OSC-Encoder für ETC nomad

Lighthack Box 1 Kit

Im ETC-Merchandising Shop (!) findet man neben den Hoodies und T-Shirts unerwartet ein Selbstbau-Set: Das „Lighthack Box 1 Kit“ für 99,- Euro mussten wir natürlich sofort in den Warenkorb legen, gleich aufbauen und ausprobieren!

Lighthack Box 1 Kit
Das Lighthack Box 1 Kit für 99 Euro im ETC Merchandise Shop (Bild: ETC)

Übersicht:

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OSC versus MIDI
Lighthack Box 1 Bausatz
Arduino: Programmierung in wenigen Schritten
Sketch hochladen und fertig
Das Lighthack Box 1 Kit ist konstruktiv und macht Spaß


Ist das Budget sehr klein (oder benötigt man nur eine preiswerte Backuplösung), verwendet man statt einer voll ausgebauten Lichtsteuerkonsole gerne PC-basierte Lösungen. Bei ETC und deren EOS-Lichtsteuerung nennt sich diese PC-Variante „ETCnomad“. Die Software kann man kostenfrei von der ETC-Homepage herunterladen. ETCnomad erlaubt alle Funktionen bis auf die Werteausgabe, ist also ideal für das Pre-Programming. Für die Ausgabe von Werten benötigt man dann einen USB-Dongle, der 1.024 Kreise oder 6.144 Kreise freischaltet. Zum Anschluss fünfpoliger DMX-512-XLR-Steckverbinder dient die USB/XLR-Adapterbox „Gadget II“.

ETC Lighthack Box 1
Pan/Tilt-Einstellung via Encoder und Lighthack Box Das Display zeigt die aktuellen Positionswerte an, mit der Shift-Taste wird die Feinauflösung der Encoder umgeschaltet, während Last- und Next-Taste die Anwahl des nächsten oder vorigen Scheinwerfers ausführt. Das Poti neben dem Display steuert die Helligkeit der Display-Hintergrundbeleuchtung (Bild: Herbert Bernstädt)

Aber auch Lichtsteuerungen, die in erster Linie mit vielen Fadern ausgestattet sind (was gerade im Theaterbetrieb sehr geschätzt wird), weisen manchmal gar keine Encoder auf. Das ist manchmal auch historisch bedingt, wie bei der ETC-Element, die heute mit der leistungsstarken EOS Engine hervorragend Moving-Lights steuern kann: Neben Tastenfeld und Mastersteller punktet sie vor allem wegen der Kanalfader. Aber sie weist keine Encoder für Pan und Tilt auf. Mit Einzug der Moving-Lights im Theater sind Encoder aber für das Ausrichten der Position von Pan und Tilt eine sehr große Erleichterung.

Nun sind MIDI-Controller für eine haptische Bedienung PC-basierter Steuerungen hinlänglich bekannt. Mit dem Selbstbau-Set „Lighthack Box 1“ kann man sich aber sehr preiswert genau diese Möglichkeit der Steuerung via Encoder schaffen. Die Kommunikation mit der Lichtstellpultsoftware erfolgt hier via OSC.

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OSC versus MIDI

MIDI wurde bereits 1982 eingeführt und steht für Musical Instrument Digital Interface. Und MIDI macht bis heute einen super Job. Jedoch zeigen sich mit fortschreitender Technik auch Grenzen. Insbesondere, wenn man nicht nur Noten mit lediglich 127 Abstufungen (7 Bit) übertragen will, sondern auch Fließkomma-Zahlen. So wurde 20 Jahre später von der University of California in Berkeley das Open Sound Control (OSC), ein nachrichtenbasiertes Netzwerkprotokoll veröffentlicht. Die aktuellen führenden Lichtstellpultfamilien wie GrandMA oder ETC-Eos unterstützen diese Kommunikation über OSC. Ein Vorteil neben dem Datentyp float (Fließkommazahl) von OSC ist, dass die Kommunikation über Netzwerk stattfinden kann. Es werden keine MIDI-Extrakomponenten benötigt. Die Integration mit OSC ist einfacher als über Midi-SysEx-Nachrichten.

