DE1019741B

DE1019741B - Follow-up control, especially for stage lighting systems

Info

Publication number: DE1019741B
Application number: DES40706A
Authority: DE
Inventors: Kurt Wulsten
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1954-09-04
Filing date: 1954-09-04
Publication date: 1957-11-21

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft eine Nachlaufsteuerung, insbesondere für Bühnenbeleuchtungsanlagen, bei der zwei Spannungsteiler in einer Wechselstrombrücken Schaltung benutzt werden.The invention relates to a follow-up control, in particular for stage lighting systems, in which two voltage dividers can be used in an AC bridge circuit.

Es ist bekannt, für eine Nachlaufsteuerung zwei am Geberort bzw. am Empfängerort vorgesehene Spannungsteiler in Wheatstonescher Brückenschaltung zusammenzufügen und die Schaltung mit Gleichstrom zu betreiben (Fig. 1 der Zeichnung).It is known to have two voltage dividers provided at the transmitter location or at the receiver location for tracking control in Wheatstone bridge circuit and put the circuit together with direct current to operate (Fig. 1 of the drawing).

Eine solche Brücke enthält die beiden Potentiometer 1 und 2. An dem Widerstand 3 entsteht je nach Stellung der Potentiometerarme 4 und 5 die Spannung O¹ oder eine Spannung, deren Polarität die Richtung angibt, in welcher die Brücke verstellt ist. Soll eine derartige Brückenschaltung für eine Nachlaufsteuerung verwendet werden, so entstehen dann Schwierigkeiten, wenn mehrere Steuerkreise gemeinsam betrieben werden sollen und die gleiche Spannungsquelle 6 für alle Stromkreise gemeinsam sein soll. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Spannung, die an dem Widerstand 3 abgegriffen wird, Röhrenverstärkern zugeführt wird, die eine gemeinsame Spannungsquelle besitzen. Es ist in diesem Falle nicht möglich, eine Entkopplung der einzelnen Spannungskreise zu erzielen und eine gegenseitige Beeinflussung der einzelnen Steuerkreise zu vermeiden.Such a bridge contains the two potentiometers 1 and 2. Depending on the position of the potentiometer arms 4 and 5, the resistor 3 produces the voltage O ¹ or a voltage whose polarity indicates the direction in which the bridge is adjusted. If such a bridge circuit is to be used for a follow-up control, then difficulties arise when several control circuits are to be operated together and the same voltage source 6 is to be common for all circuits. This applies in particular when the voltage which is tapped off at the resistor 3 is fed to tube amplifiers which have a common voltage source. In this case it is not possible to achieve a decoupling of the individual voltage circuits and to avoid mutual influencing of the individual control circuits.

Es sind im Zusammenhang mit Nachlaufsteuerungen auch schon Wechselstrombrücken bekanntgeworden, die beispielsweise auf die Phasenlage der im Nullzweig erzeugten Wechselspannung ansprechen. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, den Differenzwert für die Steuerung der Verstärkerröhren aus gleichgerichteten, transformierten Wechselspannungen zu bilden, deren Primärspannungen am Sollwert- und Istwertgeber abgenommen sind.They are related to follow-up controls AC bridges have also become known, for example on the phase position of the in the zero branch respond to generated alternating voltage. It has also been suggested to use the difference value for the control of the amplifier tubes from rectified, transformed AC voltages form whose primary voltages have been taken from the setpoint and actual value transmitter.

Weiterhin sind Nachlaufsteuerungen mit zwei Transformatoren bekannt, von denen der eine als Tstwertgeber, z. B. in Form eines sogenannten Drehmelders, und der andere als Bezugsspannungsquelle verwendet wird. In diesen Steuerungen dient jedoch der die feste Bezugsspannung liefernde Transformator lediglich zur Erzeugung einer richtungsabhängigen Spannung. Zur Steigerung der Einstellgenauigkeit der Anordnung ist es erforderlich, zusätzlich einen Verstärker in die Verbindungsleitung zwischen den beiden Transformatoren zu schalten.Follow-up controls with two transformers are also known, one of which is used as a Test value transmitter, e.g. B. in the form of a so-called resolver, and the other as a reference voltage source is used. In these controls, however, the transformer that supplies the fixed reference voltage is used only to generate a direction-dependent voltage. To increase the setting accuracy of the Arrangement it is necessary to add an amplifier in the connection line between the two To switch transformers.

