DE1145249B

DE1145249B - Control device for stage lighting or the like.

Info

Publication number: DE1145249B
Application number: DES47093A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Helmut Watzinger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1956-01-17
Filing date: 1956-01-17
Publication date: 1963-03-14

Description

Regeleinrichtung für Bühnenbeleuchtung od. dgl. Bei der Verwendung von spannungssteuernden Magnetverstärkern in der Bühnenbeleuchtungstechnik bereitete es anfänglich zur Veränderung der Lampenhelligkeit Schwierigkeiten, eine genaue Zuordnung zwischen der steuernden Eingangsgröße, d. h. der Stellung des Stellhebels in. der Beleuchtungswarte, zur Ausgangsspannung, also zur Lampenhelligkeit, zu erzielen, und zwar unabhängig von der Wattzahl der jeweils angeschlossenen Lampen. Man war daher darauf angewiesen, die einzelnen Beleuchtungskreise bestimmten, Magnetverstärkern fest zuzuordnen. Dies bedeutete aber eine große Beschränkung für den Bühnenbeleuchtungstechniker, da dieser lieber, wie es bei der Anwendung von Entladungsgefäßen der Fall ist, die Möglichkeit hätte, jedem Beleuchtungskreis Lampen von beliebiger praktisch vorkommender Wattzahl zuordnen zu können, ohne daß sich dabei Schwierigkeiten für die Einstellung der gewünschten Helligkeit auf der Skala der Bühnenstellwarte ergeben würden.Control device for stage lighting or the like. When using of voltage-controlling magnetic amplifiers in stage lighting technology it initially difficult to change the lamp brightness, an accurate one Assignment between the controlling input variable, d. H. the position of the control lever in. the lighting control room, to achieve the output voltage, i.e. the lamp brightness, regardless of the wattage of the connected lamps. One was therefore dependent on the individual lighting circuits specific, magnetic amplifiers permanently assigned. However, this meant a major limitation for the stage lighting technician, as this prefers, as is the case with the use of discharge vessels, the Possibility of having lamps of any practically occurring in every lighting circuit To be able to assign wattage without creating difficulties for the setting the desired brightness on the stage control room scale.

Zur Behebung dieser Schwierigkeiten war man zunächst bestrebt, die spannungssteuernde Eigenschaft des Magnetverstärkers zu verbessern. Damit allein wurde aber noch nicht viel erreicht. Da es auf eine besonders genaue Zuordnung von Steuergröße und Ausgangsspannung des Magnetverstärkers ankommt, ging man zu Regelschaltungen mit hoher Regelgenauigkeit über. Dies erforderte jedoch zwangläufig eine Erhöhung des sogenannten Rundum- oder Spannungsverstärkungsgrades der Regelkreise. Der Rundumverstärkungsgrad ergibt sich, wenn man sich einen Regelkreis an der Eingangsseite des Regelverstärkers aufgetrennt denkt und eine Steuerspannungsändsrung des Verstärkers mit dessen Ausgangsspannungsänderung vergleicht. Durch die genannte Maßnahme konnte man etwa ein Ausnutzungsverhältnis; von 10:1 erzielen. Man konnte also beispielsweise an einem Magnetverstärker von 5 kW Nennleistung, ohne daß sich dabei ein wesentlicher Unterschied der Einstellung auf der Skala der Bühnenbeleuchtungsenn.-richtung ergab, Lampen im Bereich von 0,5 bis 5 kW anschließen und mit veränderlicher Helligkeit von praktisch Null bis zur völligen Helligkeit betreiben. Ein. Verhältnis von. 10:1 muß für Bühnenbeleuch tungszwecke jedoch immer noch als schlecht bezeichnet werden. Wollte man das Ausnutzungsverhältnis noch weiter verbessern, so war man bisher entweder gezwungen, die Magnetverstärker erheblich überzudimensionieren, oder aber sogenannte Stromsauger in Form von Hilfsmagnetverstärkern oder anderen Parallellasten zu den Lampen zu verwenden. Zum Betrieb von Beleuchtungskreisen mit sehr großer und sehr kleiner Wattzahl war aber trotzdem immer noch eine ganze Reihe von Magnetverstärkern verschiedener Leistung erforderlich. Die bekannten Regelschaltungen dieser Art weisen außerdem noch einen erheblichen anderen, durch den hohen Verstärkungsgrad der Regelkreisschaltung bedingten Nachteil auf; und zwar ergibt sich eine Art Pendelung, bei der die Lampenhelligkeit nach einer Verstellung des Stellhebels zunächst über den vorgesehenen Wert hinausgeht, um dann auf ihn zurückzugehen und darauf stehenzubleiben.In order to remedy these difficulties, efforts were first made to use the To improve the voltage-controlling property of the magnetic amplifier. That alone but not much has been achieved yet. Since there is a particularly precise assignment of Control variable and output voltage of the magnetic amplifier matters, one went to control circuits with high control accuracy over. However, this inevitably required an increase the so-called all-round or voltage gain of the control loops. The all-round reinforcement level results if you have a control loop on the input side of the control amplifier thinks separated and a control voltage change of the amplifier with its output voltage change compares. The measure mentioned made it possible to achieve a utilization ratio; of 10: 1. So you could, for example, on a magnetic amplifier from 5 kW rated power without any significant difference in setting on the stage lighting direction scale, lamps in the range of 0.5 Connect up to 5 kW and with variable brightness from practically zero to operate in full brightness. A. Ratio of. 10: 1 must be used for stage lighting however, can still be labeled as bad. If you wanted the utilization ratio To improve even further, one was previously either forced to use the magnetic amplifier to oversize considerably, or so-called current suckers in the form of auxiliary magnetic amplifiers or other parallel loads to the lamps. For operating lighting circuits with a very large and very small wattage was still a whole A number of magnetic amplifiers of various powers are required. The known control circuits of this type also have a considerable other, due to the high degree of reinforcement the closed-loop circuit due to disadvantage; and there is a kind of pendulum, in which the lamp brightness after an adjustment of the control lever initially over goes beyond the intended value, only to go back to it and stop at it.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist an anderer Stelle vorgeschlagen worden, auf das Prinzip der selbsttätigen. Regelschaltung zu verzichten und an seiner Stelle eine Steuerschaltung unter gleichzeitiger Anwendung besonderer Mittel, die das Verlassen der Regelschaltung ermöglichen, zu benutzen.To avoid these disadvantages it is suggested elsewhere been based on the principle of automatic. To dispense control circuit and at his Set up a control circuit with the simultaneous use of special means that allow leaving the control circuit to use.

