée en maître (maître et esclaves sont reliés en chaîne via les prises DMX).

Canaux DMX : La commande de la lyre avec le protocole DMX-512 utilise 5 canaux DMX aux adresses consécutives n à n+4 ; l’adresse n dite adresse de démarrage est par défaut l’adresse 1 ; elle est modifiable sur le panneau de contrôle de la lyre.

� canal n : activation du changement continu des gobos et/ou des couleurs

� canal n+1 : commande des gobos

� canal n+2 : commande de la couleur

� canal n+3 : consigne de « PAN » : rotation de la tête orientable les valeurs DMX 0� 255 correspondent à une position de 0 à 540 degrés

� canal n+4 : consigne de « TILT » : inclinaison de la tête orientable les valeurs DMX 0� 255 correspondent à une position de 0 à 270 degrés.

Pour les canaux n, n+1 et n+2, voir le tableau des valeurs DMX à envoyer (dans le dossier technique). Quelques caractéristiques techniques :

� Alimentation : 230 V~ 50Hz

� Consommation : 300 W environ.

� Température ambiante d’utilisation : 0 – 40°C

� Dimensions : 330x 380 x 290 mm

� Poids : 11 kg Précautions d’utilisation : En raison de l’échauffement de la lampe halogène :

� La lyre ne doit pas être utilisée en continu pendant plus d’une heure,

� Attendre 15 minutes après utilisation avant tout déplacement ou démontage de la lyre.



2 - IDENTIFICATION DES ELEMENTS DU SYSTEME

2.1) DIAGRAMME SAGITTAL DU SYSTEME

un système à géométrie variable …

Le protocole DMX utilisé par de nombreux constructeurs rend les installations de spectacles très ouvertes et faciles à configurer. A partir d’une console de commande (matérielle, ou logicielle + interface), une même ligne DMX peut ainsi relier en cascade toute une chaîne d’éclairage.

Ces éléments d’éclairage peuvent être : des projecteurs d’effets, des changeurs de couleur, des projecteurs à miroir asservi, des lyres, des machines à fumée...

Configuration du système retenu :

Le système étudié se compose de :

� une console virtuelle de pilotage générant les consignes DMX ; matérialisée par un PC muni d’un logiciel de commande et d’une interface USB/DMX, il constitue l’Objet Technique n°1 (OT1)

� un projecteur capable de générer des effets lumineux configurables selon 6 paramètres ; il utilise donc 6 canaux DMX, et constitue l’Objet Technique n°2 (OT2)

� un opérateur

� la scène

Console virtuelle de pilotage

Informations sur l’état de la console

Lyre DMX

Scène, ou sujet à mettre en valeur

Opérateur

OT1

Consignes DMX

Faisceau lumineux

asservi en forme, couleur et position

Ordres contrôles

programmation

Retour visuel

Spectateur

Représentation artistique

OT2

Autres récepteurs DMX

Consignes DMX



Remarque :

� La liaison série DMX est représentée par une flèche épaisse. Elle permet de chaîner jusqu’à 512 récepteurs à condition de disposer de répétiteurs tous les 32 récepteurs. Le dernier récepteur doit être muni d’un bouchon de terminaison de boucle (constitué d’une résistance de 120 Ohms).

2.2) ROLE DES ELEMENTS DU SYSTEME

Console d’éclairage :

Interface munie de touches, de dispositifs de pointage et de potentiomètres permettant la programmation et le pilotage complet du spectacle ; elle est capable de piloter jusqu’à 512 projecteurs ou effets. Les consignes destinées aux récepteurs sont transmises sur la liaison RS-485 suivant le protocole DMX-512.

Opérateur : Technicien chargé de la programmation de la console ; pendant le spectacle, contrôle le bon déroulement des séquences et peut procéder à des réglages en direct.

Lyre DMX : Projecteur chargé de diffuser un faisceau de lumière de forme et de couleur variables, orientable vers divers espaces au cours du spectacle.

Scène : Scènes, acteurs, chanteur, musicien, … : ensemble artistique à mettre en valeur.



3 - ANALYSE FONCTIONNELLE DU SYSTEME

3.1) MATIERE D’ŒUVRE

La matière d’œuvre traitée par le système est de type énergétique (énergie lumineuse) et informationnelle (consignes traitées, et transmises sur la liaison DMX). Le système permet de mettre en valeur la scène.

3.2) FONCTION D’USAGE DU SYSTEME D’ECLAIRAGE DE SPECTACLE :

Eclairer de manière active et animée une production artistique à mettre en valeur, en créant des effets lumineux variés en forme, couleur et en position selon plusieurs modes de commande évolués.

