DE102023119399A1

DE102023119399A1 - Systeme und verfahren zum steuern der position einer beweglichen leuchte

Info

Publication number: DE102023119399A1
Application number: DE102023119399.6A
Authority: DE
Inventors: Nicholas Veenstra; David Peck
Original assignee: Electronic Theatre Controls Inc
Current assignee: Electronic Theatre Controls Inc
Priority date: 2022-07-29
Filing date: 2023-07-21
Publication date: 2024-02-01
Also published as: GB202310326D0; CN117469639A; GB2622133A; US20240035647A1

Abstract

Eine bewegliche Leuchte und Verfahren zum Steuern der Position der beweglichen Leuchte. Die bewegliche Leuchte beinhaltet ein Gehäuse, einen Motor, der so an das Gehäuse wirkgekoppelt ist, dass er das Gehäuse um eine Drehachse dreht, und einen Impulszähler, der ausgelegt ist, sich zusammen mit dem Gehäuse zu drehen. Ein magnetischer Positionsgeber sendet ein erstes Positionssignal aus, das eine Winkelposition des Gehäuses angibt, und ein optischer Sensor sendet ein zweites Positionssignal aus, das eine Position des Impulszählers angibt. Eine elektronische Steuerung empfängt eine Zielposition für die bewegliche Leuchte, ermittelt eine Winkelposition des Gehäuses auf Grundlage des ersten Positionssignals, ermittelt eine Position des Impulszählers auf Grundlage des zweiten Positionssignals, ermittelt eine aktuelle Position des Gehäuses und treibt den Motor an, um das Gehäuse auf Grundlage der Position des Impulszählers von der aktuellen Winkelposition an die Zielposition zu bewegen.

Description

GEBIET
Hierin beschriebene Ausführungsformen betreffen das Steuern der Position einer beweglichen Leuchte.
KURZDARSTELLUNG
Bewegliche Leuchten sind oft von Motoren angetrieben, wie entweder Gleichstrom-Servomotoren oder Schrittmotoren. Hier bieten Gleichstrom-Servomotoren eine vollständige Positionsrückmeldung; Schrittmotoren sind relative Positionierungsvorrichtungen, die eine bekannte Bezugsposition erfordern. Bei den Schwenk- und Neigungsachsen in einer beweglichen Leuchte mit Schrittmotoren kann ein Zurücksetzen an eine bekannte Position bei der Inbetriebnahme erforderlich sein. Der Zurücksetzvorgang nimmt einige Zeit in Anspruch und erfordert eine vollständige unbehinderte Bewegung der beweglichen Leuchte. Der Zurücksetzvorgang verhindert einen Betrieb der beweglichen Leuchte auf einer dicht gepackten Beleuchtungsleiste, ein Lenken der beweglichen Leuchte durch ein Fenster oder eine Öffnung oder einen anderweitigen Betrieb der beweglichen Leuchte mit einem eingeschränkten Bewegungsausmaß. Der Zurücksetzvorgang erzeugt auch ein unerwünschtes Geräusch in Theaterumgebungen, insbesondere, falls ein Zurücksetzen während einer Live-Inszenierung stattfinden muss.
Einige bewegliche Leuchten mit Schrittmotoren beheben Zurücksetzvorgangsprobleme unter Verwendung von optischen Quadraturgebern. Optische Quadraturgeber liefern jedoch nur eine relative Positionsrückmeldung, aber keine absolute. Magnetische Positionsgeber helfen beim Identifizieren eines Quadranten, in dem sich die bewegliche Leuchte befindet. Das US-Patent Nr. 10,274,175 , das hierin unter Bezugnahme aufgenommen ist, offenbart beispielsweise die Verwendung von magnetischen Positionsgebern zur Unterstützung des Antriebs eines Schrittmotors von einer aktuellen Position an eine Zielposition. Hierin beschriebene Ausführungsformen erhöhen die Positionsgenauigkeit der Bewegung der Leuchte weiter, indem ferner ein Quadratur- oder optischer Sensor in Kombination mit magnetischen Absolutwertgebern implementiert wird. Beispielsweise identifiziert ein magnetischer Positionsgeber einen Quadrantenstandort der Leuchte ungefähr. Ein Impulszähler, wie ein Ritzel oder ein Zahnrad mit Zungen, dreht sich mit der Leuchte. Der Quadratur- oder optische Sensor identifiziert die Kante der nächstgelegenen Zunge auf dem Impulszähler, während er sich auf derselben angetriebenen Achse bewegt. Die Zunge wird verwendet, um die Position der Leuchte mit einem zusätzlichen Genauigkeitsgrad zu justieren.
Eine Ausführungsform sieht eine bewegliche Leuchte vor, die ein Gehäuse und ein oder mehrere im Inneren des Gehäuses angeordnete Lichter beinhaltet. Die bewegliche Leuchte beinhaltet einen Motor, der so an das Gehäuse wirkgekoppelt ist, dass der Motor das Gehäuse um eine Drehachse dreht, und einen Impulszähler, der ausgelegt ist, sich zusammen mit dem Gehäuse entlang der Drehachse zu drehen. Die bewegliche Leuchte beinhaltet einen magnetischen Positionsgeber, der ausgelegt ist, ein erstes Positionssignal auszusenden, das eine Winkelposition des Gehäuses um die Drehachse herum angibt, und einen optischen Sensor, der ausgelegt ist, ein zweites Positionssignal auszusenden, das eine Position des Impulszählers um die Drehachse herum angibt. Die bewegliche Leuchte beinhaltet eine elektronische Steuerung, die mit dem Motor, dem magnetischen Sensor und dem optischen Sensor verbunden ist. Die elektronische Steuerung ist ausgelegt, eine Zielposition für die bewegliche Leuchte zu empfangen, eine Winkelposition des Gehäuses um die Drehachse herum auf Grundlage des ersten Positionssignals zu ermitteln und eine Position des Impulszählers innerhalb der aktuellen Winkelposition auf Grundlage des zweiten Positionssignals zu ermitteln. Die elektronische Steuerung ist ausgelegt, eine aktuelle Position des Gehäuses auf Grundlage der Winkelposition und der Position des Impulszählers zu ermitteln und den Motor anzutreiben, um das Gehäuse auf Grundlage der Position des Impulszählers von der aktuellen Winkelposition an die Zielposition zu bewegen.
Eine weitere Ausführungsform sieht ein Verfahren zum Steuern einer Position einer beweglichen Leuchte vor, wobei die bewegliche Leuchte eine oder mehrere Lichtquellen, die innerhalb eines Gehäuses angeordnet sind, einen Motor, der so an das Gehäuse wirkgekoppelt ist, dass der Motor das Gehäuse um eine Drehachse dreht, und einen Impulszähler beinhaltet, der ausgelegt ist, sich zusammen mit dem Gehäuse entlang der Drehachse zu drehen. Das Verfahren beinhaltet Empfangen einer Zielposition für die bewegliche Leuchte, Ermitteln, mit einer elektronischen Steuerung und auf Grundlage eines ersten Signals von einem magnetischen Positionsgeber, einer Winkelposition des Gehäuses um die Drehachse herum und Ermitteln, mit der elektronischen Steuerung und auf Grundlage eines zweiten Signals von einem optischen Sensor, einer Position des Impulszählers innerhalb der Winkelposition. Das Verfahren beinhaltet Ermitteln, mit der elektronischen Steuerung, einer aktuellen Position des Gehäuses auf Grundlage der Winkelposition des Gehäuses um die Drehachse herum und der Position des Impulszählers und Antreiben des Motors mit der elektronischen Steuerung, um das Gehäuse von der aktuellen Position an die Zielposition zu bewegen.
Eine weitere Ausführungsform sieht eine bewegliche Leuchte vor, die ein Gehäuse und ein oder mehrere im Inneren des Gehäuses angeordnete Lichtquellen beinhaltet. Die bewegliche Leuchte beinhaltet einen Motor, der so an das Gehäuse wirkgekoppelt ist, dass der Motor das Gehäuse um eine Drehachse dreht, und einen Impulszähler, der ausgelegt ist, sich zusammen mit dem Gehäuse entlang der Drehachse zu drehen. Die bewegliche Leuchte beinhaltet einen magnetischen Positionsgeber, der ausgelegt ist, ein erstes Positionssignal auszusenden, das eine Winkelposition des Gehäuses um die Drehachse herum angibt, und einen optischen Sensor, der ausgelegt ist, ein zweites Positionssignal auszusenden, das eine Position des Impulszählers um die Drehachse herum angibt. Die bewegliche Leuchte beinhaltet eine elektronische Steuerung, die mit dem Motor, dem magnetischen Sensor und dem optischen Sensor verbunden ist. Die elektronische Steuerung ist ausgelegt, eine Zielposition für die bewegliche Leuchte zu empfangen, eine Winkelposition des Gehäuses um die Drehachse herum auf Grundlage des ersten Positionssignals zu ermitteln und einen aktuellen Vollschritt des Motors auf Grundlage der aktuellen Winkelposition zu ermitteln. Die elektronische Steuerung ist ausgelegt, eine aktuelle Position des Impulszählers innerhalb der aktuellen Winkelposition auf Grundlage des zweiten Positionssignals zu ermitteln und einen aktuellen Mikroschritt des Motors auf Grundlage der aktuellen Position des Impulszählers zu ermitteln. Die elektronische Steuerung ist ausgelegt, eine aktuelle Position des Gehäuses auf Grundlage des aktuellen Vollschritts des Motors und des aktuellen Mikroschritts des Motors zu ermitteln und den Motor anzutreiben, um das Gehäuse von der aktuellen Position an die Zielposition zu bewegen.
Bevor irgendwelche Ausführungsformen der Offenbarung im Detail erläutert werden, sollte klar sein, dass die Offenbarung in ihrer Anwendung nicht auf die Konstruktionsdetails und die Anordnung der Komponenten beschränkt ist, die in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in den folgenden Zeichnungen veranschaulicht sind. Die Offenbarung kann auf verschiedene Weise umgesetzt und praktiziert oder ausgeführt werden.
Es ist ebenfalls klar, dass die hierin verwendete Ausdrucksweise und Terminologie der Beschreibung dient und nicht als einschränkend betrachtet werden sollte. Die Verwendung von „beinhalten“, „umfassen“ oder „aufweisen“ und Variationen davon soll hierin die danach aufgelisteten Elemente und deren Äquivalente sowie zusätzliche Elemente umfassen. Die Begriffe „montiert“, „verbunden“ und „gekoppelt“ werden im weiten Sinn verwendet und umfassen sowohl eine direkte und indirekte Montage, Verbindung und Kopplung. Ferner sind „verbunden“ und „gekoppelt“ nicht auf physische oder mechanische Verbindungen oder Kopplungen beschränkt und können elektrische Verbindungen oder Kopplungen, egal ob direkt oder indirekt, beinhalten. Außerdem können elektronische Kommunikationen und Benachrichtigungen unter Verwendung von anderen bekannten Mitteln einschließlich direkter Verbindungen, drahtloser Verbindungen usw. erfolgen.
Es ist auch anzumerken, dass eine Vielzahl von Hardware- und Software-basierten Vorrichtungen, sowie eine Vielzahl von verschiedenen strukturellen Komponenten verwendet werden können, um die Offenbarung umzusetzen. Ferner, wie in den folgenden Abschnitten beschrieben, dienen die in den Zeichnungen dargestellten Konfigurationen als Beispiele für die Implementierungen der Offenbarung. Alternative Konfigurationen sind möglich.
Andere Aspekte der Ausführungsformen werden durch Betrachtung der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen klar.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein Diagramm einer beweglichen Leuchte nach einigen Ausführungsformen.
2A ist eine Seitenansicht einer beweglichen Leuchte in einer ersten Neigungsposition nach einigen Ausführungsformen.
2B ist eine Seitenansicht einer beweglichen Leuchte in einer zweiten Neigungsposition nach einigen Ausführungsformen.