Für Umkehrsteuerungen, die mit gasgefüllten Entladungsröhren arbeiten, wurden bereits ebenfalls zwei Transformatoren für die Zuführung der konstanten Gittervorspannung und der Signalspannung verwendet.For reversing controls that use gas-filled discharge tubes work, two transformers for the supply of the constant have already been made Grid bias and signal voltage are used.

Die Erfindung betrifft eine grundsätzliche Verbesserung der bisher bekannten Nachlaufsteuerungen für mehrere voneinander unabhängige und galvanisch getrennte Steuerkreise, insbesondere in Bühnenr Nachlaufsteuerung, insbesondere
für BühnenbeleuchtungsanlagenThe invention relates to a fundamental improvement of the previously known follow-up controls for several independent and galvanically separated control circuits, in particular in stage follow-up control, in particular
for stage lighting systems

Anmelder:Applicant:

Siemens-SdmckertwerkeSiemens-Sdmckertwerke

Aktiengesellschaft,Corporation,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Kurt Wulsten, Berlin-Siemensstadt,
ist als Erfinder genannt wordenKurt Wulsten, Berlin-Siemensstadt,
has been named as the inventor

beleuchtungsanlagen mit Wheatstonescher Wechselstrombrückenschaltung, zum Vergleich der Ist- und Sollspannung.lighting systems with Wheatstone AC bridge circuit, to compare the actual and target voltage.

Gemäß der Erfindung werden je Steuerkreis zwei Transformatoren verwendet, von denen der eine zwischen den üblichen Potentiometerabgriffen für den Ist- und Sollwert, der andere an der Wechselspannungsquelle für die Brücke liegt und deren Sekundärwicklungen vorzugsweise in zwei Hälften unterteilt und so miteinander verbunden sind, daß ein Wicklungsteil des einen Transformators mit dem entsprechenden Wicklungsteil des anderen Transformators in Reihe geschaltet ist.According to the invention, two transformers are used per control circuit, one of which between the usual potentiometer taps for the actual and setpoint value, the other at the AC voltage source for the bridge and its secondary windings are preferably divided into two halves and are interconnected so that a winding portion of a transformer with the corresponding Winding part of the other transformer is connected in series.

Fig. 2 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer solchen Schaltung. Die Wechselstrombrücke besteht aus den beiden Potentiometern 7 und 8 mit den beiden verstellbaren Abgriffen 9 und 10, zwischen denen sich je nach ihrer Lage eine Wechselspannung ergibt, die zunächst nicht erkennen läßt, in welcher Richtung die Abgriffe der Potentiometer verstellt sind.Fig. 2 shows the basic structure of such a circuit. The AC bridge exists from the two potentiometers 7 and 8 with the two adjustable taps 9 and 10, between which depending on its location, an alternating voltage results that initially does not reveal the direction in which the The potentiometer taps are adjusted.

Zur Feststellung dieser Richtung wird die Speisespannung 11 über den Tranformator 12 mit der Brückenspannung über den Transformator 13 verglichen. An dem Widerstand 14 liegt dann eine Spannung mit folgenden Merkmalen:To determine this direction, the supply voltage 11 is via the transformer 12 with the Bridge voltage across the transformer 13 compared. A voltage is then applied to resistor 14 with the following features:

