Tata Lampu Panggung Dengan MIDI

Tata Lampu Panggung yang Dikendalikan Dengan MIDI

Sistem tata lampu sangat populer untuk memeriahkan dan memberikan kesan tertentu pada pagelaran. Sampai saat ini sistem tata lampu panggung masih banyak yang menggunakan teknik konvensional, yaitu menggunakan piranti analog sebagai pengatur intensitas lampu, untuk menghasilkan effek pencahayaan yang seirama dengan musik yang sedang dimainkan.

Sistem semacam ini dibangunkan dengan menggunakan filter-filter audio yang banyak dijumpai dalam sistem analog, biasanya digunakan 3 buah filter untuk memisahkan nada rendah, nada menengah dan nada tinggi, keluaran dari filter ini dipakai untuk mengatur nyala lampu.

Dengan cara ini, effek pencahayaan memang bisa diatur seirama dengan frekuensi musik yang dimainkan, tapi kalau dikehendaki effek pencahayaan seirama dengan salah satu instrumen musik yang dimainkan, maka cara ini tidak lagi bisa dipakai.

Sementara itu MIDI kini kian populer bagi dunia panggung, dengan memakai sinyal MIDI untuk mengatur tata lampu bisa dibedakan jenis instrumen musik yang dimainkan berdasarkan channel MIDI yang dipakai. Selain itu bisa juga untuk memisahkan tiap nada yang dimainkan pada instrumen musik tersebut.

Gambar 1 memperlihatkan satu sistem MIDI sederhana, yang terdiri atas sebuah MIDI keyboard, MIDI Sound Module dan Loud Speaker. Tiap kali tuts keyboard ditekan akan dihasilkan sinyal MIDI yang berbentuk MIDI data stream, yang dikirimkan secara seri ke sound module, dan sound module merubah kode-kode MIDI yang diterimanya menjadi suara.

Dilihat dari fungsi kerjanya maka sistem ini dapat dibagi menjadi dua bagian utama yaitu MIDI Signal Generator(dalam hal ini MIDI Keyboard) dan MIDI Signal Processor (MIDI Sound Module dan Loud Speaker). MIDI signal generator adalah peranti yang menghasilkan sinyal MIDI, dan MIDI signal processor adalah peranti yang mengolah sinyal MIDI menjadi suara.

Pada gambar 2 memperlihatkan Sistem Tata lampu panggung yang dikendalikan dengan MIDI, dalam hal ini MIDI signal processor berupa dimmer multi channel yang digunakan untuk mengontrol kecerahan masing-masing lampu seirama dengan sinyal MIDI

Jelas bahwa sinyal MIDI dari Keyboard masih bisa disalurkan ke Sound Module yang bekerja bersama-sama dengan alat ini, sehingga cahaya Tata Lampu ini akan seirama dengan suara.

Dimmer
Dimmer adalah pengatur intensitas cahaya yang dilakukan dengan mengatur daya listrik yang masuk ke lampu secara elektronik lewat bantuan triac, pengontrolan perubahan daya dapat dilakukan dengan sangat cepat, sehingga diharapkan dapat mengikuti irama musik dengan baik.

Dimmer bekerja dengan cara memotong sinyal AC sehingga hanya sebagian gelombang AC yang masuk ke beban. Semakin kecil bagian gelombang yang lewat, daya yang dibawa semakin kecil, dan lampu akan semakin redup. Prinsip kerja dimmer ini dapat dilihat pada gambar 3.

Pada awalnya triac tidak menyalurkan daya listrik, setelah disulut triac akan menyalurkan daya sampai gelombang sinus tegangan listrik mencapai nol (zerro crosspoint berikutnya). Dengan menunda saat penyulutan triac, maka daya yang diterima lampu juga berubah, sehingga lampu dapat diatur tingkat kecerahannya. Metode ini disebut sebagai phase control.