3A ist eine Draufsicht einer beweglichen Leuchte in einer ersten Schwenkposition nach einigen Ausführungsformen.
3B ist eine Draufsicht einer beweglichen Leuchte in einer zweiten Schwenkposition nach einigen Ausführungsformen.
4 ist ein Diagramm eines Motors nach einigen Ausführungsformen.
5A ist eine Seitenansicht eines Prüfmagneten und eines magnetischen Zehn-Bit-Positionssensors nach einigen Ausführungsformen.
5B ist eine Seitenansicht eines Prüfmagneten in einer ersten Winkelposition und eines magnetischen Zehn-Bit-Positionssensors nach einigen Ausführungsformen.
5C ist eine Seitenansicht eines Prüfmagneten in einer zweiten Winkelposition und eines magnetischen Zehn-Bit-Positionssensors nach einigen Ausführungsformen.
6 ist eine Vorderansicht eines Impulszählers nach einigen Ausführungsformen.
7A-7C sind Ansichten von durch einen optischen Sensor erkannten Zungen des Impulszählers von 6 nach einigen Ausführungsformen.
8 ist eine Rückansicht einer beweglichen Leuchte, die den Impulszähler von 6 beinhaltet, nach einigen Ausführungsformen.
9 ist ein Blockdiagramm eines Steuersystems für die bewegliche Leuchte nach einigen Ausführungsformen.
10 ist ein Blockdiagramm eines Verfahrens, das vom Steuersystem von 9 durchgeführt wird, nach einigen Ausführungsformen.
11 ist ein Blockdiagramm eines weiteren Verfahrens, das vom Steuersystem von 9 durchgeführt wird, nach einigen Ausführungsformen.
12 ist ein Blockdiagramm eines weiteren Verfahrens, das vom Steuersystem von 9 durchgeführt wird, nach einigen Ausführungsformen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Hierin beschriebene Ausführungsformen betreffen Systeme, Verfahren und Vorrichtungen zum Steuern der Position eines automatischen Beleuchtungskörpers oder einer beweglichen Leuchte. Die bewegliche Leuchte beinhaltet unter anderem eine oder mehrere Lichtquellen (zum Beispiel Glühlichtquellen, LED-Lichtquellen usw.), einen oder mehrere Motoren und eine elektronische Steuerung. Die elektronische Steuerung ist ausgelegt, die Position der beweglichen Leuchte auf Grundlage einer vollständigen Positionsrückmeldung zu regeln oder zu steuern. Beispielsweise verwendet die elektronische Steuerung die aktuelle Position der beweglichen Leuchte, um zu ermitteln, wie der eine oder die mehreren Schrittmotoren zu betreiben sind, um die Leuchte an eine Zielposition zu bewegen. Nach dem Einschalten ist die aktuelle Position der beweglichen Leuchte jedoch unbekannt. Als solche ist die elektronische Steuerung ausgelegt, die absolute Position der beweglichen Leuchte zu ermitteln.
In einigen Implementierungen werden bewegliche Leuchten beispielsweise in einem Theater, einer Halle, einem Hörsaal, einem Studio oder dergleichen verwendet. Jede bewegliche Leuchte 100 beinhaltet unter anderem ein Gehäuse 102, eine oder mehrere Lichtquellen 104, einen Rahmen 106, eine Basis 108, einen ersten Motor 110, einen zweiten Motor 112, einen ersten magnetischen Positionsgeber 114, einen zweiten magnetischen Positionsgeber 116 und eine elektronische Steuerung 122, wie in der Ausführungsform von 1 veranschaulicht. Die eine oder die mehreren Lichtquellen 104 sind im Inneren des Gehäuses 102 angeordnet (z. B. positioniert). Der erste Motor 110 ist mit dem Gehäuse 102 so wirkgekoppelt, dass der erste Motor 110 das Gehäuse 102 um eine erste Drehachse 124 (z. B. eine horizontale Achse) dreht. Der zweite Motor 112 ist mit dem Gehäuse 102 so wirkgekoppelt, dass der zweite Motor 112 das Gehäuse 102 um eine zweite Drehachse 126 (z. B. eine vertikale Achse) dreht. In einigen Ausführungsformen steht die zweite Drehachse 126 zur ersten Drehachse 124 senkrecht.
Im in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist der erste Motor 110 ausgelegt, ein Drehmoment auf eine erste Abtriebswelle 128 auszuüben. Eine erste Riemenscheibe 130 ist an der ersten Abtriebswelle 128 zur gemeinsamen Drehung mit dieser montiert. Die erste Riemenscheibe 130 ist über einen ersten Riemen 134 an eine zweite Riemenscheibe 132 zur Drehmomentübertragung zwischen ihnen gekoppelt. Die zweite Riemenscheibe 132 ist an eine erste Welle 136 zur gemeinsamen Drehung mit dieser montiert. Die erste Welle 136 ist fixierbar so an das Gehäuse 102 gekoppelt, dass sich das Gehäuse 102 und die erste Welle 136 gemeinsam um die erste Drehachse 124 drehen. Das Gehäuse 102 ist auch fixierbar so an eine zweite Welle 138 gekoppelt, dass sich die zweite Welle 138, das Gehäuse 102 und die erste Welle 136 alle gemeinsam um die erste Drehachse 124 drehen.
Im in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist der zweite Motor 112 ausgelegt, ein Drehmoment auf eine zweite Abtriebswelle 140 auszuüben. Eine dritte Riemenscheibe 142 ist an der zweiten Abtriebswelle 140 zur gemeinsamen Drehung mit dieser montiert. Die dritte Riemenscheibe 142 ist über einen zweiten Riemen 146 an eine vierte Riemenscheibe 144 zur Drehmomentübertragung zwischen ihnen gekoppelt. Die vierte Riemenscheibe 144 ist fixierbar an eine dritte Welle 148 gekoppelt. Die dritte Welle 148 ist fixierbar an die Basis 108 gekoppelt. Im Betrieb übt der zweite Motor 112 (über die zweite Abtriebswelle 140, die dritte Riemenscheibe 142 und den zweiten Riemen 146) ein Drehmoment auf die vierte Riemenscheibe 144 aus, was bewirkt, dass sich der Rahmen 106 um die zweite Drehachse 126 dreht. Das Gehäuse 102 ist über die erste Welle 136 und die zweite Welle 138 so an den Rahmen 106 gekoppelt, dass sich das Gehäuse 102 mit dem Rahmen 106 um die zweite Drehachse 126 dreht. Eine vierte Welle 150 ist fixierbar so an den Rahmen 106 gekoppelt, dass sich die vierte Welle 150, der Rahmen 106 und das Gehäuse 102 alle gemeinsam um die zweite Drehachse 126 drehen. Die vierte Welle 150 verläuft entlang der zweiten Drehachse 126 teilweise in die Basis 108. Eine fünfte Riemenscheibe 152 ist fixierbar so an der vierten Welle 150 montiert, dass sich die fünfte Riemenscheibe 152, die vierte Welle 150, der Rahmen 106 und das Gehäuse 102 alle gemeinsam um die zweite Drehachse 126 drehen. Die fünfte Riemenscheibe 152 ist über einen dritten Riemen 156 an eine sechste Riemenscheibe 154 zur Drehmomentübertragung zwischen ihnen gekoppelt.
Der erste magnetische Positionsgeber 114 ist ausgelegt, die Winkelposition des Gehäuses 102 um die erste Drehachse 124 zu messen. Der erste magnetische Positionsgeber 114 beinhaltet unter anderem einen ersten Magneten 158 und einen ersten magnetischen Positionssensor 160. Im in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist der erste Magnet 158 fixierbar so an einem Ende der zweiten Welle 138 montiert, dass sich der erste Magnet 158, die zweite Welle 138, das Gehäuse 102 und die erste Welle 136 alle gemeinsam um die erste Drehachse 124 drehen. Der erste magnetische Positionssensor 160 ist fixierbar über eine erste Leiterplatte 162 am Rahmen 106 montiert. In einigen Ausführungsformen ist der erste Magnet 158 fixierbar so an einem Ende der ersten Welle 136 montiert, dass sich der erste Magnet 158, die erste Welle 136 und das Gehäuse 102 alle gemeinsam um die erste Drehachse 124 drehen. Alternativ ist in einigen Ausführungsformen der erste magnetische Positionssensor 160 fixierbar so an einem Ende der ersten Welle 136 oder der zweiten Welle 138 montiert, dass sich der erste magnetische Positionssensor 160, die erste Welle 136, die zweite Welle 138 und das Gehäuse 102 alle gemeinsam um die erste Drehachse 124 drehen. In derartigen Ausführungsformen ist der erste Magnet 158 fixierbar beispielsweise über die erste Leiterplatte 162 am Rahmen 106 montiert.
Der erste magnetische Positionssensor 160 ist so neben dem ersten Magneten 158 positioniert, dass der erste magnetische Positionssensor 160 die Winkelposition 158 des ersten Magneten misst. Eine Drehbewegung des Gehäuses 102 um die erste Drehachse 124 ändert die relative Winkelposition zwischen dem ersten Magneten 158 und dem ersten magnetischen Positionssensor 160. Deshalb korreliert die gemessene Winkelposition des ersten Magneten 158 direkt mit der Winkelposition des Gehäuses um die erste Drehachse 124.
Der zweite magnetische Positionsgeber 116 ist ausgelegt, die Winkelposition des Gehäuses 102 um die zweite Drehachse 126 zu messen. Der zweite magnetische Positionsgeber 116 beinhaltet unter anderem einen zweiten Magneten 164 und einen zweiten magnetischen Positionssensor 166. Im in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist der zweite Magnet 164 fixierbar an der sechsten Riemenscheibe 154 zur gemeinsamen Drehung mit dieser montiert. Der zweite magnetische Positionssensor 166 ist fixierbar über eine zweite Leiterplatte 168 an der Basis 108 montiert. In einigen Ausführungsformen ist der zweite magnetische Positionssensor 166 fixierbar an der sechsten Riemenscheibe 154 zur gemeinsamen Drehung mit dieser montiert. In derartigen Ausführungsformen ist der zweite Magnet 164 fixierbar beispielsweise über die zweite Leiterplatte 168 an der Basis 108 montiert.
Der zweite magnetische Positionssensor 166 ist so neben dem zweiten Magneten 164 positioniert, dass der zweite magnetische Positionssensor 166 die Winkelposition des zweiten Magneten 164 misst. Eine Drehbewegung des Gehäuses 102 um die zweite Drehachse 126 ändert die relative Winkelposition zwischen dem zweiten Magneten 164 und dem zweiten magnetischen Positionssensor 166. Deshalb korreliert die gemessene Winkelposition des zweiten Magneten 164 direkt mit der Winkelposition des Gehäuses um die zweite Drehachse 126.
Wie beschrieben ist der erste Motor 110 betrieblich ausgelegt, das Gehäuse 102 um die erste Drehachse 124 zu drehen. In einigen Ausführungsformen ist die Drehung um die erste Drehachse 124 eine Neigungsbewegung. 2A ist eine Seitenansicht der beweglichen Leuchte 100, in der das Gehäuse 102 in einer ersten Winkelposition auf der ersten Drehachse 124 (zum Beispiel einer Bezugsneigungsposition) positioniert ist. 2B ist eine Seitenansicht der beweglichen Leuchte 100, nachdem das Gehäuse 102 so um die erste Drehachse 124 gedreht wurde, dass das Gehäuse 102 in einer zweiten Winkelposition auf der ersten Drehachse 124 positioniert ist. Der Winkel zwischen der ersten in 2A veranschaulichten Winkelposition und der zweiten in 2B veranschaulichten Winkelposition beträgt 65 Grad.