Ist die Brücke im Gleichgewicht, dann steht an dem Widerstand 14 die Sekundär spannung des Transformators 12 an, ist die Brücke aber verstellt, so ergibt die Summenbildung der Spannungen von Transformator 12 und 13 entweder einen Wert, der größer ist als die Spannung von Transformator 12 allein, oder eine Spannung, die kleiner ist als die Spannung von Transformatoir 12 allein, je nachdem in welcher Richrtung die Brücke verstellt ist. Durch die Einführung der Hilfsspannung, die der Transformator 12 liefert,If the bridge is in equilibrium, then the secondary voltage of the transformer is at the resistor 14 12 is on, but if the bridge is adjusted, the totalization of the voltages from the transformer results 12 and 13 either a value which is greater than the voltage of transformer 12 alone, or a voltage that is less than the voltage of transformer 12 alone, depending on the direction the bridge is adjusted. By introducing the auxiliary voltage supplied by the transformer 12,

TJS 806/276TJS 806/276

ist es also möglich, an dem Widerstand 14 die Richtung zu erkennen, in der die Brücke verstimmt wurde. Durch die Einfügung des Transformators 13 ist aber die Spannung für die Brückenschaltung von dem übrigen Kreise entkoppelt. Der Transformator 13 erhält ein Übersetzungsverhältnis von etwa 1 :4 aufwärts. it is therefore possible to use the resistor 14 to identify the direction in which the bridge was detuned. By inserting the transformer 13, however, the voltage for the bridge circuit is different from that other circles decoupled. The transformer 13 receives a transformation ratio of about 1: 4 upwards.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Nachlaufsteuerung nach der Erfindung für zwei getrennte Steuerkreisel und II. Das Beispiel zeigt eine Nachlaufsteuerung zum Betrieb zweier Magnetkupplungen, die jeweils über einen Elektronenröhrenverstärker betrieben werden. Es können selbstverständlich auch Motore, Relais od. ä. betrieben werden.Fig. 3 shows an embodiment of the follow-up control according to the invention for two separate ones Control gyro and II. The example shows a follow-up control to operate two magnetic couplings, each operated by an electron tube amplifier will. It goes without saying that motors, relays or the like can also be operated.

Zur Speisung der Brückenanordnungen dient eine Spannungsquelle von beispielswiese 60VoIt, deren elektrischer Mittelpunkt zweckmäßigerweise geerdet ist, damit an den Steuerstellen gegen Erde nur eine maximale Spannung von 30 Volt auftreten kann. An diese Spannungsquelle sind die Potentiometer 15,16, 17 und 18 angeschlossen. Die Potentiometer 15 und 16 gehören zu dem Steuerkreis I, die Potentiometer 17 und 18 zu dem Steuerkreis II. Selbstverständlich können beliebig viele Steuerkreise verwendet werden, wie dies z. B. bei Bühnenbeleuchtungsanlagen vorkommt. A voltage source of 60VoIt, for example, serves to supply the bridge arrangements electrical center is expediently grounded, so that only one at the control stations to ground maximum voltage of 30 volts can occur. The potentiometers 15, 16, 17 and 18 connected. The potentiometers 15 and 16 belong to the control circuit I, the potentiometers 17 and 18 to control circuit II. Of course, any number of control circuits can be used, how this z. B. occurs in stage lighting systems.

Die Spannung der beiden Potentiometer 15 und 16 liegt an der Primärwicklung 19 eines Transformators 20, der dem Transformator 13 in Fig. 2 entspricht. Um mit der Nachlaufsteuerung zwei Verstärker für je eine Magnetkupplung (entsprechend zwei verschiedenen Verstellrichtungen) steuern zu können, erhält der Transformator 20 zwei Sekundärwicklungen 21 und 22. Um die Ausgleichsspannung zu bekommen, ist auch hier ein zweiter Transformator 23 vorgesehen, der eine Primärwicklung 24 und ebenfalls zwei Sekundärwicklungen 25 und 26 besitzt. Die Transformatorwicklungen 21 und 25 bzw. 22 und 26 sind in Reihe geschaltet. Die Summenspannung liegt an zwei Gleichrichtersäulen 27 und 28 (Trockengleichrichter in Graetzschaltung).The voltage of the two potentiometers 15 and 16 is applied to the primary winding 19 of a transformer 20, which corresponds to the transformer 13 in FIG. In order to use the tracking control two amplifiers for to be able to control one magnetic coupling each (corresponding to two different adjustment directions) the transformer 20 has two secondary windings 21 and 22. To get the equalizing voltage, a second transformer 23 is also provided here, which has a primary winding 24 and also two secondary windings 25 and 26 owns. The transformer windings 21 and 25 or 22 and 26 are in series switched. The total voltage is applied to two rectifier columns 27 and 28 (dry rectifier in Graetz circuit).