Die Erfindung betrifft demgegenüber eine Regeleinrichtung für Bühnenbeleuchtung mit einer spannungssteuernden Magnetverstärkereinrichtung. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß ein. einstufiger Magnetverstärker benutzt ist in Verbindung mit Maßnahmen, die eine lastunabhängige Absteuerung auf die Aus, gangsleistung Null sowie eine lastunabhängige Aussteuerung ermöglichen, so daß eine ausreichende Regelgenauigkeit bei einer Rundumverstärkung von etwa 5 oder weniger erreicht wird. Eine dieser Maßnahmen ist die Anwendung einer Wechselstromhilfsmagnetisierung, die andere ist die verschiedenartige Verteilung der Steuerwicklungen in, bezug auf die Arbeitswicklung. Derartige Maßnahmen sind schon in Zusammenhang mit Steuerschaltungen bei Bühnenbeleuchtungsanlagen vorgeschlagen, worden. Die Erfindung verwendet jedoch diese Mittel bei einer Regelschaltung, die ja der reinen, Steuerung bezüglich Genauigkeit überlegen ist. Nachdem daher erfindungsr gemäß einstufige Regelverstärker geringer Spannungsverstärkung eingesetzt werden, können, erreicht man eine äußerst genaue, bei großem Ausnutzungsverhalt nis lastunabhängige Zuordnung der Stellhebelemstellung zur erreichten Lampenleistung bei Vermeidung von Pendelerscheinungen und ist vor allem in der Lage, die Sollwerteinstellmittel klein zu halten.In contrast, the invention relates to a control device for stage lighting with a voltage-controlling magnetic amplifier device. It is characterized by the existence. single-stage magnetic amplifier is used in conjunction with measures that a load-independent cutoff to zero output power and a load-independent one Enable modulation, so that a sufficient control accuracy with an all-round gain of about 5 or less is achieved. One of these measures is to apply a AC auxiliary magnetization, the other is the various distribution the tax windings in, with respect to the labor winding. Such measures are already proposed in connection with control circuits in stage lighting systems, been. However, the invention uses these means in a control circuit, the yes, the pure, control is superior in terms of accuracy. After therefore fiction single-stage control amplifiers with low voltage amplification are used, can, you can achieve an extremely precise, load-independent with a high utilization ratio Allocation of the setting lever position to the lamp power achieved in the event of avoidance of pendulum phenomena and is above all able to adjust the setpoint to keep it small.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß durch Kleinhalten der auf den Regelkreis einwirkenden Störeinflüsse mit Hilfe besonderer Mittel nur ein verhältnismäßig geringer Spannungsverstärkungsgrad des Magnetverstärkers erforderlich ist und daß dadurch die Gefahr einer überregelung vollständig beseitigt werden kann. Unter einem »niedrigen« Spannungsverstärkungsgrad wird insbesondere ein solcher verstanden, der kleiner als 5 ist. Bei den bekannten. Bühnenbeleuchtungseinrichtungen mit spannungssteuernden Magnetverstärkern wurden dagegen Spannungsverstärkungsgrade von etwa 15 bis 20 verwendet. Zu berücksichtigen ist hierbei außerdem, daß bei den bekannten Einrichtungen die Magnetverstärker nur mit einem Ausnutzungsverhältnis von 10 :1 betrieben werden. konnten, während die gemäß der Erfindung verwendeten Magnetverstärker ein Ausnutzungsverhältnis von 200:1 und mehr gestatten. Dies vergrößert den Abstand der Erfindung vom Bekannten noch erheblich. Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist im folgenden auf die Zeichnung Bezug genommen.The invention is based on the knowledge that by keeping the disturbing influences acting on the control loop with the help of special means relatively low degree of voltage amplification of the magnetic amplifier required and that this completely eliminates the risk of overregulation. A “low” voltage amplification level is in particular such a understood, which is less than 5. With the known. Stage lighting devices with voltage-controlling magnetic amplifiers, on the other hand, voltage amplification degrees were achieved from about 15 to 20 used. It should also be taken into account here that the known devices the magnetic amplifier only with a utilization ratio operated at 10: 1. could, while used according to the invention Magnetic amplifiers allow a utilization ratio of 200: 1 and more. This magnifies the gap between the invention and the known is still considerable. For a more detailed explanation of the invention is referred to below to the drawing.