Les modes de commande sont :

� la programmation, la mémorisation des séquences (ou préparations), et leur restitution lors du spectacle,

� le pilotage des effets manuels ou programmés lors du spectacle,

Le système doit respecter la norme DMX-512 autorisant le chaînage de projecteurs et d’effets multiples compatibles, afin de s’adapter à la nature et aux dimensions du sujet à mettre en valeur.

Le système est de type mixte (constitué de personnes et d’objets techniques).

3.3) ETUDE DES MILIEUX ASSOCIES

Le système devra prendre en compte les contraintes liées aux milieux associés. Milieu humain :

Les techniciens réalisant le montage de la chaîne d’éclairage doivent pouvoir travailler rapidement sans connaissance spécifique du domaine de l’électronique.

Les artistes ne doivent pas avoir à subir de dysfonctionnement de tout ou partie du système (sécurité, perturbation).

Milieu physique :

L’utilisation possible en extérieur et en intérieur, la proximité de nombreuses sources de chaleur imposent de larges gammes de température et d’hygrométrie :

- utilisation du matériel : température 0°C à 100 °C ; 0 à 90 % d’humidité

- stockage du matériel : -25°C à 125 °C

Le système doit résister aux contraintes mécaniques (vibrations, chocs) liées à l’utilisation, au transport et aux montages et démontages fréquents.

Le système ne doit pas produire de perturbations électromagnétiques dans le domaine des basses fréquences (audio-fréquences).

Milieu technique :

- Alimentation de la lyre sur le secteur E.D.F. (230V~) avec prise de terre.

- Possibilité de commander la lyre seule en mode autonome, à partir d'une télécommande et à l'aide d'une console DMX ou en mode esclave dans le cas d'utilisation de plusieurs lyres.

- La distance entre la console et la lyre peut atteindre 100m.

- Le protocole DMX512 est un des plus répandu dans le domaine de l'éclairage scénique et permet de commander un nombre de canaux important (jusqu'à 512).



Milieu économique :

Grande fiabilité requise, pour un usage intensif,

Montages démontages configuration rapides,

Compatibilité avec les matériels utilisés dans le domaine du spectacle (fixations possibles sur portiques, câbles, connectique,…).

3.4) Fonction globale du système :

Contrôler et asservir un ensemble de tâches partiellement programmées, au déroulement d’un

événement. Autres systèmes ayant même fonction globale :

- sonorisation de spectacle ou d’événement,

- animation pyrotechnique.

3.5) Fonction d’usage de OT2 : Recevoir les ordres DMX de la console de pilotage. Décoder les informations de la trame. Elaborer les consignes de pilotage des différents moteurs. Emettre un faisceau lumineux commandé en forme, couleur et direction. La matière d’œuvre traitée est de type informationnel et énergétique.



3.6) Schéma fonctionnel de NIVEAU II

Le schéma fonctionnel de niveau 2 du système didactisé, comprend :

- 1 console de pilotage (ordinateur + interface)

- 1 projecteur d’effets lumineux (« lyre » DMX)

Signal DMX

DDééccooddaaggee eett ttrraaii tteemmeenntt

AAccqquuiiss ii tt iioonn ddeess ccoonnssiiggnneess MMéémmoorriissaattiioonn eett EExxééccuutt iioonn

GGéénnéérraatt iioonn ddeess

oorrddrreess DDMMXX

OT1 : Console de Pilotage

IInntteerr ffaaççaaggee

Ordres Eclairage

Consignes et réglages

TTrraannssmmiissssiioonn ddeess oorrddrreess

DDMMXX CChhooiixx dduu mmooddee

ddee ffoonncc--ttiioonnnneemmeenntt

RRéécceeppttiioonn ddeess oorrddrreess

DDMMXX

CCoonnvveerrssiioonnss

éélleeccttrriiqquuee // mmééccaanniiqquuee eett éélleeccttrriiqquuee // lluummiinneeuussee

OT2 : Projecteur d’effets

SSCCEENNEE

Signal D

MX

VVeerrss aauuttrreess rréécceepptteeuurrss

INSTALLATEUR

Config. N° DMX

OO PP

EE RR

AA TT

EE UU

RR

11

Effets lumineux

Faisceau lumineux commandé en intensité,

couleur, forme et position

Informations visuelles

Liaison USB



3.7) Schéma fonctionnel de premier degré de la lyre DMX ( version pédagogique *)