TEC EOS TAB 99 OSC 4
EOS-Bildschirm TAB 99 ruft eine Diagnoseseite mit der OSC-Kommunikation auf (Bild: Herbert Bernstädt)

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OSC-Hintergrundinformationen


Lighthack Box 1 Bausatz

Um Encoder an einem PC anzuschließen, benötigt man natürlich die Encoder selbst, aber vor allem eine Ansteuerplatine, an die diese Encoder anzuschließen sind. Die Platine dieses Bausatzes beherbergt einen Micro-Controller. Er liest die Signale der Encoder und setzt sie in eine OSC-Sprache um. Die Verbindung von der Platine zum Rechner erfolgt über eine USB-Schnittstelle.

Hookup_Diagram ETC Lighthack Box Kit 1
Diagramm Es müssen nur noch die einzelnen Komponenten miteinander
verdrahtet sowie in der Frontplatte die Aussparungen gefräst werden
(Bild: Github, Contributor Luke Delwiche)

Zur praktischen Umsetzung haben sich die Entwickler für ein Arduino-Board Uno entschieden. Zusätzlich enthält das Lighthack Box 1 Kit ein zweizeiliges LC-Display, um die Werte der Encoder von der EOS-Software anzuzeigen. Drei Taster bedienen die oft benötigten Tastenbefehle Next, Back und Shift bzw. die Encoder-Umschaltung von Grob-Bit zu Fine-Bit.

ETC Lighthack Box 1
Weitere Zusatzplatinen Shields erweitern den Funktionsumfang des Arduino Uno: Display mit sechs Tasten (Select, vier Richtungen und RST), ideal für die Nachbildung von Moving-Light-Bedienpanels, rechts eine LED-Matrix, vorne eine RS485-Schnittstelle – ideal, um ein DMX-Signal darüber zu senden oder empfangen (Bild: Herbert Bernstädt)

Abgerundet wird der Bausatz durch alle weiteren Komponenten wie Gehäuse, Schrauben, Poti für die Displayhelligkeit, Wago-Klemmen, USB-Kabel, Original-ETC-Tastenkappen sowie verschiedenfarbige Verbindungsdrähte. Kurz: der Bausatz ist vollständig. Man benötigt nur noch einen Lötkolben, die gängigen Schraubendreher und einen Dremel, um die Aussparungen in das Gehäuse für die Taster und Display auszuschneiden. Für diejenigen mit 3D-Drucker steht alternativ eine STL-Datei für die Frontplatte mit den fertigen Aussparungen zum Download bereit. Zu guter Letzt wird in einer PDF-Anleitung jeder Schritt mit Bildern verdeutlicht und die URL für den Download der Software und Treiber angegeben. Also vollständig, absolut empfehlenswert und auch für Einsteiger geeignet.

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Arduino: Programmierung in wenigen Schritten

Das Herzstück dieses Bausatzes ist das Arduino-Board Uno. Auf dieser Platine sitzt ein Microcontroller. Bei der Version Arduino Uno R3 ist dies ein ATmega328P, eine 8-Bit-CPU mit sechs analogen Eingängen und 14 digitalen Ein- oder Ausgängen. Aber der Schrecken vergangener Tage bei der Verwendung von Microcontrollern ist vorüber: Man muss sich nicht mehr über viele Ebenen mühsam erst einmal Know-How aufbauen, um ein funktionierendes System zusammenzustellen. Arduino ist ein Gesamtsystem aus Hardware und Software. Hier bleiben viele Systemfunktionen vor dem Anwender verborgen, sodass man sich als Nutzer nur noch dem Wesentlichen zu widmen braucht.

Microcontroller ATmega328P
Microcontroller ATmega328P in einem Sockel der Arduino-Platine Uno R3. Links oben ein USB-Anschluss zur Kommunikation mit dem Rechner. Die obere Stiftleiste dient digitalen Ports, die untere Stiftleiste analogen Eingängen (Bild: Herbert Bernstädt)

Das System wurde von Massimo Banzi und David Cuartielles aus Italien entwickelt und nach ihrer Lieblingsbar „Arduino“ benannt. Es besteht aus aufeinander abgestimmten Komponenten von Hardware, dem Arduino-Board und der Software Arduino-IDE (Integrated Development Environment), mit der ein Steuerprogramm (Sketch) erstellt werden kann. Insbesondere die Arduino IDE ist sehr benutzerfreundlich und in puncto Programmierung sehr flexibel. Es kommt eine C/C++-ähnliche Sprache zum Einsatz. Die Arduino-Boards als auch die Arduino-Software sind Open Source. Das heißt, dass die Schaltpläne und Layouts der Hardware-Boards frei zugänglich sind und jeder sie verwenden kann. Die Idee von Arduino liegt eher bei Bildung und Lehre als Kommerz.