Wie ebenfalls oben beschrieben ist der zweite Motor 112 betrieblich ausgelegt, den Rahmen 106 und das Gehäuse 102 um die zweite Drehachse 126 zu drehen. In einigen Ausführungsformen ist die Drehung um die zweite Drehachse 126 eine Schwenkbewegung. 3A ist eine Draufsicht der beweglichen Leuchte 100, in der das Gehäuse 102 und der Rahmen 106 in einer ersten Winkelposition auf der zweiten Drehachse 126 (zum Beispiel einer Bezugsschwenkposition) positioniert sind, nach einigen Ausführungsformen. 3B ist eine Draufsicht der beweglichen Leuchte 100, nachdem das Gehäuse 102 und der Rahmen 106 so um die zweite Drehachse 126 gedreht wurden, dass das Gehäuse 102 und der Rahmen 106 in einer zweiten Winkelposition auf der zweiten Drehachse 126 positioniert sind, nach einigen Ausführungsformen. Der Winkel zwischen der ersten in 3A veranschaulichten Winkelposition und der zweiten in 3B veranschaulichten Winkelposition beträgt ungefähr 80 Grad.
In einigen Fällen sind der erste Motor 110 und der zweite Motor 112 bürstenlose elektrische Gleichstromschrittmotoren, die eine vollständige Drehung in eine Anzahl von gleichen Vollschritten aufteilen. 4 ist ein Ausführungsbeispiel des ersten Motors 110, der als Schrittmotor ausgelegt ist. Das Ausführungsbeispiel des in 4 veranschaulichten ersten Motors 110 beinhaltet einen Stator 405 und einen Rotor 410. Der Stator 405 beinhaltet beispielsweise vier Spulen (zum Beispiel eine erste Spule 415, eine zweite Spule 420, eine dritte Spule 425 und eine vierte Spule 430). Der Rotor 410 beinhaltet beispielsweise ein zahnradförmiges Eisenstück mit einer Vielzahl von Zähnen. Die vier Spulen 415, 420, 425 und 430 werden selektiv bestromt, um den Rotor 410 zu drehen. Beispielsweise wird die erste Spule 415 bestromt, was die Zähne des Rotors 410 magnetisch anzieht. Wenn die Zähne des Rotors 410 an der ersten Spule 415 ausgerichtet sind, sind sie leicht von der zweiten Spule 420 versetzt. Wenn deshalb die zweite Spule 420 bestromt wird und die Bestromung der ersten Spule 415 abgeschaltet wird, dreht sich der Rotor 410 leicht, um die Zähne des Rotors 410 an der zweiten Spule 420 auszurichten. Jede Drehung, die durch Bestromung einer der vier Spulen 415, 420, 425 und 430 verursacht wird, ist ein Vollschritt. In einigen Ausführungsformen beinhaltet der erste Motor 110 200 Vollschritte. Mit 200 Vollschritten insgesamt ist jeder Vollschritt gleich einem Rotationswinkel von ungefähr 1,8 Grad.
Anstatt eine Spule einzeln mit einem vollständigen Stromimpuls zu bestromen, kann der erste 110 zwei benachbarte Spulen mit Teilstromimpulsen bestromen. Wenn beispielsweise die erste Spule 415 mit einem Stromimpuls mit einem Amplitudenwert von fünfundzwanzig Prozent bestromt wird und die zweite Spule 420 mit einem Stromimpuls mit einem Amplitudenwert von siebenundfünfzig Prozent bestromt wird, dreht sich der Rotor 410 an eine Position, die zwischen zwei benachbarten Vollschritten liegt. Auf diese Weise teilt der erste Motor 110 jeden Vollschritt in eine Anzahl von Mikroschritten auf. Die Anzahl der Mikroschritte für jeden Vollschritt beruht auf der Amplitudenauflösung der Stromimpulse. Anders ausgedrückt ist die Anzahl der Mikroschritte für jeden Vollschritt im Allgemeinen gleich der Anzahl von unterschiedlichen Amplitudenwerten, die generiert werden können. Zum Beispiel ist eine Auflösung von acht Bits gleich Stromimpulsen mit 256 unterschiedlichen Amplitudenwerten und deshalb 256 Mikroschritte für jeden Vollschritt. In einigen Ausführungsformen beinhaltet der erste Motor 110 256 Mikroschritte für jeden Vollschritt. Mit 200 Vollschritten insgesamt und 256 Mikroschritten für jeden Vollschritt ist jeder Mikroschritt gleich einem Drehwinkel von ungefähr 0,007 Grad.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet der zweite Motor 112 unter anderem die Gesamtheit oder eine Kombination der Komponenten, die hierin als im ersten Motor 110 enthalten beschrieben sind.
Der erste magnetische Positionssensor 160 und der zweite magnetische Positionssensor 166 beinhalten Geber und/oder Sensoren (zum Beispiel Halleffektsensoren), die ihre Ausgangsspannungen als Reaktion auf ein Magnetfeld variieren, das vom ersten Magneten 158 und vom zweiten Magneten 164 generiert wird. Die Auflösung eines Drehpositionssensors wird durch die Anzahl von unterschiedlichen Winkelpositionen definiert, die der Drehpositionssensor pro Umdrehung erkennen kann. Die Auflösung wird oft in Form von Bits beschrieben. Zum Beispiel ist eine Auflösung von zehn Bits gleich 1.024 erkennbaren Winkelpositionen pro Umdrehung, und eine Auflösung von zwölf Bits ist gleich 4.096 erkennbaren Winkelpositionen pro Umdrehung.
5A, 5B und 5C veranschaulichen ein Beispiel eines magnetischen Zehn-Bit-Positionssensors 505, der die Winkelposition eines Prüfmagneten 510 erkennt. Der magnetische Positionssensor 505 ist an eine Leiterplatte 515 gekoppelt. Der Prüfmagnet 510 ist in der Nähe des magnetischen Zehn-Bit-Positionssensors 505 positioniert, sodass der magnetische Zehn-Bit-Positionssensor 505 das vom Prüfmagneten 510 generierte Magnetfeld erkennt. Wie in 5A veranschaulicht, ist der Prüfmagnet 510 jedoch vom magnetischen Zehn-Bit-Positionssensor 505 um eine kurze Distanz getrennt. Die Distanz zwischen dem magnetischen Positionssensor 505 und dem Prüfmagneten 510 kann beispielsweise zwischen ungefähr 0,2 Millimetern und 2 Millimetern betragen. Der magnetische Zehn-Bit-Positionssensor 505 misst die Winkelposition des Prüfmagneten 510 und ermittelt einen ganzzahligen Wert zwischen null und 1.023, der der erkannten Winkelposition des Prüfmagneten 510 entspricht. Der ermittelte ganzzahlige Wert kann auf einer Anzeige 520 angezeigt werden, die ebenfalls an die Leiterplatte 515 gekoppelt ist. Beispielsweise ist der Prüfmagnet 510 in 5B an einer ersten Winkelposition positioniert und die Anzeige 520 zeigt einen ermittelten ganzzahligen Wert von 358 an. 5C veranschaulicht den Prüfmagneten 510, nachdem der Prüfmagnet 510 von der ersten Winkelposition an eine zweite Winkelposition bewegt wurde. Die Anzeige 520 in 5C zeigt einen ermittelten ganzzahligen Wert von 572 für die zweite Winkelposition an. In einigen Ausführungsformen beinhaltet der erste magnetische Positionsgeber 114 und der zweite magnetische Positionsgeber 116 einen magnetischen Zehn-Bit-Positionssensor (wie den oben beschriebenen magnetischen Zehn-Bit-Positionssensor 505).
Der erste magnetische Positionssensor 160 misst die Winkelposition des ersten Magneten 158 und generiert ein Positionssignal, das die gemessene Winkelposition des ersten Magneten 158 angibt. Da die Drehbewegung zwischen dem ersten Magneten 158 und dem ersten magnetischen Positionssensor 160 die Drehbewegung des Gehäuses 102 um die erste Drehachse 124 widerspiegelt, gibt das Positionssignal auch die Winkelposition des Gehäuses 102 um die erste Drehachse 124 an. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Positionssignal einen Digitalwert, der die gemessene Winkelposition des ersten Magneten 158 angibt. Wenn der erste magnetische Positionssensor 160 beispielsweise einen magnetischen Zehn-Bit-Positionssensor (wie den oben beschriebenen magnetischen Zehn-Bit-Positionssensor 505) beinhaltet, kann das Positionssignal einen digitalen ganzzahligen Wert zwischen null und 1.023 beinhalten. Alternativ oder zusätzlich beinhaltet das Positionssignal ein pulsweitenmoduliertes Signal (PWM-Signal), in dem das Tastverhältnis die gemessene Winkelposition des ersten Magneten 158 angibt. Ein zehnprozentiges Tastverhältnis kann beispielsweise angeben, dass die gemessene Winkelposition des ersten Magneten 158 36 Grad beträgt und ein fünfprozentiges Tastverhältnis kann angeben, dass die gemessene Winkelposition des ersten Magneten 158 18 Grad beträgt. In einigen Ausführungsformen gibt der erste magnetische Positionssensor 160 die absolute Winkelposition des ersten Magneten 158 über eine serielle Datenverbindung als Zehn-Bit-Wert aus.
Der zweite magnetische Positionssensor 166 misst die Winkelposition des zweiten Magneten 164 und generiert ein Positionssignal, das die gemessene Winkelposition des zweiten Magneten 164 angibt. Da die Drehbewegung zwischen dem zweiten Magneten 164 und dem zweiten magnetischen Positionssensor 166 die Drehbewegung des Gehäuses 102 um die zweite Drehachse 126 widerspiegelt, gibt das Positionssignal auch die Winkelposition des Gehäuses 102 um die zweite Drehachse 124 an. In einigen Ausführungsformen ist das vom zweiten magnetischen Positionssensor 166 generierte Positionssignal dem oben beschriebenen, vom ersten magnetischen Positionssensor 160 generierten Positionssignal ähnlich.
In einigen Fällen beinhaltet die bewegliche Leuchte 100 ferner zusätzlich zum ersten magnetischen Positionssensor 160 einen Impulszähler, um die Winkelposition des Gehäuses 102 weiter zu erkennen. 6 veranschaulicht einen beispielhaften Impulszähler 600. Der beispielhafte Impulszähler 600 beinhaltet eine Vielzahl von Zungen 610 (wie eine erste Zunge 610A, eine zweite Zunge 610B und eine dritte Zunge 610C). In einigen Fällen ist der Impulszähler 600 so an die zweite Welle 138 gekoppelt, dass sich der Impulszähler 600 mit der zweiten Welle 138 dreht. In anderen Fällen ist der Impulszähler 600 so an die erste Welle 136 gekoppelt, dass sich der Impulszähler 600 mit der ersten Welle 136 dreht.
Der Impulszähler 600 beinhaltet einen optischen Sensor 605, um eine Position des Impulszählers 600 auf Grundlage der Vielzahl von Zungen 610 zu ermitteln. Während sich beispielsweise die Vielzahl von Zungen 610 am optischen Sensor 605 vorbei dreht, ermittelt der optische Sensor 605 eine Winkelposition der zweiten Welle 138 und deshalb eine Winkelposition des Gehäuses 102. 7A-7C veranschaulichen beispielhafte, vom optischen Sensor 605 erkannte Positionen der Vielzahl von Zungen 610 nach einigen Ausführungsformen. Der optische Sensor 605 weist eine Sensormitte 705 auf. Die Zunge 610 weist eine Zungenmitte 710 auf. Im Beispiel der 7A-7C wird die Position einer jeweiligen Zunge 610 relativ zum optischen Sensor 605 ermittelt. Beispielsweise veranschaulicht 7A die Zunge 610 an einer ersten Winkelposition, an der die Sensormitte 705 und die Zungenmitte 710 durch einen Winkel α getrennt sind. 7B veranschaulicht die Zunge 610 an einer zweiten Winkelposition, an der die Sensormitte 705 und die Zungenmitte 710 im Wesentlichen ausgerichtet sind (z. B. durch einen Winkel von ungefähr 0 getrennt sind). 7C veranschaulicht die Zunge 610 an einer dritten Winkelposition, an der die Sensormitte 705 und die Zungenmitte 710 durch einen Winkel β getrennt sind. In einigen Fällen weist jede Zunge 610 ferner eine eindeutige Kennung auf, sodass der optische Sensor 605 identifiziert, welche Zunge 610 beobachtet wird.