Phase control yang dijelaskan diatas hanya menghasilkan dimmer satu channel. Gambar 4 memperlihatkan sistem multi channel dimmer, dalam gambar tersebut terlihat masing-masing lampu dikendalikan oleh sebuah dimmer, yang waktu penyulutannya masing-masing dikendalikan secara terpisah. Semua proses pengaturan saat penyulutan triac untuk semua channel dimmer tersebut, harus selesai dalam waktu 10 mili detik, yaitu waktu setengah periode tegangan sinus jala-jala listrik yang 50 Hz, disinilah letak salah satu kesulitan dalam pembuatan alat ini, karena pengaturan waktu processor menjadi sangat kritis.

MIDI Light Processor

Untuk membentuk sistem tata lampu ini diperlukan dua buah microcontroller, microcontroller MC68HC11 (buatan Motorola) berfungsi untuk menerima sinyal MIDI dan menganalisa sinyal tersebut untuk memperoleh effek pencahayaan seperti kehendak operator, hasil kerjanya tersebut selanjutnya dikirimkan ke microcontroller AT89C51 (buatan Atmel) yang berfungsi sebagai 16 channel dimmer controller untuk membangkitkan cahaya hasil olahan MC68HC11.

Disamping tugas utamanya di atas, microcontroller 68HC11 bisa berhubungan langsung dengan operator, agar operator bisa mengontrol dan memprogram sistem tata lampu ini. Untuk keperluan-keperluan tersebut, MC68HC11 dilengkapi dengan keypad, sarana monitor dengan LCD, dan interface MIDI, komunikasi pengiriman data intensitas cahaya dimmer ke AT89C51 digunakan paralel PortB, seperti terlihat pada gambar 5.

Microcontroller MC68HC11 yang dipakai adalah MC68HC11A1, yaitu jenis keluarga HC11 yang tidak mempunyai ROM/EPROM, tetapi memiliki EEPROM sebesar 512 bytes, yang digunakan sebagai media penyimpan preset-preset sistem lampu yang dikehendaki operator. Untuk menampung program utama serta area ring buffer, digunakan sistem memory diluar 68HC11. Sumber interrupt eksternal yang digunakan dalam controller unit ini adalah: XIRQ untuk sinyal RTS dari AT89C51, IRQ untuk trigger dari keypad dan interrupt SCI untuk menerima data MIDI.

16 Channel Dimmer Controller

AT89C51 dipakai untuk membangun 16 channel dimmer controller, dengan diagram seperti terlihat pada gambar 6. Sistem AT89C51 yang dipakai memiliki EEPROM eksternal sebesar 8 Kbyte yang digunakan sebagai tempat penampung seluruh program.

Untuk keperluan pengaturan daya secara phase control, AT89C51 harus selalu memonitor tegangan listrik PLN dengan bantuan rangkaian Zero Voltage Detector, kondisi itu dideteksi lewat interupsi dari kaki IE0 (Interrupt Eksternal 0).

Sesuai dengan data-data yang diterima dari MC68HC11, ke-enambelas triac dari masing-masing dimmer diatur waktu tunda penyulutannya satu per satu, sehingga terjadi effek penyalaan lampu sesuai dengan irama sinyal MIDI. Pengaturan waktu tunda ini dikendalikan lewat interupsi per satuan waktu yang dibangkitkan oleh Timer 0 didalam AT89C51.

Gate dari masing-masing triac dikendalikan lewat Programmable Peripheral Interface (PPI) 8255, agar rangkaian tidak mempunyai hubungan langsung dengan jaringan listrik (‘nyetrom’) maka hubungan elektronis antara triac dan PPI 8255 dilakukan lewat opto coupler.