Ist die Spannung an der Primärwicklung 19 des Transformators 20 gleich Null, so liegt beispielsweise an der Gleichrichtersäule 27 nur die Spannung der Spule 25 von Transformator 23. Diese Spannung wird durch die Gleichrichteranordnung gleichgerichtet und ergibt am Steuergitter 29· der Röhre 30 eine negative Spannung, welche die Verstärkerröhre auf einen kleinen Anodenstrom steuert, so daß beispielsweise die Magnetkupplung 31 nicht angezogen wird.If the voltage on the primary winding 19 of the transformer 20 is equal to zero, then for example at the rectifier column 27 only the voltage of the coil 25 of transformer 23. This voltage is rectified by the rectifier arrangement and produces a negative value at the control grid 29 of the tube 30 Voltage that controls the amplifier tube to a small anode current, so that for example the magnetic coupling 31 is not attracted.

Die Einrichtung enthält noch eine Stromquelle für die Heizspannung der Verstärkerröhren, die hier beispielsweise 6,3 Volt beträgt; aus dieser Stromquelle kann gleichzeitig die Spannung für den Transformator 24 entnommen werden. Diese Spannung muß natürlich phasengleich mit der Spannung von 60 Volt für die Potentiometer der Brückenanordnungen sein. Gleichrichter, Röhren und Transformatoren sind vorzugsweise zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt. Es ergibt sich dann der zusätzliche Vorteil, daß der Transformator 24 aus der in der baulichen Einheit zugänglichen Heizspannungsquelle für .die Verstärker gespeist werden kann. Die Wirkungsweise der Einrichtung ist nun folgende: .-The device also contains a power source for the heating voltage of the amplifier tubes, here for example Is 6.3 volts; The voltage for the transformer can be obtained from this power source at the same time 24 can be taken. This voltage must of course be in phase with the voltage of 60 volts for the potentiometers of the bridge arrangements. Rectifiers, tubes and transformers are preferred combined into one structural unit. There is then the additional advantage that the Transformer 24 from the heating voltage source accessible in the structural unit for .the amplifier can be fed. The function of the device is now as follows:

Wird der Brückenarm 32 des Potentiometers 15 verstellt, so entsteht an der Wicklung 19 des Transformators 20 eine Spannung, die zugehörige Sekundärspannung-addiert sich zu der Spannung in Wicklung 25'des-^:-Transformators 23; Es ergibt sich infolgedessen am Gitter der Verstärkerröhre 30 eine höhere negative Vorspannung als vorher. Die Verstärkerröhre 30 ist also vollkommen gesperrt. Im Gegensatz dazu sind die Wicklungen 22 und 26 so geschaltet, daß die Spannung an der Wicklung 26 um die Spannung in der Wicklung 22 verkleinert wird. Die negative Vorspannung, die sich hier an dem Gitter 33 der Verstärkerröhre 34 ausbildet, ist also kleiner als die Grundspannung der Wicklung 26 allein. Der Anodenstrom der Verstärkerröhre 34 wird also vergrößert und bringt die Kupplung 35 zum Anziehen. Die Einrichtung kann nun ferner so ausgestaltet sein, daß durch das Einschalten der Kupplung der Potentiometerarm 36 nachgestellt wird, so daß der Potentiometerarm 36 immer die Stellung des Potentiometerarmes 32 kopiert. If the bridge arm 32 of the potentiometer 15 is adjusted, a voltage is generated on the winding 19 of the transformer 20, the associated secondary voltage-adds to the voltage in the winding 25 'of the ^: -transformer 23; As a result, the grid of the amplifier tube 30 has a higher negative bias than before. The amplifier tube 30 is therefore completely blocked. In contrast to this, the windings 22 and 26 are connected in such a way that the voltage on the winding 26 is reduced by the voltage in the winding 22. The negative bias voltage that forms here on the grid 33 of the amplifier tube 34 is therefore smaller than the basic voltage of the winding 26 alone. The anode current of the amplifier tube 34 is thus increased and causes the coupling 35 to attract. The device can now also be designed so that the potentiometer arm 36 is readjusted by switching on the clutch, so that the potentiometer arm 36 always copies the position of the potentiometer arm 32.