Während 6 einen Impulszähler 600 veranschaulicht, der als Rad mit einer Vielzahl von Zungen 610 ausgelegt ist, können andere Implementierungen des Impulszählers 600 erwogen werden. Beispielsweise kann der Impulszähler 600 als eine bedruckte Folie mit einem Muster anstatt (oder zusätzlich zu) der Vielzahl von Zungen 610 konfiguriert sein. Der Sensor 605 liefert ein Signal, das eine Position des Musters angibt. In einem anderen Beispiel beinhaltet der Impulszähler 600 eine Magnetfolie mit einer variierenden magnetischen Kennlinie. In einem derartigen Fall kann der Sensor 605 anstatt als optischer Sensor als Magnetsensor (z. B. ein Halleffektsensor) konfiguriert sein, um das Magnetfeld der Magnetfolie zu erkennen und ein Signal zu liefern, dass eine Position der Magnetfolie angibt.
8 veranschaulicht den Impulszähler 600, der im Inneren des Gehäuses 102 angeordnet ist, nach einigen Ausführungsformen. Wie bereits angemerkt, kann der Impulszähler 600 so an die zweite Welle 138 gekoppelt sein, dass sich der Impulszähler 600 zusammen mit der zweiten Welle 138 (und deshalb zusammen mit dem Gehäuse 102) um die erste Drehachse 124 dreht. In einigen Fällen beinhaltet die bewegliche Leuchte 100 einen zweiten Impulszähler (nicht gezeigt), der an die dritte Welle 148 gekoppelt ist. Dementsprechend dreht sich der zweite Impulszähler zusammen mit der dritten Welle 148 (und deshalb zusammen mit dem Gehäuse 102) um die zweite Drehachse 126. In einer derartigen Implementierung ist ein zweiter optischer Sensor (nicht gezeigt) vorgesehen, um eine Position des zweiten Impulszählers zu erkennen. In einigen Ausführungsformen ist der zweite Impulszähler stattdessen an die zweite Abtriebswelle 140 oder die vierte Welle 150 gekoppelt.
Eine Bewegung des Gehäuses 102 wird auf Grundlage von Signalen vom ersten magnetischen Positionssensor 160, vom zweiten magnetischen Positionssensor 166, vom optischen Sensor 605 und einem zweiten optischen Sensor 950 gesteuert. 9 ist ein Beispiel eines Steuersystems 900 für die bewegliche Leuchte 100. Das in 9 veranschaulichte Beispiel beinhaltet die eine oder die mehreren Lichtquellen 104, den ersten Motor 110, den zweiten Motor 112, den ersten magnetischen Positionsgeber 114, den zweiten magnetischen Positionsgeber 116, den ersten optischen Sensor 605, einen zweiten optischen Sensor 950, die elektronische Steuerung 122, einen Sendeempfänger 925, eine Benutzerschnittstelle 930 und ein Energieversorgungsmodul 935.
Die elektronische Steuerung 122 beinhaltet eine Vielzahl von elektrischen und elektronischen Komponenten, die Energie, Betriebssteuerung und Schutz für die Komponenten und Module im Inneren der beweglichen Leuchte 100 bereitstellen. Die in 9 veranschaulichte elektronische Steuerung 122 beinhaltet unter anderem einen elektronischen Prozessor 910 (zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller oder eine beliebige andere geeignete programmierbare Vorrichtung), einen Speicher 915 und eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 920. Der elektronische Prozessor 910, der Speicher 915, die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 920 sowie die verschiedenen Module, die mit der elektronischen Steuerung 122 verbunden sind, sind durch einen oder mehrere Steuer- und/oder Datenbusse (zum Beispiel einen gemeinsamen Bus) verbunden. Die Steuer- und/oder Datenbusse sind allgemein in 9 für veranschaulichende Zwecke gezeigt. Die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 920 beinhaltet Routinen zum Übertragen von Informationen zwischen Komponenten innerhalb der elektronischen Steuerung 122 und anderen Komponenten des Steuersystems 900. In einigen Implementierungen ist die elektronische Steuerung 122 teilweise oder gänzlich auf einem Halbleiterchip (zum Beispiel einem feldprogrammierbaren Gatearray-Halbleiterchip [„FPGA“-Halbleiterchip]) implementiert.
Der Speicher 915 beinhaltet beispielsweise Nur-Lese-Speicher (ROM), Direktzugriffspeicher (RAM) (zum Beispiel dynamischen RAM [DRA<], synchronen DRAM [SDRAM] usw.), elektronisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM), Flash-Speicher, eine Festplatte, eine SD-Karte, andere nicht transitorische computerlesbare Medien oder eine Kombination davon. Der elektronische Prozessor 910 ist mit dem Speicher 915 verbunden und führt Softwareanweisungen aus, die in einem RAM des Speichers 915 (zum Beispiel während der Ausführung), einem ROM des Speichers 915 (zum Beispiel auf einer allgemein dauerhaften Basis) oder einem anderen nicht transitorischen computerlesbaren Medium, wie einem anderen Speicher oder einer anderen Platte, gespeichert werden können. Alternativ oder zusätzlich ist der Speicher 915 im elektronischen Prozessor 910 enthalten. Software, die in einigen Implementierungen der beweglichen Leuchten 100 enthalten ist, kann im Speicher 915 der elektronischen Steuerung 122 gespeichert sein. Die Software beinhaltet beispielsweise Firmware, eine oder mehrere Anwendungen, Programmdaten, Filter, Regeln, ein oder mehrere Programmmodule und andere ausführbare Anweisungen. Der elektronische Prozessor 910 ist ausgelegt, Programmanweisungen und Daten zum Generieren notwendiger Steuersignale für den ersten Motor 110 und den zweiten Motor 112 aus dem Speicher 915 abzurufen, die erforderlich sind, um die Motoren anzutreiben, um die bewegliche Leuchte 100 an eine gewünschte Position zu bewegen. In anderen Umsetzungen beinhaltet die elektronische Steuerung 122 zusätzliche, weniger oder andere Komponenten.
Der Sendeempfänger 925 sendet und/oder empfängt Signale an ein oder mehrere getrennte Kommunikationsmodule in anderen Komponenten eines Beleuchtungssystems (zum Beispiel einer Steuerplatine, anderen Leuchten usw.) und/oder von diesen. Signale können beispielsweise Informationen, Daten, serielle Daten, Datenpakete, Analogsignale oder eine Kombination davon beinhalten. Der Sendeempfänger 925 kann über Drähte, Faser, drahtlos oder eine Kombination davon an einen oder mehrere getrennte Sendeempfänger gekoppelt sein. Die Kombination über Drähte, Faser oder beides kann eine beliebige angemessene Netzwerktopologie sein, die Fachleuten bekannt ist, wie zum Beispiel Ethernet. Die Drahtloskommunikation kann eine beliebige bekannte Drahtlosnetztopologie sein, die Fachleuten bekannt ist, wie zum Beispiel WiFi, ZigBee®, Bluetooth® und dergleichen. In einigen Ausführungsformen beinhaltet der Sendeempfänger 925 getrennte Sender und Empfänger.
Die Benutzerschnittstelle 930 ist enthalten, um die bewegliche Leuchte 100 oder den Betrieb eines Beleuchtungssystems als Ganzes zu steuern. Die Benutzerschnittstelle 930 ist an die elektronische Steuerung 122 wirkgekoppelt, um beispielsweise die Position der beweglichen Leuchte 100 zu steuern. Die Benutzerschnittstelle 930 kann eine beliebige Kombination von digitalen und analogen Eingabevorrichtungen beinhalten, die erforderlich sind, um ein gewünschtes Steuerungsniveau für das System zu erzielen. Beispielsweise kann die Benutzerschnittstelle 930 einen Computer mit einer Anzeige und Eingabevorrichtungen, einem Berührungsbildschirm, einer Vielzahl von Knöpfen, Drehscheiben, Schaltern, Tasten, Blendreglern oder dergleichen beinhalten. In einigen Umsetzungen ist die Benutzerschnittstelle 930 von der beweglichen Leuchte 100 getrennt.
Das Energieversorgungsmodul 935 liefert eine Wechsel- oder Gleich-Nennspannung an die bewegliche Leuchte 100 oder ein System von beweglichen Leuchten. Das Energieversorgungsmodul 935 ist mit Netzstrom mit nominaler Netzspannung zwischen beispielsweise 100 Volt und 240 Volt Wechselstrom und Frequenzen von ungefähr 50 Hertz bis 60 Hertz betrieben. Das Energieversorgungsmodul 935 ist auch ausgelegt, niedrigere Spannungen zum Betreiben von Schaltkreisen und Komponenten im Inneren der beweglichen Leuchte 100 zu liefern. Alternativ oder zusätzlich wird die bewegliche Leuchte 100 durch eine oder mehrere Batterien oder Batteriepacks betrieben.
Die elektronische Steuerung 122 steuert die Position der beweglichen Leuchte 100 über den ersten Motor 110 und den zweiten Motor 112. Die elektronische Steuerung 122 ist an den ersten Motor 110 und an den zweiten Motor 112 wirkgekoppelt, um diesen ein oder mehrere Steuersignale zu liefern. In einigen Ausführungsformen sind die Steuersignale modulierte Stromimpulse, die intern vom ersten Motor 110 und vom zweiten Motor 112 generiert werden.
Wie oben beschrieben werden der erste Motor 110 und der zweite Motor 112 in Übereinstimmung sowohl mit Vollschritten als auch mit Mikroschritten je nachdem gesteuert, wie die erste Spule 415 und die zweite Spule 420 bestromt sind. Nach dem Hochfahren kennt die elektronische Steuerung 122 den aktuellen Vollschritt und den aktuellen Teilschritt (oder Mikroschritt) des ersten Motors 110 und des zweiten Motors 112 nicht. Wie hierin beschrieben ist der erste Magnet 158 (oder der erste magnetische Positionssensor 160) so an das Gehäuse 102 wirkgekoppelt, dass es sich mit dem Gehäuse 102 um die erste Drehachse 124 dreht. Deshalb spiegelt die gemessene Winkelposition des ersten Magneten 158 die Winkelposition des Rotors 410 im ersten Motor 11 wider. Durch Messen der Winkelposition des ersten Magneten 158 mit dem ersten magnetischen Positionssensor 160 ermittelt die elektronische Steuerung 122 den aktuellen Vollschritt des ersten Motors 110. Auf ähnliche Weise ermittelt die elektronische Steuerung 122 den aktuellen Vollschritt des zweiten Motors 112 durch Messen der Winkelposition des zweiten Magneten 164 mit dem zweiten magnetischen Positionssensor 166.
Darüber hinaus, wie hierin beschrieben, ist der Impulszähler 600 so an die zweite Welle 138 wirkgekoppelt, dass sich der Impulszähler 600 mit dem Gehäuse 102 um die erste Drehachse 124 dreht. Deshalb ermittelt die elektronische Steuerung 122 durch Messen der Position des Impulszählers 600 mit dem ersten optischen Sensor 605 den aktuellen Mikroschritt des ersten Motors 110. Auf ähnliche Weise ermittelt die elektronische Steuerung 122 den aktuellen Mikroschritt des zweiten Motors 112 durch Ermitteln der Position eines zweiten Impulszählers (nicht gezeigt) mit dem zweiten optischen Sensor 950.