Komunikasi antar 68HC11 dan 89C51

Microcontroller 68HC11 digunakan untuk mengolah sinyal MIDI, dan hasilnya dikirim ke 89C51 untuk mengatur 16 channel dimmer. Komunikasi antara 2 kontroller ini menggunakan komunikasi paralel dengan 8 jalur data bus. Komunikasi paralel dipilih berdasarkan pertimbangan kecepatan yang dibutuhkan saat transfer data. Waktu yang dibutuhkan untuk mengirimkan 16 byte data ke 89C51 adalah sebanyak 276,5ms. Proses komunikasi tersebut berlangsung tiap setengah siklus sinyal sinus atau terjadi tiap 10ms, dan diawali dengan zero crossing interrupt. Gambar 7 menunjukan proses komunikasi tersebut.

Pada saat zero crossing terjadi, setelah men-set timer interrupt, 89C51 akan meminta data ke 68HC11 dengan memberikan pulsa low pada Port3.5 (sinyal RTS atau Request to Send). Pulsa low ini diumpankan ke sumber interrupt non-maskable XIRQ.

Fasilitas tambahan

Sistem tata lampu yang dibuat ini selain berupa peralatan yang telah dibahas di atas, dilengkapan pula dengan program Windows untuk membantu operator lebih mudah membentuk effek-effek pencahayaan yang lebih khusus, program Windows tersebut mempunyai penampilan seperti terlihat pada foto, dan mempunyai beberapa fasilitas yang dibagi menjadi 6 mode sebagai berikut:

Autorun Demo: Adalah mode dimana lampu yang menyala tidak bergantung dari data MIDI yang diterima. Tetapi lampu ini menyala berdasarkan program yang tersimpan dalam memory-nya. Mode ini memiliki 4 buah macam demo yaitu: Plain Flash, Dimmer Flash, Shift Dimmer, dan Cross Lights.

Dynamic Lite: Adalah mode normal sebagaimana topik utama dari pembuatan sistem tata lampu ini. Mode ini membentuk sistem tata lampu yang dinamis, dimana channel dan note dari data MIDI dapat diprogram untuk menyalakan lampu tertentu, sedangkan velocity akan menentukan kecerahan dari lampu tersebut. Mode ini menggunakan metode MIDI data mapping, dan merupakan topik utama pembahasan dalam tugas akhir ini.

Random Mode: Mode ini mirip dengan mode sebelumnya, yaitu pada dynamic lite, tetapi dalam mode ini lampu yang menyala tidak ditentukan sebelumnya, melainkan menyala secara random. Tetapi velocity masih tetap berpengaruh terhadap kecerahan nyala lampu. Random mode memiliki dua variasi, yaitu random terhadap channel tunggal dan random terhadap channel ganda.

Double Groups: Mode ini mirip dengan random mode, tetapi dibuat dua group yang masing-masing berjumlah 8 lampu. Tiap group akan bereaksi terhadap satu chanel tertentu.

Direct Patch: Seperti modul rak dimmer pada sistem tata lampu konvensional, dimana tiap lampu yang menyala dapat langsung diatur kecerahannya dengan mengubah preset modul dimmer tersebut, maka pada mode ini salah satu lampu dari 16 lampu dapat diatur kecerahannya secara langsung dengan memanfaatkan message Channel Pressure Aftertouch. Sehingga dengan mengubah nilai aftertouch, yaitu dengan menggeser data entry slider pada perangkat MIDI controller, lampu yang bersangkutan dapat diatur kecerahannya. Nomor channel MIDI merepresentasikan nomor lampu yang akan diatur.

Download Mode: Mode ini mirip dengan Dynamic lite, tetapi pemrogramannya dilakukan oleh software yang dijalankan di komputer (PC). Hal ini dimaksudkan untuk mempermudah pemrograman. Program GUI ini dibuat mengunakan bahasa pemrograman Delphi, dan sarana download dilakukan dengan interface serial RS-232 (COM Port). Selain untuk memprogram dan meng-edit variasi lampu, terdapat juga built-in preset yang dapat digunakan untuk melakukan pengecekan tiap dimmer dan lampunya.