Der Transformator 20 wird zweckmäßig so ausgebildet, daß er zwischen den Wicklungen 19 und 21 bzw. 22 eine Übersetzung hat, so daß als Gitterspannungen höhere Spannungen zur Verfügung stehen als die an der Wicklung 19 auftretende Differenzspannung. The transformer 20 is expediently designed so that it is between the windings 19 and 21 or 22 has a translation so that higher voltages are available as grid voltages than the differential voltage occurring at the winding 19.

Um den Transformator gegebenenfalls vor hohen Magnetisierungsströmen zu schützen, kann ein Schutzwiderstand 37 vorgesehen sein. Die Sekundärspannungen der Wicklungen 25 und 26 werden zweckmäßig so gewählt, daß die Verstärkerröhren praktisch keinen Anodenstrom führen. Unter Umständen ist für die Sicherheit in der Steuerung ein kleiner Ruhestrom vorteilhaft. Die Widerstände 38 und 39 dienen dazu, an den Gittern der Verstärkerröhren stabile Verhältnisse zu schaffen (Gitterableitungswiderstände). Ferner können zur Glättung der gleichgerichteten Wechselspannung Glättungskondensatoren 40 und 41 vorgesehen sein. Der Größe dieser Kondensatoren ist freilich eine Grenze gesetzt, weil gegebenenfalls die Zeitkonstante der gesamten Steuerung in unerträglicher Weise verschlechtert werden kann.A protective resistor can be used to protect the transformer from high magnetizing currents if necessary 37 may be provided. The secondary voltages of the windings 25 and 26 become appropriate chosen so that the amplifier tubes carry practically no anode current. May be a small quiescent current is advantageous for the safety in the control. The resistors 38 and 39 are used to create stable conditions at the grids of the amplifier tubes (grid leakage resistances). Furthermore, smoothing capacitors 40 and 41 can be used to smooth the rectified AC voltage be provided. There is, of course, a limit to the size of these capacitors, because the Time constant of the entire control can be degraded in an unbearable manner.

Der Mittelpunkt der Spannungsquelle für die Wheatstoneschen Brücken ist vorzugsweise geerdet. Es ergeben sich auf diese Weise kleine Spannungen gegen Erde an den Stellen der Anlage, an denen die Istwerte eingestellt werden (Steuerstände).The center point of the voltage source for the Wheatstone bridges is preferably grounded. This results in small voltages against earth at the points in the system where the Actual values are set (control stations).

Wie man aus Fig. 3 ohne weiteres ersieht, entstehen bei Unterschieden zwischen Istwert und Sollwert an den Abgriffen der Potentiometer 15 und 16 an den Gittern 29 und 33 der Röhren 30 und 34 größere bzw. kleinere negative Gittervorspannungen. Bei großen Unterschieden zwischen Istwert und Sollwert kann die Summe der Wechselspannungen an den Sekundärwicklungen der Transformatoren hinter dem jeweils dazugehörigen Gleichrichter unter Umständen immer stark negative Abspannungen an beiden Röhren ergeben. As can be readily seen from FIG. 3, when there are differences between the actual value and the setpoint, an the taps of the potentiometers 15 and 16 on the grids 29 and 33 of the tubes 30 and 34 larger or smaller negative grid biases. If there are large differences between the actual value and the setpoint, the sum of the alternating voltages on the secondary windings of the transformers behind each The associated rectifier may always result in strongly negative voltages on both tubes.