Fig. 1 zeigt zunächst ein Schaltungsbeispiel für eine Bühnenbeleuehtungseinrichtung nach der Erfindung, das sich der Einfachheit halber zwar auf die Darstellungeines einzigen Beleuchtungsstromkreises (dick gezeichnet) beschränkt, bei dem jedoch die wesentlichen für mehrere Beleuchtungsgruppen. gemeinsam verwendeten Einrichtungen mit dargestellt sind. Die zu einem Beleuchtungsstromkreis gehörenden Teile sind in einer Einrichtung 1 zusammengefaßt. Diese enthält im wesentlichen einen Magnetverstärker 2 in sogenannter Wechselstromschaltung, eine Luftspalt drosselspule 3 und einen Transformator 4 mit nachfolgendem Gleichrichter 5 zur Bildung der für die Regelung verwendeten Istspannung. Der Magnetverstärker 2 besteht aus zwei Ventildrosseln. für die verschiedenen. Wechselstromhalbwellen. Jede der Ventildrosseln besteht für .sich aus der Reihenschaltung eines Ventils 6 mit einer Arbeitswicklung 7 und hat außerdem eine Vormagnetisierungswicklung 8 und eine Steuerwicklung 9. Die Wicklungen 8, die ebenso wie die Wicklungen 9 gegensinnig in, bezug auf die Arbeitswicklungen 7 in Reihe liegen, sind an eine Gleichrichteranordnung 10 angeschlossen. Diese, wird über die Klemmen 11 vom gleichen Wechselstromnetz gespeist, an das auch die einzelnen Beleuchtungsstromkreise unter gleichmäßiger Verteilung an die einzelnen Phasen angeschlossen sind, und liefert den zur Einstellung des Arbeitspunktes des Magnetverstärkers 2 erforderlichen Vormagnetisierungsstrom 1v. Zu seiner Einstellung dient ein Widerstand 12. Der Gleichrichter 10 stellt eine der gemeinsamen Einrichtungen dar, die für mehrere Beleuchtungskreise zugleich vorgesehen sind. Durch die Wicklungen 9 wird der Magnetverstärker 2 und damit die Spannung der in seinem Laststromkreis liegenden Lampen - hier ist beispielsweise nur eine mit 13 bezeichnete Lampe vorgesehen - gesteuert. Im Stromkreis der Steuerwicklungen 9 ist die von der GleichnchteranoTdnung 5 entnommene, der Brennspannung UL der Lampe 13 proportionale Gleichspannung, die an einem Widerstand 14 gebildet wird, mit einer Sollwertspannung US verglichen, so daß die daraus gebildete Soll Ist Wertdifferenz den. jeweiligen Arbeitspunkt und damit die jeweilige Lampenspannung bzw. helligkeit bestimmt. Die Lampe 13 selbst liegt in Reihe mit denn. Magnetverstärker 2 an den Phasenanschlüssen O und T eines Drehstromnetzes R, S, T, O. Der Steuerkreis des Magnetverstärkers emthält außerdem. zwei Kondensatoren 15 und 16 und eineu. Widerstand 17, die zur Fernhaltung von Oberwollen aus dem Regelvergleichskreis dienen. Die Sollwertspannung US liefert ein Potentiometer 18, das in der Stallwarte der Bühnenbeleuchtungsemsichtung zusammen mit nicht dargestellten Potentiometern weiterer Stromkreise angeordnet ist. Die Stellung des Potentiometerabgriffes 19, der mit einem nicht dargestellten Stellhebel der Stallwarte verbunden ist, bestimmt die Helligkeit der Lampe 13.Fig. 1 first shows an example of a circuit for a stage lighting device according to the invention, which for the sake of simplicity is limited to the representation of a single lighting circuit (drawn in bold), but in which the essentials for several lighting groups. shared facilities are shown with. The parts belonging to a lighting circuit are combined in a device 1. This essentially contains a magnetic amplifier 2 in a so-called alternating current circuit, an air gap choke coil 3 and a transformer 4 with a subsequent rectifier 5 to form the actual voltage used for the regulation. The magnetic amplifier 2 consists of two valve throttles. for the different. AC half-waves. Each of the valve chokes consists of a series connection of a valve 6 with a working winding 7 and also has a bias winding 8 and a control winding 9. The windings 8, which, like the windings 9, are in opposite directions in series with respect to the working windings 7, are connected to a rectifier arrangement 10. This is fed via the terminals 11 from the same alternating current network to which the individual lighting circuits are connected with even distribution to the individual phases, and supplies the pre-magnetizing current 1v required to set the operating point of the magnetic amplifier 2. A resistor 12 is used to adjust it. The rectifier 10 represents one of the common devices which are provided for several lighting circuits at the same time. The magnet amplifier 2 and thus the voltage of the lamps in its load circuit - here, for example, only one lamp labeled 13 is provided - is controlled by the windings 9. In the circuit of the control windings 9, the DC voltage taken from the constant voltage UL of the lamp 13 and proportional to the burning voltage UL of the lamp 13, which is formed at a resistor 14, is compared with a desired value voltage US, so that the desired actual value difference formed therefrom. respective operating point and thus the respective lamp voltage or brightness is determined. The lamp 13 itself is in series with then. Magnetic amplifier 2 at the phase connections O and T of a three-phase network R, S, T, O. The control circuit of the magnetic amplifier also emthalt. two capacitors 15 and 16 and one u. Resistor 17, which are used to keep upper wool out of the control comparison circuit. The setpoint voltage US is supplied by a potentiometer 18 which is arranged in the stable control room of the stage lighting view together with potentiometers (not shown) of other circuits. The position of the potentiometer tap 19, which is connected to a control lever (not shown) of the stable control room, determines the brightness of the lamp 13.