*Ce schéma est celui retenu pour le thème. Il facilite un découpage fonctionnel en plusieurs cartes de complexité quasiment équivalente grâce à l’introduction du bus I2C et la répartition du logiciel sur plusieurs cartes. Sur la lyre réelle, le traitement des informations est centralisé (un seul microcontroleur), il n’y a donc pas de bus I2C, les périphériques sont pilotés via des interfaces de puissances par les ports d’entrées-sorties. Le découpage serait inégal et la connectique plus délicate. On a rajouté un gradateur pour la lampe, commandé par le canal 6** et supprimé l’effet tremblement commandé par le canal 1** (** pour une lyre d’adresse 1)

Générer les signaux de commande

des moteurs gobos et couleurs

Gérer l les modes de

fonctionnement

Positionner gobos

Signal DMX

FP2 FP4 FP1

Forme du faisceau

Choix mode de fonctionnement

Positionner couleurs

Positionner PAN

Positionner TILT

C_Gobo

MGB

MGA

C_Coul

MCB

EN_GC

MCA

C_Pan

MPB

EN_PT

MPA

C_Tilt

MTB MTA

Faisceau coloré

Rotation du faisceau

Inclinaison du faisceau

Emettre un faisceau lumineux

de puissance contrôlée

Faisceau lumineux blanc

Contrôler la température

à l’intérieur de la tête

Apport d’air frais

FP3

FP5

FP6

FP7

FP8

FP9

Alimenter

FA

Bus I2C

Réglage du canal DMX

Informations visuelles de

contrôle

Consignes

TRAME DMX vers autres récepteurs

Chaleur

Air chaud évacué

Générer les signaux de commande

des moteurs Pan et

Tilt

FP5



3.8) Rôle de fonctions principales de la lyre DMX

• FP1 : Gérer les modes de fonctionnement

Fonction : Permet de choisir le mode de fonctionnement :

- normal,

- test du fonctionnement de la lyre,

- réglage de l’adresse DMX (de départ) de la lyre et de ses paramètres.

En fonctionnement normal, FP1 analyse les ordres envoyés sur la liaison DMX , extrait les ordres qui lui sont destinés, et transmet (via un bus I2C) les consignes de positionnements aux fonctions principales FP2, FP5, FP8.

L’absence du signal DMX est signalée par un message sur l’afficheur LCD.

Entrées : Signal DMX

Actions de l’opérateur : Boutons poussoirs K2 et encodeur rotatif EN1.

Sorties : Informations visuelles : Afficheur LCD 4 lignes de 20 caractères.

Consignes : bus I2C (signaux SDA et SCL).

• FP2 : Générer les signaux de commande des moteurs gobos et couleurs

Fonction : Elabore les signaux de commande (pour les enroulements des moteurs pas à pas) nécessaires pour amener les disques (gobos et couleurs) dans la position demandée (ou en position d’origine)

Entrées : Signaux logiques

- Consignes de positionnement gobos et couleurs (bus I2C).

- C_GOBO détection de la position d’origine de la roue des gobos

- C_COUL détection de la position d’origine de la roue des couleurs

Sorties : Signaux logiques

- MGB commande de l’enroulement 1-2 du moteur pas à pas des gobos

- MGA commande de l’enroulement 3-4 du moteur pas à pas des gobos

- EN_GC validation de la commande des moteurs pas à pas gobos et couleurs

- MCB commande de l’enroulement 1-2 du moteur pas à pas des couleurs

- MCA commande de l’enroulement 3-4 du moteur pas à pas des couleurs

• FP3 : Positionner (filtres) couleurs

Fonction : Permet la rotation du disque des couleurs afin de positionner un filtre couleur devant le faisceau lumineux blanc et détecte la mise en position de référence du disque.

Entrées : Faisceau de lumière blanche

Signaux logiques

- MCB ordre de commande de la bobine 1-2 du moteur pas à pas

- MCA ordre de commande de la bobine 3-4 du moteur pas à pas

- EN_GC validation de la commande des bobines

Sorties : C_COUL signal logique indiquant la mise en position de référence du disque des couleurs. Faisceau coloré



• FP4 : Positionner gobos

Fonction : Permet la rotation du disque des gobos (forme du faisceau lumineux) et détecte la mise en position de référence du disque.

Entrées : Faisceau coloré

Signaux logiques

- MGB ordre de commande de la bobine 1-2 du moteur pas à pas

- MGA ordre de commande de la bobine 3-4 du moteur pas à pas

- EN_GC validation de la commande des bobines

Sorties : C_GOBO signal logique indiquant la mise en position de référence du disque des gobos.