Um bei diesen großen Unterschieden die hohen Differenzen der negativen Vorspannungen in Grenzen' zu halten, wird eine Schaltung nach Fig. 4 benutzt. Diese Schaltung stellt eine Abänderung der Schaltung nach Fig. 2 dar, die dadurch gewonnen wird, daß gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken in den Diagonalzweig der Wheatstoneschen Brücke ein Schwellwertgleichrichter 43 aus zwei gegensinnig geschalteten Gleichrichtereinheiten (Trockengleichrichtern) parallel zur Primärwicklung des Transformators 13 geschaltet wird. Gegebenenfalls legt man in den Diagonalzweig einen nichtlinearen Widerstand 42, z. B. eine Glühlampe, so, daß er in Reihe mit der Kombination aus Schwellwertgleichrichter und Primärwicklung des Transformators 13 liegt.In order to keep the high differences of the negative biases within limits given these large differences' to hold, a circuit shown in Fig. 4 is used. This circuit represents a modification of the circuit according to Fig. 2, which is obtained in that according to a further inventive concept in the Diagonal branch of the Wheatstone bridge is a threshold rectifier 43 made up of two oppositely connected Rectifier units (dry rectifiers) parallel to the primary winding of the transformer 13 is switched. If necessary, a non-linear resistor 42 is placed in the diagonal branch, z. B. an incandescent lamp, so that it is in series with the combination of threshold rectifier and primary winding of the transformer 13 is located.

'Der Schwellwertgleichrichter läßt die Spannung an der Primärwicklung des Transformators 12 nicht über'The threshold rectifier starts the voltage the primary winding of the transformer 12 does not have

etwa 0,6 Volt je Gleichrichterscheibe ansteigen, so daß die gesamte Spannung an der durch den starken Strom hochgeheizten und infolgedessen einen höheren Widerstandswert aufweisenden Glühlampe liegt.Rise about 0.6 volts per rectifier disc, so that the entire voltage on the through the strong current highly heated and consequently a higher resistance value incandescent lamp is located.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Follow-up control for several independent and galvanically separated control circuits, especially in Bübnien lighting systems, with Wheatstone AC bridge circuit for comparing the actual and nominal voltage, characterized in that there are two per control circuit Transformers (20 and 23) are used, one of which (20) between the usual Potentiometer taps for the actual and setpoint value, the other (23) on the AC voltage source for the bridge and its secondary windings are preferably divided into two halves and so are connected to each other that a winding part of a transformer (20) with the ent- speaking winding part of the other transformer (23) is connected in series.

2. Follow-up control according to claim 1, characterized in that a special one for each control circuit Bridge circuit (I, II...) Is provided, which is fed from a common power source will.

3. Follower control according to claims 1 and 2, characterized in that the second Transformer is fed from a voltage source whose voltage is in phase with the voltage for the main transformers of the bridge circuit.

4. Follow-up control according to de »claims 1 to 3, characterized in that the voltages of the secondary windings connected in series of transformers act on grids of amplifiers via rectifier columns, in whose anode circuits control organs, z. B. Magnetic clutches, motors, relays or the like. For actuation an adjustment drive.

5. follow-up control according to claim 4, characterized in that the second transformer consists of the heating voltage source accessible in the structural unit consisting of rectifier, tubes and transformers for the amplifier is fed, which are used to operate the controls.

6. follow-up control according to claims 1 to 5, characterized in that in the output circuit of the rectifier columns are grid leakage resistances.

7. follow-up control according to claims 1 to 6, characterized in that for smoothing the rectified alternating voltages capacitors (40 or 41) are used.

8. follow-up control according to claims 1 to 7, characterized in that parallel to the Primary winding of the transformer in the diagonal branch of the bridge circuit is a threshold rectifier (43) from two rectifier units connected in opposite directions (dry rectifiers) is switched.

9. follow-up control according to claims 1 to 8, characterized in that the diagonal branch the bridge circuit has a non-linear resistor (incandescent lamp) (42) in series with the Combination of threshold rectifier (43) and primary winding of the transformer (13) or is connected in series with the primary winding of the transformer (13) alone.

Considered publications:
U.S. Patent No. 2,535,147;
German patent specification No. 529 337.

1 sheet of drawings