Die Auflösung des ersten magnetischen Positionsgebers 114 ist größer als die Vollschrittauflösung des ersten Motors 110, sodass der erste magnetische Positionsgeber 114 mehrere Winkelpositionen des ersten Magneten 158 für jeden Vollschritt des ersten Motors 110 messen kann. Falls der erste magnetische Positionsgeber 114 beispielsweise eine Auflösung von zehn Bits beinhaltet und der erste Motor 110 zweihundert Vollschritte beinhaltet, dann kann der erste magnetische Positionsgeber 114 ungefähr einundfünfzig individuelle Winkelpositionen des ersten Magneten 158 für jeden Vollschritt des ersten Motors 110 messen. Gleichermaßen ist die Auflösung des zweiten magnetischen Positionsgebers 116 größer als die Vollschrittauflösung des zweiten Motors 112, sodass der zweite magnetische Positionsgeber 116 mehrere Winkelpositionen des zweiten Magneten 164 für jeden Vollschritt des zweiten Motors 112 messen kann.
In einigen Fällen ermittelt die elektronische Steuerung 122 die Absolutposition der beweglichen Leuchte 100 teilweise auf Grundlage des aktuellen Vollschritts des ersten Motors 110, des aktuellen Mikroschritts des ersten Motors 110, des aktuellen Vollschritts des zweiten Motors 112, des aktuellen Mikroschritts des zweiten Motors 112 oder einer Kombination davon. Mit der Kenntnis der aktuellen Absolutposition der beweglichen Leuchte 100 kann die elektronische Steuerung 122 die Anzahl von sowohl Vollschritten als auch Mikroschritten zum Drehen des ersten Motors 110, des zweiten Motors 112 oder beider ermitteln, um die bewegliche Leuchte 100 von ihrer aktuellen Position an eine neue Position (zum Beispiel eine Zielposition) zu justieren.
10 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren 1000 zum Steuern der Position der beweglichen Leuchte 100 um eine einzelne Drehachse. Der Kürze halber ist das Verfahren 1000 in Bezug auf Steuern der Position der beweglichen Leuchte 100 um die erste Drehachse 124 (d. h. Neigungsbewegungen) beschrieben. Das gleiche oder ein ähnliches Verfahren kann jedoch auch verwendet werden, um die Position der beweglichen Leuchte 100 um die zweite Drehachse 126 (d. h. Schwenkbewegungen) zu steuern. Zur Beschreibung sind die Schritte des Verfahrens 1000 auf iterative Weise beschrieben. Verschiedene hierin in Bezug auf das Verfahren 1000 beschriebene Schritte können gleichzeitig, parallel oder in einer Reihenfolge ausgeführt werden, die sich von der veranschaulichten seriellen und iterativen Ausführungsweise unterscheidet.
Bei Block 1005 empfängt die elektronische Steuerung 122 eine Zielposition für die bewegliche Leuchte 100. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Zielposition einen gewünschten Drehwinkel des Gehäuses 102 um die erste Drehachse 124 in Bezug auf eine vorbestimmte Bezugsposition. Beispielsweise kann die Zielposition einen gewünschten Winkel von ungefähr 45 Grad weg von der Bezugsposition um die erste Drehachse 124 angeben. Alternativ oder zusätzlich beinhaltet die Zielposition einen numerischen Wert, der einem gewünschten Drehwinkel des Gehäuses 102 um die erste Drehachse 124 in Bezug auf eine vorbestimmte Bezugsposition entspricht. Beispielsweise kann die Zielposition von 3 auf einer Skala zwischen 1 und 10 einen gewünschten Winkel von ungefähr 45 Grad weg von der Bezugsposition um die erste Drehachse 124 angeben. In einigen Ausführungsformen empfängt die elektronische Steuerung 122 die Zielposition über die Benutzerschnittstelle 930. Beispielsweise gibt ein Benutzer die Zielposition über in einigen Ausführungsformen der Benutzerschnittstelle 930 enthaltene Tasten ein. Alternativ oder zusätzlich empfängt die elektronische Steuerung 122 die Zielposition über den Sendeempfänger 625. Beispielsweise empfängt die elektronische Steuerung 122 die Zielposition über den Sendeempfänger 625 von einer zentralen Steuerplatine in einem Theater.
Bei Block 1010 ermittelt die elektronische Steuerung 122 eine aktuelle Winkelposition des Gehäuses 102 um die erste Drehachse 124. Beispielsweise sendet der erste magnetische Positionssensor 160 ein Signal aus, das der elektronischen Steuerung 122 die gemessene Winkelposition des ersten Magneten 158 anzeigt. Die elektronische Steuerung 122 ermittelt die Winkelposition des Gehäuses 102 um die erste Drehachse 124 herum auf Grundlage des empfangenen Positionssignals. Alternativ oder zusätzlich ermittelt der erste magnetische Positionsgeber 114 die Winkelposition des Gehäuses um die erste Drehachse 124 und sendet die Winkelposition an die elektronische Steuerung 122. In einigen Beispielen wird die Winkelposition des Gehäuses 102 als ein Gradwert, beispielsweise zwischen null Grad und 360 Grad, ermittelt. In anderen Beispielen wird die Winkelposition des Gehäuses 102 als ein numerischer Wert in einem Bereich von erkennbaren Winkelpositionen ermittelt. Beispielsweise kann die ermittelte Winkelposition des Gehäuses 102 ein ganzzahliger Wert zwischen null und 1.024 sein, wenn der erste magnetische Positionssensor 160 eine Auflösung von zehn Bits beinhaltet.
Bei Block 1015 ermittelt die elektronische Steuerung 122 eine aktuelle Position des Impulszählers 600. Beispielsweise sendet der erste optische Sensor 605 ein Signal an die elektronische Steuerung 122, das eine Position einer Zunge 610 angibt. Die elektronische Steuerung 122 ermittelt die aktuelle Position des Impulszählers 600 auf Grundlage der Position der Zunge 610. In einigen Beispielen wird die aktuelle Position des Impulszählers 600 als ein Gradwert, beispielsweise zwischen null Grad und 360 Grad, ermittelt. In anderen Beispielen wird die aktuelle Position des Impulszählers 600 als ein numerischer Wert in einem Bereich von erkennbaren Impulszählerpositionen ermittelt.
Bei Block 1020 treibt die elektronische Steuerung 122 den ersten Motor 110 an, sodass er das Gehäuse 102 von der aktuellen Winkelposition auf Grundlage der Position des Impulszählers 600 an die Zielposition bewegt. Beispielsweise treibt die elektronische Steuerung 122 den ersten Motor 110 in Übereinstimmung mit Vollschritten auf Grundlage der ermittelten aktuellen Winkelposition des Gehäuses 102 an, um das Gehäuse an die Zielposition zu drehen. Die elektronische Steuerung 122 treibt dann den ersten Motor 110 in Übereinstimmung mit Mikroschritten auf Grundlage der aktuellen Position des Impulszählers 600 an. Der erste Motor 110 kann entweder im oder gegen den Uhrzeigersinn angetrieben werden, um die Zielposition zu erreichen. Dementsprechend verwendet die elektronische Steuerung 122 die Position des Impulszählers 600, um den ersten Motor 110 präzise anzutreiben.
11 veranschaulicht ein weiteres beispielhaftes Verfahren 1100 zum Steuern der Position der beweglichen Leuchte 100. Der Kürze halber ist das Verfahren 1000 in Bezug auf Steuern der Position der beweglichen Leuchte 100 um die erste Drehachse 124 (d. h. Neigungsbewegungen) beschrieben. Das gleiche oder ein ähnliches Verfahren kann jedoch auch verwendet werden, um die Position der beweglichen Leuchte 100 um die zweite Drehachse 126 (d. h. Schwenkbewegungen) zu steuern. Zur Beschreibung sind die Schritte des Verfahrens 1100 auf iterative Weise beschrieben. Verschiedene hierin in Bezug auf das Verfahren 1100 beschriebene Schritte können gleichzeitig, parallel oder in einer Reihenfolge ausgeführt werden, die sich von der veranschaulichten seriellen und iterativen Ausführungsweise unterscheidet.
Bei Block 1105 empfängt die elektronische Steuerung 122 eine Zielposition für die bewegliche Leuchte 100. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Zielposition einen gewünschten Drehwinkel des Gehäuses 102 um die erste Drehachse 124 in Bezug auf eine vorbestimmte Bezugsposition. Beispielsweise kann die Zielposition einen gewünschten Winkel von 45 Grad weg von der Bezugsposition um die erste Drehachse 124 angeben. Alternativ oder zusätzlich beinhaltet die Zielposition einen numerischen Wert, der einem gewünschten Drehwinkel des Gehäuses 102 um die erste Drehachse 124 in Bezug auf eine vorbestimmte Bezugsposition entspricht. Beispielsweise kann die Zielposition von 3 auf einer Skala zwischen 1 und 10 einen gewünschten Winkel von 45 Grad weg von der Bezugsposition um die erste Drehachse 124 angeben. In einigen Ausführungsformen empfängt die elektronische Steuerung 122 die Zielposition über die Benutzerschnittstelle 930. Beispielsweise gibt ein Benutzer die Zielposition über in einigen Ausführungsformen der Benutzerschnittstelle 930 enthaltene Tasten ein. Alternativ oder zusätzlich empfängt die elektronische Steuerung 122 die Zielposition über den Sendeempfänger 625. Beispielsweise empfängt die elektronische Steuerung 122 die Zielposition über den Sendeempfänger 625 von einer zentralen Steuerplatine in einem Theater.
Bei Block 1110 ermittelt die elektronische Steuerung 122 eine aktuelle Winkelposition des Gehäuses 102 um die erste Drehachse 124. Beispielsweise sendet der erste magnetische Positionssensor 160 ein Signal aus, das der elektronischen Steuerung 122 die gemessene Winkelposition des ersten Magneten 158 anzeigt. Die elektronische Steuerung 122 ermittelt die Winkelposition des Gehäuses 102 um die erste Drehachse 124 herum auf Grundlage des empfangenen Positionssignals. Alternativ oder zusätzlich ermittelt der erste magnetische Positionsgeber 114 die Winkelposition des Gehäuses um die erste Drehachse 124 und sendet die Winkelposition an die elektronische Steuerung 122. In einigen Beispielen wird die Winkelposition des Gehäuses 102 als ein Gradwert, beispielsweise zwischen null Grad und 360 Grad, ermittelt. In anderen Beispielen wird die Winkelposition des Gehäuses 102 als ein numerischer Wert in einem Bereich von erkennbaren Winkelpositionen ermittelt. Beispielsweise kann die ermittelte Winkelposition des Gehäuses 102 ein ganzzahliger Wert zwischen null und 1.024 sein, wenn der erste magnetische Positionssensor 160 eine Auflösung von zehn Bits beinhaltet.
Bei Block 1115 ermittelt die elektronische Steuerung 122 einen aktuellen Vollschritt des ersten Motors 110 auf Grundlage der aktuellen Winkelposition des Gehäuses 102 um die erste Drehachse 124. Jeder Vollschritt des ersten Motors 110 ist auf einen Winkelpositionsbereich des Gehäuses 102 abgebildet. In einigen Ausführungsformen ist eine Abbildung zwischen der detektierbaren Winkelposition des Gehäuses 102 und den Vollschritten des ersten Motors 110 in einer Nachschlagetabelle enthalten, die beispielsweise im Speicher 915 gespeichert ist. In derartigen Ausführungsformen verwendet die elektronische Steuerung 122 die Nachschlagetabelle, um den Vollschritt des ersten Motors 110 zu ermitteln, der auf die vom ersten magnetischen Positionsgeber 114 erkannte Winkelposition des Gehäuses 102 abgebildet ist. Beispielsweise ist eine Winkelposition von 18 Grad für das Gehäuse 102 (oder ein numerischer Wert von 51 auf einer Zehn-Bit-Skala) auf den zehnten Vollschritt des ersten Motors 110 abgebildet, und die Winkelposition von 36 Grad für das Gehäuse 102 (oder ein numerischer Wert von 102 auf einer Zehn-Bit-Skala) ist auf den zwanzigsten Vollschritt des ersten Motors 110 abgebildet.