Faisceau coloré projetant un gobo à la fois. • FP5 : Générer les signaux de commande des moteurs Pan et Tilt

Fonction : Elabore les signaux de commande (pour les enroulements des moteurs pas à pas) nécessaire pour diriger le faisceau lumineux dans la position demandée (ou en position d’origine).

- Pan : mouvement de rotation dans le plan horizontal (balayage panoramique)

- Tilt : mouvement de rotation dans le plan vertical (inclinaison)

Entrées : signaux logiques

- Consignes de positionnement pan et tilt. (bus I2C)

- C_PAN : détection de la position d’origine de la tête mouvement ‘pan’

- C_TILT : détection de la position d’origine de la tête mouvement ‘tilt’

Sorties : signaux logiques

- MPB : Commande de l’enroulement 1-2 du moteur pas à pas du pan

- MPA : Commande de l’enroulement 3-4 du moteur pas à pas du pan

- EN_PT : Validation de la commande des moteurs pas à pas

- MTB : Commande de l’enroulement 1-2 du moteur pas à pas du tilt

- MTA : Commande de l’enroulement 3-4 du moteur pas à pas du tilt

• FP6 : Positionner PAN

Fonction : Permet la rotation de la tête (et donc du faisceau lumineux) dans le plan horizontal et détecte sa mise en position de référence.


- MPB ordre de commande de la bobine 1-2 du moteur pas à pas

- MPA ordre de commande de la bobine 3-4 du moteur pas à pas

- EN_PT validation de la commande des bobines

Sorties : C_PAN signal logique indiquant la mise en position de référence du balayage

Rotation du faisceau lumineux.



• FP 7: Positionner TILT

Fonction : Permet l’inclinaison de la tête (et donc du faisceau lumineux) et détecte sa mise en position de référence


- MTB ordre de commande de la bobine 1-2 du moteur pas à pas

- MTA ordre de commande de la bobine 3-4 du moteur pas à pas

- EN_PT validation de la commande des bobines

Sorties : C_TILT signal logique indiquant la mise en position de référence de l’inclinaison

Inclinaison du faisceau lumineux.

• FP 8 : Emettre un faisceau lumineux de puissance contrôlée

Fonction : Permet de faire varier l’intensité du faisceau lumineux

Entrées : signal logique :

- Consigne de luminosité (bus I2C)

Sortie : variation de l’intensité du faisceau lumineux.

• FP 9 : Contrôler la température à l’intérieur de la tête.

Fonction : Eviter que la température devienne excessive dans la tête (pour ne pas endommager certaines pièces).

Entrées :

- Apport d’air ‘frais’ (ventilation du boîtier)

- Chaleur provenant de la source lumineuse interne

Sortie : Air chaud évacué

• FA : Alimenter

Fonction : A partir de la tension du secteur, fournit l’alimentation des différentes structures

Entrées : tension continue 12V

Sorties : tension continue régulée de 5V, tension continue 12V



3.9) Schéma fonctionnel de second degré de FP1

3.10) Description des fonctions secondaires de FP1

• FS1-1 : Encoder les paramètres de fonctionnement

Fonction : Permet de choisir le mode de fonctionnement grâce à un bouton poussoir, et de régler les paramètres.

- Mode normal : les signaux DMX sont émis par un logiciel de pilotage (pp_test ou freestyler)

- Mode réglage : il permet de fixer les valeurs pour chaque canal de façon manuelle (Gobo, couleur, pan, tilt et dimmer, permet aussi de fixer l’adresse DMX de départ).

Entrées : Choix du mode de fonctionnement : une impulsion générée par appui sur le bouton poussoir K2, permet de basculer de mode.

Réglage des paramètres : par actions sur une molette.

Sorties : ER_A : signal logique dépendant de la position de la molette

ER_B : signal logique dépendant de la position de la molette

ER_BP : signal logique permettant de valider ER_A et ER_B

V2 : signal logique image de K2

• FS1-2 : Adapter le signal DMX

Fonction : Permet de transformer les signaux DMX différentiels en signaux TTL.

Entrées : Trame DMX algébrique : + ou – 4 V environ.

Sorties : Trame DMX TTL compatible avec le PIC

Encoder les paramètres de fonction-

-nement

FS 1-1

ER_A

ER_B

ER_BP

V2

Choix du mode de

fonctionnement

Adapter le signal

DMX

FS 1-2

TRAMEDMX

Trame DMX adaptée

SDA

SCL

Traiter et

transmettre les

infos

FS 1- 3

Afficher les

informations

FS 1- 4

Informations visuelles de

contrôle

E

R/W

RS

D4

D5

D6

D7

Consignes Bus I2C

vers esclaves

Réglage des paramètres

TRAME DMX vers autres récepteurs



• FS1-3 : Traiter et transmettre les informations

Fonction : Elle traite les informations contenues dans la trame et les transmet aux esclaves et à l’afficheur.