Der Weg, um „Leben“ in das Board zu hauchen, ist extrem einfach: Mit einem kostenlosen Download der Arduino-IDE (Windows, Linux, Mac) erhält man eine Software, auf der man ein Programm erstellt oder ein gespeichertes Programm aufruft. Dann wird es in Maschinensprache übersetzt und via USB auf das Arduino-Board „eingebrannt“. Dabei laufen, wie bereits gesagt, diese Schritte im Hintergrund ab und der Anwender klickt nur auf „Hochladen“.

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Sketch hochladen und fertig

Softwareseitig ist das Projekt Lighthack Box 1 auf der Plattform Github zu finden. Der Begriff Github ist aus zwei Worten zusammengesetzt: Git war bzw. ist ein Versionsverwaltungstool, damit mehrere Programmierer, die an einem Projekt arbeiten, immer mit der richtigen Version weiterarbeiten können. Hub ähnelt einer Cloud, sodass die Programmierer, die weltweit verstreut sind, auf die Daten von überall zugreifen können. Hier findet man das Lighthack-Projekt, während man unter einem weiteren Github-Link die Library (als ZIP) für die OSC-Standardbefehle für Arduino Sketch herunterladen kann. Wenn man das Arduino-Board Uno via USB zum Rechner mit der Arduino-IDE verbunden hat, wird automatisch die Verbindung zueinander aufgebaut.

Arduino IDE Sketch hochladen 2
Programmcode auf der Arduino-IDE der mit „Hochladen“ einfach auf das Microcontroller-Board über USB aufgespielt wird

 

Man öffnet den Lighthack Box 1 Sketch (.ino) und bindet die OSC Library auf der Arduino-IDE (select Sketch > Include Library >Add.ZIP Library) ein. Anschließend kann man mit „Hochladen“ den Code kompilieren und auf das Board speichern. Nach erfolgreichem  Aufspielen schließt man per USB die Lighthack Box 1 an den Rechner mit der ETCnomad Software an, womit auch die Stromversorgung des Boards  sichergestellt wird.

Kommuniziert die Lighthack Box 1 mit der EOS-Software, zeigt das Display die aktuelle Pan- und Tilt Position an
Wird keine Kommunikation mit der EOS-Software aufgebaut, informiert das Display über den Stand der Lage

Das aufgespielte Programm beginnt eine Verbindung mit der EOS-Software aufzubauen, was auch im Display angezeigt wird. Ist die EOS-Software gestartet und eine Kommunikation aufgebaut, werden im Display die Pan- und Tilt- Positionen der gerade angewählten Lampe angezeigt und man kann das Ausrichten komfortabel mit den Encodern durchführen.

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Das Lighthack Box 1 Kit ist konstruktiv und macht Spaß

ETC Lighthack Box 1
Folgeprojekt Nach dem erfolgreichen Aufbau der Lighthack Box 1 war die Neugier geweckt und das nächste Projekt mit vier Encodern und neun Tastern steht auf unserer Agenda (Bild: Herbert Bernstädt)

Der Bausatz ist nicht nur eine günstige Erweiterung, um der Software-basierten Lichtsteuerung ETCNomad zu zwei En- codern zu verhelfen: Er ist vielmehr eine Lernplattform, um erste Schritte in der Anwendung von Microcontrollern und Programmierungen zu gehen. Der Auf- bau ist vorbildlich beschrieben und er- möglicht auch Anfängern eine funktio- nierende Umsetzung. Ein super Projekt auch für die Ausbildung elektronik- begeisterter Veranstaltungstechniker. Das Kit der Lighthack Box 1 wird zwar von ETC vertrieben und von der Commu- nity und ETC entwickelt. Dennoch ist es kein kein „offizielles“ ETC-Produkt. Aber es macht einfach riesi- gen Spaß und Lust auf mehr: Wir haben bereits das nächste Projekt begonnen…

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