Bei Block 1120 ermittelt die elektronische Steuerung 122 eine aktuelle Position des Impulszählers 600. Beispielsweise sendet der erste optische Sensor 605 ein Signal an die elektronische Steuerung 122, das eine Position einer Zunge 610 angibt. Die elektronische Steuerung 122 ermittelt die aktuelle Position des Impulszählers 600 auf Grundlage der Position der Zunge 610. In einigen Beispielen wird die aktuelle Position des Impulszählers 600 als ein Gradwert, beispielsweise zwischen null Grad und 360 Grad, ermittelt. In anderen Beispielen wird die aktuelle Position des Impulszählers 600 als ein numerischer Wert in einem Bereich von erkennbaren Impulszählerpositionen ermittelt.
Bei Block 1125 ermittelt die elektronische Steuerung 122 einen aktuellen Mikroschritt des ersten Motors 110 auf Grundlage der aktuellen Position des Impulszählers 600. Jeder Mikroschritt des ersten Motors 110 ist auf eine Position des Impulszählers 600 (z. B. eine Position der Vielzahl von Zungen 610) abgebildet. In einigen Ausführungsformen ist eine Abbildung zwischen der Position des Impulszählers 600 und den Mikroschritten des ersten Motors 110 in einer Nachschlagetabelle enthalten, die beispielsweise im Speicher 915 gespeichert ist. In derartigen Ausführungsformen verwendet die elektronische Steuerung 122 die Nachschlagetabelle, um den Mikroschritt des ersten Motors 110 zu ermitteln, der auf die vom ersten optischen Sensor 605 erkannte Position des Impulszählers 600 abgebildet ist.
Bei Block 1130 ermittelt die elektronische Steuerung 122 die aktuelle Position der beweglichen Leuchte 100 teilweise auf Grundlage des aktuellen Vollschritts und des aktuellen Mikroschritts des ersten Motors 110. In einigen Ausführungsformen ist die aktuelle Position ein Winkel. Falls der Vollschritt des ersten Motors 110 beispielsweise mit S_Voll bezeichnet wird und der Mikroschritt des ersten Motors 110 mit S_Mikro bezeichnet wird, kann die aktuelle Position P der beweglichen Leuchte wie unten in GL 1 gezeigt berechnet werden. GL 1 kann verwendet werden, um die Winkelposition der beweglichen Leuchte 100 zu berechnen. $P = (S_{V o l l} \times {1.8}^{\circ}) + (S_{M i k r o} \times {0.007}^{\circ})$
Beispielsweise ermittelt die elektronische Steuerung 122, dass die aktuelle Position der beweglichen Leuchte 100 41,778 Grad ist, wenn der aktuelle Vollschritt 23 ist und der aktuelle Mikroschritt 45 ist (d. h. (23x1,8°) + (54×0,007°) = 41,778°).
Bei Block 1135 treibt die elektronische Steuerung 122 den ersten Motor 110 an, um die bewegliche Leuchte 100 von der aktuellen Position an die Zielposition zu bewegen. In einigen Ausführungsformen sendet die elektronische Steuerung 122 ein oder mehrere Steuersignale an den ersten Motor 110, um den aktuellen Vollschritt und den aktuellen Mikroschritt des ersten Motors 110 auf einen Ziel-Vollschritt und Mikroschritt zu ändern, der der empfangenen Zielposition der beweglichen Leuchte 100 entspricht. In einigen Ausführungsformen beinhaltet bzw. beinhalten das eine oder die mehreren Steuersignale eine Vielzahl von Stromimpulsen, die bewirken, dass sich der Vollschritt und der Mikroschritt des ersten Motors 110 von ihren aktuellen Werten auf die Zielwerte ändern. Alternativ oder zusätzlich gibt bzw. geben das eine oder die mehreren Steuersignale die Anzahl an Vollschritten an, um die sich der erste Motor 110 bewegen sollte, die Richtung der Bewegung (zum Beispiel im oder gegen den Uhrzeigersinn) und den Zielmikroschritt. Zum Beispiel kann bzw. können das eine oder die mehreren Steuersignale angeben, dass sich der erste Motor 110 um 37 Vollschritte und 100 Mikroschritte im Uhrzeigersinn bewegen sollte.
12 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren 1200 zum Steuern der Position der beweglichen Leuchte 100 um zwei verschiedene Drehachsen. Das Verfahren 1200 ist in Bezug auf Steuern der Position der beweglichen Leuchte 100 um die erste Drehachse 124 und die zweite Drehachse 126 (d. h. Neigungsbewegungen und Schwenkbewegungen) beschrieben. Zur Beschreibung sind die Schritte des Verfahrens 1200 auf iterative Weise beschrieben. Verschiedene hierin in Bezug auf das Verfahren 1200 beschriebene Schritte können gleichzeitig, parallel oder in einer Reihenfolge ausgeführt werden, die sich von der veranschaulichten seriellen und iterativen Ausführungsweise unterscheidet.
Bei Block 1205 empfängt die elektronische Steuerung 122 eine Zielposition der beweglichen Leuchte 100. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Zielposition einen gewünschten Drehwinkel des Gehäuses 102 um die erste Drehachse 124 in Bezug auf eine vorbestimmte Bezugsposition, einen gewünschten Drehwinkel des Gehäuses 102 um die zweite Drehachse 126 in Bezug auf eine vorbestimmte Bezugsposition oder beides. Bei Block 1210 ermittelt die elektronische Steuerung 122 eine aktuelle Winkelposition des Gehäuses 102 um die erste Drehachse 124 (zum Beispiel eine erste Winkelposition). Bei Block 1215 ermittelt die elektronische Steuerung 122 eine Winkelposition des Gehäuses 102 um die zweite Drehachse 126 (zum Beispiel eine zweite Winkelposition).
Bei Block 1220 ermittelt die elektronische Steuerung 122 den aktuellen Vollschritt des ersten Motors 110 und des zweiten Motors 112. Beispielsweise ermittelt die elektronische Steuerung 122 den aktuellen Vollschritt des ersten Motors 110 auf Grundlage der aktuellen Winkelposition des Gehäuses 102 um die erste Drehachse 124. Die elektronische Steuerung 122 ermittelt auch den aktuellen Vollschritt des zweiten Motors 112 auf Grundlage der aktuellen Winkelposition des Gehäuses 102 um die zweite Drehachse 126.
Bei Block 1225 ermittelt die elektronische Steuerung 122 eine aktuelle Position des ersten Impulszählers 600 in Bezug auf eine vorbestimmte Bezugsposition. Beispielsweise sendet der erste optische Sensor 605 ein Signal an die elektronische Steuerung 122, das eine Position einer Zunge 610 angibt. Die elektronische Steuerung 122 ermittelt die aktuelle Position des Impulszählers 600 auf Grundlage der Position der Zunge 610. Bei Block 1830 ermittelt die elektronische Steuerung 122 eine aktuelle Position des zweiten Impulszählers in Bezug auf eine vorbestimmte Bezugsposition. Beispielsweise sendet der zweite optische Sensor 950 ein Signal an die elektronische Steuerung 122, das eine Position einer zweiten Zunge angibt. Die elektronische Steuerung 122 ermittelt die aktuelle Position des zweiten Impulszählers auf Grundlage der Position der zweiten Zunge.
Bei Block 1235 ermittelt die elektronische Steuerung 122 den aktuellen Mikroschritt des ersten Motors 110 und des zweiten Motors 112. Zum Beispiel ermittelt die elektronische Steuerung 122 den aktuellen Mikroschritt des ersten Motors 110 auf Grundlage der Position des ersten Impulszählers 600. Die elektronische Steuerung 122 ermittelt auch den aktuellen Mikroschritt des zweiten Motors 112 auf Grundlage der Position des zweiten Impulszählers. Bei Block 1240 treibt die elektronische Steuerung 122 den ersten Motor 110, den zweiten Motor 112 oder beide an, um das Gehäuse 102 an die Zielposition zu bewegen.
Abgesehen vom Bewegen der beweglichen Leuchte 100 als Reaktion auf das Empfangen einer Zielposition kann die elektronische Steuerung 122 die bewegliche Leuchte 100 bewegen, um sie an eine Zielposition zurückzubringen, wenn die bewegliche Leuchte 100 von einem Gegenstand getroffen wird oder an einen Gegenstand stößt. Beispielsweise kann die bewegliche Leuchte 100 an ein nahegelegenes Szenenelement stoßen, während sie sich an eine Zielposition bewegt. Als ein weiteres Beispiel kann die bewegliche Leuchte 100 von einem nahegelegenen Gegenstand getroffen werden, während die bewegliche Leuchte 100 an einer Zielposition positioniert ist. In einigen Ausführungsformen erkennt die elektronische Steuerung 122 auf die hierin beschriebene Weise die aktuelle Position der beweglichen Leuchte 100 fortlaufend oder periodisch auf Grundlage der gemessenen Winkelposition vom ersten magnetischen Positionsgeber 114, der gemessenen Winkelposition vom zweiten magnetischen Positionsgeber 116, der aktuellen Position des Impulszählers 600, wie vom ersten optischen Sensor 605 gemessen, der aktuellen Position des zweiten Impulszählers, wie vom zweiten optischen Sensor 950 gemessen, oder einer Kombination davon. Als Reaktion auf ein Erkennen einer ungeplanten Positionsänderung kann die elektronische Steuerung 122 die neu ermittelte Position der beweglichen Leuchte 100 verwenden, um den ersten Motor 110 und den zweiten Motor 112 anzutreiben, sodass sie die bewegliche Leuchte 100 an die Zielposition bewegen.
Deshalb stellen die hierin beschriebenen Ausführungsformen unter anderem eine bewegliche Leuchte und ein Verfahren zum Steuern der Position der beweglichen Leuchte bereit. Verschiedene Merkmale und Vorteile sind in den folgenden Ansprüchen dargelegt.
BEVORZUGTE MERKMALE DER ERFINDUNG

1. Eine bewegliche Leuchte, umfassend:
- ein Gehäuse;
- eine oder mehrere Lichtquellen, die im Inneren des Gehäuses angeordnet sind;
- einen Motor, der so an das Gehäuse wirkgekoppelt ist, dass der Motor das Gehäuse um eine Drehachse dreht;
- einen Impulszähler, der ausgelegt ist, sich zusammen mit dem Gehäuse entlang der Drehachse zu drehen;
- einen magnetischen Positionsgeber, der ausgelegt ist, ein erstes Positionssignal auszusenden, das eine Winkelposition des Gehäuses um die Drehachse herum angibt;
- einen optischen Sensor, der ausgelegt ist, ein zweites Positionssignal auszusenden, das eine Position des Impulszählers um die Drehachse herum angibt; und
- eine elektronische Steuerung, die mit dem Motor, dem magnetischen Sensor und dem optischen Sensor verbunden ist, wobei die elektronische Steuerung ausgelegt ist:
  - eine Zielposition für die bewegliche Leuchte zu empfangen,
  - eine Winkelposition des Gehäuses um die Drehachse herum auf Grundlage des ersten Positionssignals zu ermitteln,
  - eine Position des Impulszählers innerhalb der aktuellen Winkelposition auf Grundlage des zweiten Positionssignals zu ermitteln,
  - eine aktuelle Position des Gehäuses auf Grundlage der Winkelposition und der Position des Impulszählers zu ermitteln und
  - den Motor anzutreiben, um das Gehäuse auf Grundlage der Position des Impulszählers von der aktuellen Winkelposition an die Zielposition zu bewegen.
2. Die bewegliche Leuchte von Klausel 1, wobei die elektronische Steuerung ferner ausgelegt ist:
- einen aktuellen Vollschritt des Motors auf Grundlage der Winkelposition des Gehäuses um die Drehachse herum zu ermitteln,
- einen aktuellen Mikroschritt des Motors auf Grundlage der Position des Impulszählers um die Drehachse herum zu ermitteln und
- die aktuelle Position des Gehäuses auf Grundlage des aktuellen Vollschritts des Motors und des aktuellen Mikroschritts des Motors zu ermitteln.