Entrées : Trame DMX TTL

ER_A : signal logique dépendant de la position de la molette

ER_B : signal logique dépendant de la position de la molette

ER_BP : signal logique permettant de valider ER_A et ER_B

V2 : signal logique image de K2

Sorties : signaux transmettant les messages à afficher (D7 à D4)

Signaux de commande de l’afficheur (E, R/W et RS) voir doc

Consignes destinées aux esclaves émises en série (voir bus I²C)

En mode normal :

Le traitement consiste à : - Détecter le break régulièrement. Le break permet de synchroniser chaque récepteur (ce dernier recherche son adresse par un compte à rebours à partir du break). - Localiser l’adresse du récepteur dans la trame (voir extrait notice du projecteur PAR 36) - Recevoir les 6 canaux consécutifs (canaux utiles pour la lyre)

Puis transmettre les informations : - A l’afficheur - Aux esclaves internes (carte gobos couleurs, carte pan tilt et alim-dimmer) Grâce à leurs adresses respectives et en leur attribuant uniquement les infos qui les concernent. (Voir bus I²C)

En mode réglage :

Le traitement consiste à : - prendre en compte les paramètres réglés par l’utilisateur (ce dernier doit commencer par fixer l’adresse du récepteur )

Transmettre les informations : - A l’afficheur - Aux esclaves internes (carte gobos couleurs, carte pan tilt et alim-dimmer)

Quelque soit le mode, le programme surveille régulièrement si K2 est appuyé.

FS1-4 : Afficher les informations

Fonction : informer l’utilisateur de l’état du système,et de ses paramètres.

Entrées : signaux de contrôle (E, R/W , RS) :

Signaux supportant les informations à visualiser (D4 à D7 )

Sorties : Infos visuelles de contrôle :





• FS2-1 : Acquérir les consignes gobo et couleur

Fonction : Permet d’acquérir les consignes gobo et couleur (sous forme série et de les remettre sous forme parallèle, en vue d’un traitement.

Elle est réalisée par le module MSSP (module du port série synchrone) en mode I²C

Mode normal : les signaux DMX sont émis par un logiciel de pilotage (pp_test ou freestyler)

Mode réglage : ce mode permet de fixer les valeurs pour chaque canal (Gobo, couleur, pan, tilt et dimmer, permet aussi de fixer l’adresse DMX de départ).

Entrées: SDA : voir bus I²C

SCL : voir bus I²C

Sorties : Consignes couleur et gobo sous forme parallèle

Remarque : Ce sont des « sorties » parallèles internes au PIC.

• FS2-2 : Elaborer les ordres de commande des moteurs Fonction : A partir des consignes, cette fonction élabore les ordres de commande des moteurs afin

d’obtenir l’effet correspondant aux consignes.

Il y a 4 possibilités :

- Couple (gobo, couleur) fixe.

- Couple (gobo variable, couleur fixe).

- Couple (gobo fixe, couleur variable).

- Couple (gobo variable, couleur variable).

Entrées : Consignes sous forme d’octets.

Sorties : deux doublets de commandes A et B

(MGA, MGB) signaux logiques A et B pour moteur gobos en quadrature

et (MCA, MCB) Signaux logiques A et B pour moteur couleurs en quadrature

EN_GC : signal logique de validation des circuits de commutation gobo et couleur.

Acquérir les consignes couleur et

gobo

FS 2-1

Elaborer

les ordres

de commande

des moteurs

FS 2-2

SDA

SCL

Consignes

C_gobo

C_coul

MGA

MGB

MCA

MCB

EN_GC

Couleur et gobo

Consignes Bus I2C




Complémenter les signaux

de commande des

phases moteur GOBOS

FS 3-1

Commuter

la puissance

vers les

phases du

moteur GOBOS

FS 3-2

Tourner le disque GOBOS

FS 3- 3

Détecter l'origine

du disque GOBOS

FS 3- 5

MGA

MGB

MGA

MGB

O1G

O2G

O3G

O4G

C_gobo

position de l’arbre moteur GOBOS

EN_GC

Masquer une partie

du faisceau lumineux et fournir une

référence de position

FS 3- 4

Forme du

faisceau

Faisceau lumineux

Alimentation moteur

CM

CM




• FS3-1 : Complémenter les signaux de commande des phases moteur gobos

Entrées : Couple de signaux logiques (MGA, MGB) en quadrature

Sorties : Couple de signaux logiques (MGA\ ,MGB\) complémentés par rapport au couple précédent.

• FS3-2 : Commuter la puissance

Entrées : Quartet de signaux logiques (MGA, MGB, MGA\, MGB\ ) de très faible puissance

EN_GC : entrée logique de validation du circuit. Dans cette application, c’est un signal rectangulaire MLI de fréquence 20kHz, afin de commander 2 puissances moyennes.

Sorties : Quartet de signaux logiques (O1G, O2G, O3G, O4G) modulé en puissance moyenne

sur 2 niveaux :

- Basse puissance pour maintenir le moteur dans une position fixe.

- Haute puissance lorsqu’on demande une rotation élémentaire du moteur

• FS 3-3 : Tourner le disque gobos

Entrées : Quartet de signaux logiques (O1G, O2G, O3G, O4G) modulé en puissance moyenne

Sorties : Arbre de rotation dans une certaine position fixe ou variable

Disque gobos se positionnant sur le gobo demandé ou en rotation saccadée.

CM : Champ magnétique solidaire du disque et localisé

• FS 3-4 : Masquer une partie du faisceau coloré et fournir une référence de position

Entrées : faisceau lumineux coloré

Sorties : faisceau lumineux coloré projetant la forme d’un gobo à un instant donné

CM : Champ magnétique solidaire du disque et localisé

• FS 3-5 : Détecter l’origine du disque gobos

Entrées : CM : Champ magnétique solidaire du disque et localisé

Sorties : C_gobo : signal logique délivrant une impulsion au niveau bas lorsque la position d’origine est détectée.




Complémenter les signaux

de commande des phases

moteur COULEURS

FS 4-1

Commuter la puissance

sur les phases moteur

COULEURS

FS 4-2

Déplacer le disque

COULEURS

FS 4- 3

Détecter l'origine

du disque COULEURS

FS 4- 5

MCA

MCB

MCA

MCB

O1C

O2C

O3C

O4C

C_coul

Arbre de rotation

du disque COULEURS

EN_GC

Filtrer le faisceau lumineux

et fournir

une position d’origine

FS 4- 4

Faisceau coloré

Faisceau lumineux

blanc

Valim

CM_C



3.16 ) Description des fonctions secondaires de FP4

• FS 4-1 : complémenter les signaux de commande des phases moteur couleurs

Entrées : Couple de signaux logiques (MCA, MCB) en quadrature

Sorties : Couple de signaux logiques (MCA\, MCB\) complémentés par rapport au couple précédent.

• FS 4 -2 : commuter la puissance

Entrées : Quartet de signaux logiques (MCA, MCB, MCA\, MCB\) de très faible puissance

EN_GC : entrée logique de validation du circuit. Dans cette application, c’est un signal rectangulaire MLI de fréquence 20kHz, afin de commander 2 puissances moyennes.

Valim : ligne d’alimentation de 12V fournissant la puissance électrique nécessaire

Sorties : Quartet de signaux logiques (O1C, O2C, O3C, O4C) modulé en puissance moyenne sur 2 niveaux :

- « basse puissance» pour maintenir le moteur dans une position fixe. (couple résistant)

- « haute puissance » lorsqu’on demande une rotation élémentaire du moteur

• FS 4-3 : tourner le disque couleurs

Entrée : quartet de signaux logiques (O1C, O2C, O3C, O4C) modulé en puissance moyenne

Sorties : arbre de rotation dans une certaine position fixe ou variable

Disque couleurs se positionnant sur la couleur demandée ou en rotation saccadée.

CM_C : Champ magnétique solidaire du disque et localisé

• FS 4-4 : Filtrer le faisceau pour le coloré et fournir une référence de position

Entrées : faisceau lumineux « blanc »

Sorties : faisceau lumineux coloré projeté sur le disque gobos.

L’utilisateur peut choisir 1 couleur parmi 12 à un instant donné, il peut aussi choisir de les faire changer en mode automatique (rotation saccadée plus ou moins rapide).

CM_C : Champ magnétique solidaire du disque couleurs et localisé

• FS 4-5 : Détecter l’origine du disque couleurs

Entrées : CM_C : Champ magnétique solidaire du disque et localisé

Sorties : C_coul : signal logique délivrant une impulsion au niveau bas lorsque la position d’origine est détectée.