3. Die bewegliche Leuchte von Klausel 1, wobei der Impulszähler eine Vielzahl von Zungen beinhaltet.
4. Die bewegliche Leuchte von Klausel 3, wobei die elektronische Steuerung ferner einen Speicher beinhaltet, der eine Positionstabelle speichert, die jede in der Vielzahl von Zungen enthaltenen Zunge auf einen Winkelbereich des Gehäuses abbildet.
5. Die bewegliche Leuchte von Klausel 1, wobei der Impulszähler eine bedruckte Folie mit einem Muster beinhaltet und wobei das zweite Positionssignal eine Position des Musters angibt.
6. Die bewegliche Leuchte von Klausel 1, wobei der Impulszähler eine Magnetfolie beinhaltet.
7. Die bewegliche Leuchte von Klausel 1, ferner umfassend eine so an das Gehäuse gekoppelte Basis, dass das Gehäuse relativ zur Basis um die Drehachse drehbar ist, wobei der magnetische Positionsgeber beinhaltet:
- einen Magneten, der so an das Gehäuse wirkgekoppelt ist, dass sich der Magnet mit dem Gehäuse um die Drehachse dreht, und
- einen magnetischen Positionssensor, der fixierbar an die Basis gekoppelt und neben dem Magneten positioniert ist.
8. Die bewegliche Leuchte von Klausel 1, ferner umfassend eine so an das Gehäuse gekoppelte Basis, dass das Gehäuse relativ zur Basis um die Drehachse drehbar ist, wobei der magnetische Positionsgeber beinhaltet:
- einen magnetischen Positionssensor, der so an das Gehäuse wirkgekoppelt ist, dass sich der magnetische Positionssensor mit dem Gehäuse um die Drehachse dreht, und
- einen Magneten, der fixierbar an die Basis gekoppelt und neben dem magnetischen Positionssensor positioniert ist.
9. Die bewegliche Leuchte von Klausel 1, wobei die Drehachse eine erste Drehachse ist, wobei die bewegliche Leuchte ferner einen zweiten Motor beinhaltet, der so an das Gehäuse wirkgekoppelt ist, dass der zweite Motor das Gehäuse um eine zweite Drehachse dreht, wobei die zweite Drehachse zur ersten Drehachse senkrecht steht, wobei die bewegliche Leuchte ferner einen zweiten magnetischen Positionsgeber beinhaltet, der ausgelegt ist, ein drittes Positionssignal auszusenden, das eine Winkelposition des Gehäuses um die zweite Drehachse herum angibt, wobei die bewegliche Leuchte ferner einen zweiten Impulszähler beinhaltet, der ausgelegt ist, sich zusammen mit dem Gehäuse entlang der zweiten Drehachse zu drehen, und wobei die bewegliche Leuchte ferner einen zweiten optischen Sensor beinhaltet, der ausgelegt ist, ein viertes Positionssignal auszusenden, das eine Position des zweiten Impulszählers um die zweite Drehachse herum erkennt.
10. Die bewegliche Leuchte von Klausel 8, wobei die elektronische Steuerung ferner ausgelegt ist:
- eine Winkelposition des Gehäuses um die zweite Drehachse herum auf Grundlage des dritten Positionssignals zu ermitteln,
- eine Position des zweiten Impulszählers auf Grundlage des vierten Positionssignals zu ermitteln und
- die aktuelle Position auf Grundlage der Winkelposition des Gehäuses um die zweite Drehachse herum und der Position des zweiten Impulszählers zu ermitteln und
- den zweiten Motor anzutreiben, um die bewegliche Leuchte von der aktuellen Position an die Zielposition zu bewegen.
11. Die bewegliche Leuchte von Klausel 1, wobei die Drehachse eine horizontale Drehachse ist.
12. Ein Verfahren zum Steuern einer Position einer beweglichen Leuchte, wobei die bewegliche Leuchte eine oder mehrere Lichtquellen, die innerhalb eines Gehäuses angeordnet sind, einen Motor, der so an das Gehäuse wirkgekoppelt ist, dass der Motor das Gehäuse um eine Drehachse dreht, und einen Impulszähler beinhaltet, der ausgelegt ist, sich zusammen mit dem Gehäuse entlang der Drehachse zu drehen, wobei das Verfahren umfasst:
- Empfangen einer Zielposition für die bewegliche Leuchte,
- Ermitteln, mit einer elektronischen Steuerung und auf Grundlage eines ersten Signals von einem magnetischen Positionsgeber, einer Winkelposition des Gehäuses um die Drehachse herum,
- Ermitteln, mit der elektronischen Steuerung und auf Grundlage eines zweiten Signals von einem optischen Sensor, einer Position des Impulszählers innerhalb der Winkelposition,
- Ermitteln, mit der elektronischen Steuerung, einer aktuellen Position des Gehäuses auf Grundlage der Winkelposition des Gehäuses um die Drehachse herum und der Position des Impulszählers und
- Antreiben des Motors mit der elektronischen Steuerung, um das Gehäuse von der aktuellen Position an die Zielposition zu bewegen.
13. Das Verfahren von Klausel 12, ferner umfassend:
- Ermitteln eines aktuellen Vollschritts des Motors auf Grundlage der Winkelposition des Gehäuses um die Drehachse herum,
- Ermitteln eines aktuellen Mikroschritts des Motors auf Grundlage der Position des Impulszählers um die Drehachse herum und
- Ermitteln der aktuellen Position des Gehäuses auf Grundlage des aktuellen Vollschritts des Motors und des aktuellen Mikroschritts des Motors.
14. Das Verfahren von Klausel 12, wobei die Drehachse eine erste Drehachse ist, wobei die bewegliche Leuchte ferner einen zweiten Motor beinhaltet, der so an das Gehäuse wirkgekoppelt ist, dass der zweite Motor das Gehäuse um eine zweite Drehachse dreht, wobei die zweite Drehachse zur ersten Drehachse senkrecht steht und wobei die bewegliche Leuchte ferner einen zweiten Impulszähler beinhaltet, der ausgelegt ist, sich zusammen mit dem Gehäuse entlang der zweiten Drehachse zu drehen.
15. Das Verfahren von Klausel 14, ferner umfassend:
- Ermitteln, mit der elektronischen Steuerung und auf Grundlage eines dritten Signals von einem zweiten magnetischen Positionsgeber, einer Winkelposition des Gehäuses um die zweite Drehachse herum,
- Ermitteln, mit der elektronischen Steuerung und auf Grundlage eines vierten Signals von einem zweiten optischen Sensor, einer Position des zweiten Impulszählers,
- Ermitteln, mit der elektronischen Steuerung, der aktuellen Position des Gehäuses auf Grundlage der Winkelposition des Gehäuses um die zweite Drehachse herum und der Position des zweiten Impulszählers und
- Antreiben des zweiten Motors mit der elektronischen Steuerung, um die bewegliche Leuchte von der aktuellen Position an die Zielposition zu bewegen.
16. Eine bewegliche Leuchte, umfassend:
- ein Gehäuse;
- eine oder mehrere Lichtquellen, die im Inneren des Gehäuses angeordnet sind;
- einen Motor, der so an das Gehäuse wirkgekoppelt ist, dass der Motor das Gehäuse um eine Drehachse dreht;
- einen Impulszähler, der ausgelegt ist, sich zusammen mit dem Gehäuse entlang der Drehachse zu drehen;
- einen magnetischen Positionsgeber, der ausgelegt ist, ein erstes Positionssignal auszusenden, das eine Winkelposition des Gehäuses um die Drehachse herum angibt;
- einen optischen Sensor, der ausgelegt ist, ein zweites Positionssignal auszusenden, das eine Position des Impulszählers um die Drehachse herum angibt; und
- eine elektronische Steuerung, die mit dem Motor, dem magnetischen Sensor und dem optischen Sensor verbunden ist, wobei die elektronische Steuerung ausgelegt ist:
  - eine Zielposition für die bewegliche Leuchte zu empfangen,
  - eine aktuelle Winkelposition des Gehäuses um die Drehachse herum auf Grundlage des ersten Positionssignals zu ermitteln,
  - einen aktuellen Vollschritt des Motors auf Grundlage der aktuellen Winkelposition zu ermitteln,
  - eine aktuelle Position des Impulszählers innerhalb der aktuellen Winkelposition auf Grundlage des zweiten Positionssignals zu ermitteln,
  - einen aktuellen Mikroschritt des Motors auf Grundlage der aktuellen Position des Impulszählers zu ermitteln,
  - eine aktuelle Position des Gehäuses auf Grundlage des aktuellen Vollschritts des Motors und des aktuellen Mikroschritts des Motors zu ermitteln und
  - den Motor anzutreiben, um das Gehäuse von der aktuellen Position an die Zielposition zu bewegen.
17. Die bewegliche Leuchte von Klausel 16, wobei der Motor ein Schrittmotor ist.
18. Die bewegliche Leuchte von Klausel 16, wobei der Impulszähler mindestens entweder eine Vielzahl von Zungen und/oder eine gedruckte Folie mit einem Muster und/oder eine Magnetfolie beinhaltet.
19. Die bewegliche Leuchte von Klausel 16, wobei die Drehachse eine erste Drehachse ist, wobei die bewegliche Leuchte ferner einen zweiten Motor beinhaltet, der so an das Gehäuse wirkgekoppelt ist, dass der zweite Motor das Gehäuse um eine zweite Drehachse dreht, wobei die zweite Drehachse zur ersten Drehachse senkrecht steht, wobei die bewegliche Leuchte ferner einen zweiten magnetischen Positionsgeber beinhaltet, der ausgelegt ist, ein drittes Positionssignal auszusenden, das eine Winkelposition des Gehäuses um die zweite Drehachse herum angibt, wobei die bewegliche Leuchte ferner einen zweiten Impulszähler beinhaltet, der ausgelegt ist, sich zusammen mit dem Gehäuse entlang der zweiten Drehachse zu drehen, und wobei die bewegliche Leuchte ferner einen zweiten optischen Sensor beinhaltet, der ausgelegt ist, ein viertes Positionssignal auszusenden, das eine Position des zweiten Impulszählers um die zweite Drehachse herum erkennt.
20. Die bewegliche Leuchte von Klausel 19, wobei die elektronische Steuerung ferner ausgelegt ist:
- die Winkelposition des Gehäuses um die zweite Drehachse herum auf Grundlage des dritten Positionssignals zu ermitteln,
- einen aktuellen Vollschritt des zweiten Motors auf Grundlage der Winkelposition des Gehäuses um die zweite Drehachse herum zu ermitteln,
- die Position des zweiten Impulszählers auf Grundlage des vierten Positionssignals zu ermitteln,
- einen aktuellen Mikroschritt des zweiten Motors auf Grundlage der Position des zweiten Impulszählers zu ermitteln,
- die aktuelle Position des zweiten Motors auf Grundlage des aktuellen Vollschritts des zweiten Motors und des Mikroschritts des zweiten Motors zu ermitteln und den zweiten Motor anzutreiben, um die bewegliche Leuchte von der aktuellen Position an die Zielposition zu bewegen.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 10274175 [0003]

Claims

Bewegliche Leuchte, umfassend: ein Gehäuse; eine oder mehrere Lichtquellen, die im Inneren des Gehäuses angeordnet sind; einen Motor, der so an das Gehäuse wirkgekoppelt ist, dass der Motor das Gehäuse um eine Drehachse dreht; einen Impulszähler, der ausgelegt ist, sich zusammen mit dem Gehäuse entlang der Drehachse zu drehen; einen magnetischen Positionsgeber, der ausgelegt ist, ein erstes Positionssignal auszusenden, das eine Winkelposition des Gehäuses um die Drehachse herum angibt; einen optischen Sensor, der ausgelegt ist, ein zweites Positionssignal auszusenden, das eine Position des Impulszählers um die Drehachse herum angibt; und eine elektronische Steuerung, die mit dem Motor, dem magnetischen Sensor und dem optischen Sensor verbunden ist, wobei die elektronische Steuerung ausgelegt ist: eine Zielposition für die bewegliche Leuchte zu empfangen, eine Winkelposition des Gehäuses um die Drehachse herum auf Grundlage des ersten Positionssignals zu ermitteln, eine Position des Impulszählers innerhalb der aktuellen Winkelposition auf Grundlage des zweiten Positionssignals zu ermitteln, eine aktuelle Position des Gehäuses auf Grundlage der Winkelposition und der Position des Impulszählers zu ermitteln und den Motor anzutreiben, um das Gehäuse auf Grundlage der Position des Impulszählers von der aktuellen Winkelposition an die Zielposition zu bewegen.