• FS 5 -1 : Acquérir les consignes pan et tilt

Fonction : Permet d’acquérir les consignes pan et tilt (sous forme série et de les mettre sous forme parallèle.

Elle est réalisée par le module MSSP (module du port série synchrone) en mode I²C

Entrées : SDA : Voir bus I²C

SCL : Voir bus I²C

Sorties : Consignes pan et tilt sous forme parallèle

Remarque : Ce sont des « sorties » parallèles internes au PIC.

• FS 5 -2 : Elaborer les ordres de commande des moteurs Fonction : A partir des consignes, cette fonction élabore les ordres de commande des moteurs afin

d’obtenir l’effet correspondant aux consignes.

Il y a 4 possibilités :

- Couple (pan, tilt) fixe.

- Couple (pan variable, tilt fixe).

- Couple (pan fixe, tilt variable).

- Couple (pan variable, tilt variable).

Entrées : Consignes PAN et TILT sous forme d’octets.

Sorties : Deux doublets de commandes A et B

Couple de signaux logiques (MPA, MPB) en quadrature pour moteur pan et couple de signaux logiques (MTA, MTB) en quadrature pour moteur tilt

EN_PT : Signal logique de validation des circuits de commutation de puissance PAN et TILT.

Acquérir les consignes pan et tilt

FS 5-1

Elaborer

les ordres

de commande

des moteurs

FS 5-2

SDA

SCL

Consignes

C_pan

C_tilt

MPA

MPB

MTA

MTB

EN_PT

Pan et tilt

Consignes Bus I2C





• FS 6-1 : Complémenter les signaux de commande des phases moteur PAN

Entrées : Couple de signaux logiques (MPA, MPB) en quadrature

Sorties : Couple de signaux logiques (MPA\, MPB\) (complémentés par rapport au couple précédent.

• FS 6-2 : Commuter la puissance

Entrées : Quartet de signaux logiques (MPA, MPB, MPA\ , MPB\ ) de très faible puissance

EN_PT : entrée logique de validation du circuit. Dans cette application, c’est un signal rectangulaire MLI de fréquence 20kHz, afin de commander 2 puissances moyennes.

Valim : Tension continue de 12V

Sorties : Quartet de signaux logiques (O1P, O2P, O3P, O4P) modulé en puissance moyenne

sur 2 niveaux :



• FS 6-3 : Tourner la tête de la lyre autour d’un axe vertical Fonction : Faire tourner la tête d’un angle maximal de 540° par rapport à la position de référence (0°).

Fournir une position de référence (0°).

Entrées : quartet de signaux logiques (O1P, O2P, O3P, O4P) modulé en puissance moyenne

Complémenter les signaux de

commande des phases

moteur PAN

FS 6-1

Commuter la

puissance vers les

phases du moteur

PAN

FS 6-2

Tourner la tête de la lyre

Fournir

une référence

FS 6- 3

Détecter l'origine

de la rotation horizontale de la lyre

FS 6- 4

MPA

MPB

MPA

MPB

O1P

O2P O3P

O4P

C_Pan

Mouvement PAN

et Rotation

Horizontale du faisceau

EN_PT

Valim

PP



Sorties : Mouvement panoramique (PAN) de la tête (rotation maximale de 540° par rapport à la position d’origine) ayant pour conséquence d’orienté dans un plan horizontal le faisceau lumineux (projecteur frontal)

PP : Position (PAN de la tête) quelconque ou d’origine repérée par un index.

• FS 6-4 : Détecter la position d’origine PAN de la tête

Entrées : (PP) Position de la tête, repérée par un index.

Cette position (par rapport à un axe vertical) est quelconque ou d’origine.

Sorties : variable logique C_Pan. C_Pan est au niveau bas pour la position d’origine. 3.21) Description des fonctions secondaires de FP7


• FS 7-1 : Complémenter les signaux de commande des phases moteur TILT

Entrées : Couple de signaux logiques (MTA, MTB) en quadrature

Sorties : Couple de signaux logiques (MTA\, MTB\) complémenté par rapport au couple précédent.

• FS 7-2 : Commuter la puissance

Entrées : Quartet de signaux logiques (MTA ,MTB,MTA\ , MTB\ ) de très faible puissance

EN_PT : entrée logique de validation du circuit. Dans cette application, c’est un signal rectangulaire MLI de fréquence 20kHz, afin de commander 2 puissances moyennes.