Bewegliche Leuchte nach Anspruch 1, wobei die elektronische Steuerung ferner ausgelegt ist: einen aktuellen Vollschritt des Motors auf Grundlage der Winkelposition des Gehäuses um die Drehachse herum zu ermitteln, einen aktuellen Mikroschritt des Motors auf Grundlage der Position des Impulszählers um die Drehachse herum zu ermitteln und die aktuelle Position des Gehäuses auf Grundlage des aktuellen Vollschritts des Motors und des aktuellen Mikroschritts des Motors zu ermitteln.
Bewegliche Leuchte nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Impulszähler eine Vielzahl von Zungen beinhaltet.
Bewegliche Leuchte nach Anspruch 3, wobei die elektronische Steuerung ferner einen Speicher beinhaltet, der eine Positionstabelle speichert, die jede in der Vielzahl von Zungen enthaltenen Zunge auf einen Winkelbereich des Gehäuses abbildet.
Bewegliche Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Impulszähler eine bedruckte Folie mit einem Muster beinhaltet und wobei das zweite Positionssignal eine Position des Musters angibt.
Bewegliche Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Impulszähler eine Magnetfolie beinhaltet.
Bewegliche Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine so an das Gehäuse gekoppelte Basis, dass das Gehäuse relativ zur Basis um die Drehachse drehbar ist, wobei der magnetische Positionsgeber beinhaltet: einen Magneten, der so an das Gehäuse wirkgekoppelt ist, dass sich der Magnet mit dem Gehäuse um die Drehachse dreht, und einen magnetischen Positionssensor, der fixierbar an die Basis gekoppelt und neben dem Magneten positioniert ist.
Bewegliche Leuchte nach den Ansprüchen 1 bis 6, ferner umfassend eine so an das Gehäuse gekoppelte Basis, dass das Gehäuse relativ zur Basis um die Drehachse drehbar ist, wobei der magnetische Positionsgeber beinhaltet: einen magnetischen Positionssensor, der so an das Gehäuse wirkgekoppelt ist, dass sich der magnetische Positionssensor mit dem Gehäuse um die Drehachse dreht, und einen Magneten, der fixierbar an die Basis gekoppelt und neben dem magnetischen Positionssensor positioniert ist.
Bewegliche Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Drehachse eine erste Drehachse ist, wobei die bewegliche Leuchte ferner einen zweiten Motor beinhaltet, der so an das Gehäuse wirkgekoppelt ist, dass der zweite Motor das Gehäuse um eine zweite Drehachse dreht, wobei die zweite Drehachse zur ersten Drehachse senkrecht steht, wobei die bewegliche Leuchte ferner einen zweiten magnetischen Positionsgeber beinhaltet, der ausgelegt ist, ein drittes Positionssignal auszusenden, das eine Winkelposition des Gehäuses um die zweite Drehachse herum angibt, wobei die bewegliche Leuchte ferner einen zweiten Impulszähler beinhaltet, der ausgelegt ist, sich zusammen mit dem Gehäuse entlang der zweiten Drehachse zu drehen, und wobei die bewegliche Leuchte ferner einen zweiten optischen Sensor beinhaltet, der ausgelegt ist, ein viertes Positionssignal auszusenden, das eine Position des zweiten Impulszählers um die zweite Drehachse herum erkennt.
Bewegliche Leuchte nach Anspruch 8, wobei die elektronische Steuerung ferner ausgelegt ist: eine Winkelposition des Gehäuses um die zweite Drehachse herum auf Grundlage des dritten Positionssignals zu ermitteln, eine Position des zweiten Impulszählers auf Grundlage des vierten Positionssignals zu ermitteln und die aktuelle Position auf Grundlage der Winkelposition des Gehäuses um die zweite Drehachse herum und der Position des zweiten Impulszählers zu ermitteln und den zweiten Motor anzutreiben, um die bewegliche Leuchte von der aktuellen Position an die Zielposition zu bewegen.
Bewegliche Leuchte nach Anspruch 1, wobei die Drehachse eine horizontale Drehachse ist.
Verfahren zum Steuern einer Position einer beweglichen Leuchte, wobei die bewegliche Leuchte eine oder mehrere Lichtquellen, die innerhalb eines Gehäuses angeordnet sind, einen Motor, der so an das Gehäuse wirkgekoppelt ist, dass der Motor das Gehäuse um eine Drehachse dreht, und einen Impulszähler beinhaltet, der ausgelegt ist, sich zusammen mit dem Gehäuse entlang der Drehachse zu drehen, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen einer Zielposition für die bewegliche Leuchte, Ermitteln, mit einer elektronischen Steuerung und auf Grundlage eines ersten Signals von einem magnetischen Positionsgeber, einer Winkelposition des Gehäuses um die Drehachse herum, Ermitteln, mit der elektronischen Steuerung und auf Grundlage eines zweiten Signals von einem optischen Sensor, einer Position des Impulszählers innerhalb der Winkelposition, Ermitteln, mit der elektronischen Steuerung, einer aktuellen Position des Gehäuses auf Grundlage der Winkelposition des Gehäuses um die Drehachse herum und der Position des Impulszählers und Antreiben des Motors mit der elektronischen Steuerung, um das Gehäuse von der aktuellen Position an die Zielposition zu bewegen.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend: Ermitteln eines aktuellen Vollschritts des Motors auf Grundlage der Winkelposition des Gehäuses um die Drehachse herum, Ermitteln eines aktuellen Mikroschritts des Motors auf Grundlage der Position des Impulszählers um die Drehachse herum und Ermitteln der aktuellen Position des Gehäuses auf Grundlage des aktuellen Vollschritts des Motors und des aktuellen Mikroschritts des Motors.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Drehachse eine erste Drehachse ist, wobei die bewegliche Leuchte ferner einen zweiten Motor beinhaltet, der so an das Gehäuse wirkgekoppelt ist, dass der zweite Motor das Gehäuse um eine zweite Drehachse dreht, wobei die zweite Drehachse zur ersten Drehachse senkrecht steht und wobei die bewegliche Leuchte ferner einen zweiten Impulszähler beinhaltet, der ausgelegt ist, sich zusammen mit dem Gehäuse entlang der zweiten Drehachse zu drehen.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend: Ermitteln, mit der elektronischen Steuerung und auf Grundlage eines dritten Signals von einem zweiten magnetischen Positionsgeber, einer Winkelposition des Gehäuses um die zweite Drehachse herum, Ermitteln, mit der elektronischen Steuerung und auf Grundlage eines vierten Signals von einem zweiten optischen Sensor, einer Position des zweiten Impulszählers, Ermitteln, mit der elektronischen Steuerung, der aktuellen Position des Gehäuses auf Grundlage der Winkelposition des Gehäuses um die zweite Drehachse herum und der Position des zweiten Impulszählers und Antreiben des zweiten Motors mit der elektronischen Steuerung, um die bewegliche Leuchte von der aktuellen Position an die Zielposition zu bewegen.
Bewegliche Leuchte, umfassend: ein Gehäuse; eine oder mehrere Lichtquellen, die im Inneren des Gehäuses angeordnet sind; einen Motor, der so an das Gehäuse wirkgekoppelt ist, dass der Motor das Gehäuse um eine Drehachse dreht; einen Impulszähler, der ausgelegt ist, sich zusammen mit dem Gehäuse entlang der Drehachse zu drehen; einen magnetischen Positionsgeber, der ausgelegt ist, ein erstes Positionssignal auszusenden, das eine Winkelposition des Gehäuses um die Drehachse herum angibt; einen optischen Sensor, der ausgelegt ist, ein zweites Positionssignal auszusenden, das eine Position des Impulszählers um die Drehachse herum angibt; und eine elektronische Steuerung, die mit dem Motor, dem magnetischen Sensor und dem optischen Sensor verbunden ist, wobei die elektronische Steuerung ausgelegt ist: eine Zielposition für die bewegliche Leuchte zu empfangen, eine aktuelle Winkelposition des Gehäuses um die Drehachse herum auf Grundlage des ersten Positionssignals zu ermitteln, einen aktuellen Vollschritt des Motors auf Grundlage der aktuellen Winkelposition zu ermitteln, eine aktuelle Position des Impulszählers innerhalb der aktuellen Winkelposition auf Grundlage des zweiten Positionssignals zu ermitteln, einen aktuellen Mikroschritt des Motors auf Grundlage der aktuellen Position des Impulszählers zu ermitteln, eine aktuelle Position des Gehäuses auf Grundlage des aktuellen Vollschritts des Motors und des aktuellen Mikroschritts des Motors zu ermitteln und den Motor anzutreiben, um das Gehäuse von der aktuellen Position an die Zielposition zu bewegen.
Bewegliche Leuchte nach Anspruch 16, wobei der Motor ein Schrittmotor ist.
Bewegliche Leuchte nach Anspruch 16 oder 17, wobei der Impulszähler mindestens entweder eine Vielzahl von Zungen und/oder eine gedruckte Folie mit einem Muster und/oder eine Magnetfolie beinhaltet.
Bewegliche Leuchte nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Drehachse eine erste Drehachse ist, wobei die bewegliche Leuchte ferner einen zweiten Motor beinhaltet, der so an das Gehäuse wirkgekoppelt ist, dass der zweite Motor das Gehäuse um eine zweite Drehachse dreht, wobei die zweite Drehachse zur ersten Drehachse senkrecht steht, wobei die bewegliche Leuchte ferner einen zweiten magnetischen Positionsgeber beinhaltet, der ausgelegt ist, ein drittes Positionssignal auszusenden, das eine Winkelposition des Gehäuses um die zweite Drehachse herum angibt, wobei die bewegliche Leuchte ferner einen zweiten Impulszähler beinhaltet, der ausgelegt ist, sich zusammen mit dem Gehäuse entlang der zweiten Drehachse zu drehen, und wobei die bewegliche Leuchte ferner einen zweiten optischen Sensor beinhaltet, der ausgelegt ist, ein viertes Positionssignal auszusenden, das eine Position des zweiten Impulszählers um die zweite Drehachse herum erkennt.
Bewegliche Leuchte nach Anspruch 19, wobei die elektronische Steuerung ferner ausgelegt ist: die Winkelposition des Gehäuses um die zweite Drehachse herum auf Grundlage des dritten Positionssignals zu ermitteln, einen aktuellen Vollschritt des zweiten Motors auf Grundlage der Winkelposition des Gehäuses um die zweite Drehachse herum zu ermitteln, die Position des zweiten Impulszählers auf Grundlage des vierten Positionssignals zu ermitteln, einen aktuellen Mikroschritt des zweiten Motors auf Grundlage der Position des zweiten Impulszählers zu ermitteln, die aktuelle Position des zweiten Motors auf Grundlage des aktuellen Vollschritts des zweiten Motors und des Mikroschritts des zweiten Motors zu ermitteln und den zweiten Motor anzutreiben, um die bewegliche Leuchte von der aktuellen Position an die Zielposition zu bewegen.