VALIM : Tension continue de 12V

Sorties : Quartet de signaux logiques (O1T, O2T, O3T, O4T) modulé en puissance moyenne sur 2 niveaux :



Complémenter les signaux de

commande des

phases moteur

TILT

FS 7-1

Commuter la

puissance vers les

phases du moteur

TILT

FS 7- 2

Tourner la tête de la lyre

Fournir

une référence

FS 7- 3

Détecter l'origine

de la rotation horizontale de la lyre

FS 7- 4

MTA

MTB

MTA

MTB

O1P

O2P O3P

O4P

C_TILT

Mouvement TILT

et Rotation verticale

du faisceau

EN_PT

Valim

PT



• FS 7-3 : Tourner la tête de la lyre autour d’un axe horizontal d’un angle maximal de 270° et fournir une référence

Entrées : Quartet de signaux logiques (O1T, O2T, O3T, O4T) modulé en puissance moyenne

Faisceau lumineux

Sorties :

- Mouvement panoramique (TILT) de la tête rotation maximale de 270° par rapport à la position d’origine (dans le système réel)

- Faisceau lumineux orienté (dans le système réel)

- Position (TILT de la tête) quelconque ou d’origine repérée par un index.

• FS 7-4 : Détecter la position d’origine TILT de la tête

Entrées : Position quelconque ou d’origine repérée par un index

Sorties : variable logique C_Tilt. C_Tilt est au niveau bas pour la position d’origine.

3.23 ) Schéma fonctionnel de second degré de FP8


• FS 8 -1 : acquérir les consignes d’éclairage de la lampe

Entrées : Consignes sous forme série (bus I²C)

Sorties : Consignes sous forme parallèle.

• FS 8 -2 : Elaborer la commande MLI de la lampe

Entrées : Consignes sous forme parallèle.

Sortie : CMLAMP : signal logique rectangulaire (de très faible puissance) de fréquence 20kHz, modulé en largeur d’impulsion.

Acquérir

les consignes d'éclairage

de la lampe

FS 8-1

Elaborer

la commande

MLI de la

lampe

FS 8-2

SDA

SCL

Consigne

éclairage

Consignes Bus I2C

CMLAMP

Produire la

lumière

FS 8- 4

Faisceau de

lumière

Commuter la

puissance

FS 8- 3

ULAMP

V alim



• FS 8-3 : commuter la puissance

Entrées :

CMLAMP : Signal logique rectangulaire (de très faible puissance) de fréquence 20kHz, modulé en largeur d’impulsion.

VALIM : Source de tension de 12V qui fournit la puissance électrique nécessaire.

Sortie : ULAMP : Tension rectangulaire de rapport cyclique variable.

• FS 8-4 : Produire la lumière

Entrée : ULAMP : Tension rectangulaire de rapport cyclique variable. Elle fournit une puissance électrique hachée de valeur moyenne comprise entre 0 et 20W.

Sortie : faisceau de lumière blanche d’intensité comprise entre 0 et 100 % de l’intensité maximale

3.25) Schéma fonctionnel de second degré de FP9 3.26) Description des fonctions secondaires de FP9

• FS 9 -1 : Traduire la température en tension analogique image

Entrées : Température à l’intérieur de la tête

Sortie : CPTT tension analogique image de la température interne de la tête.

• FS 9 -2 : Traduire la tension image de la température en nombre.

Fonction : Cette fonction réalise 4 mesures rapprochées de la tension analogique image de la température. A chaque mesure, elle convertit la tension analogique en un nombre, puis elle effectue leur moyenne.

Entrées : CPTT : Tension analogique image de la température

Sortie : NT : Nombre représentant la température moyenne sur un court intervalle de temps

Choisir petite ou grande vitesse

FS 9-3

Température interne

de la t ête

CMVENT

Traduire

la tension image de

la température

en nombre

FS 9-2

Consigne

Numérique de la

température (NT)

Traduire

la température

en tension image

FS 9-1

CPTT

Refroidir la

tête de la lyre

FS 9-4

V alim

Chaleur produite par la lampe

Air frais extérieur

Air chaud expulsé



• FS 9-3 : Choisir petite ou grande vitesse

Entrée : NT : Nombre représentant la température moyenne sur un court intervalle de temps

Consigne interne à la fonction (donc non représentée) : Nombre image du seuil de température maximale acceptable avec petite vitesse.

Sortie : CMVENT : niveau logique permettant de commander soit la petite vitesse, soit la grande.

• FS 9-4 : Refroidir la tête de la lyre

Entrée : - CMVENT : niveau logique permettant de commander soit la petite vitesse, soit la grande.

- Valim 12V

- Air frais extérieur

- Chaleur produite par la lampe interne

Sorties : Air chaud expulsé

Température à l’intérieur de la tête

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