Eine weitere für mehrere Beleuchtungsstromkreise gleichzeitig, und zwar für alle Magnetverstärker der zugehörigen Beleuchtungsgruppe dienende Einrichtung stellt der Gruppenverstärker 20, dar. Dieser liefert die Eingangsspannung des Potentiometers 18 und ferner die Eingangsspannungen aller nicht dargestellten anderen Potentiometer der Magnetverstärker, die zu dieser Beleuchtungsgruppe gehören. Die Netzspeisung des Gruppenverstärkers 20 ist durch zwei Klemmen 21 angedeutet. Er wird von der Ausgangsspannung eines Potentiometers 22 gesteuert, das den Gruppensteller darstellt und mit denn, also eine gleichzeitige Helligkeitsänderung aller zu dieser Beleuchtungsgruppe. gehörenden Magnetverstärker erfolgen kann. Die Eingangsspannung des Potentiometars 22 wird von einer nicht dargestellten konstanten Spannungsquelle geliefert, die an die Klemmen 23 angeschlossen zu denken ist und an sich beliebiger Art sein kann. Diese Spannungsquelle kann zugleich auch zur Speisung der Potentiometer anderer Beleuchtungsgruppen dienen. An Stelle des Gruppanverstärkers 20 und des Potentüometers 22 kann beispielsweise auch ein Drehtransformator mit nachfolgender Gleichnchteranordnung verwendet werden. Die dargestellte Ausführung mit Potentiometern und Verstärkern hat jedoch dem. Vorteil, daß eine kleinere Gruppenstellemrichtung (Meisterpult) erzielt wird. Die Gruppenverstärker werden vorzugsweise ebenfalls als Magnetverstärker ausgeführt, jedoch mit einem Gleichstromausgang, und vorzugsweise ebenfalls in der gleichen Regelschaltung betrieben wie der Magnetverstärker 2. Die Regelschaltung ist durch die Zurückführung der Ausgangsspannung des Verstärkers 20 in dessen Eingangskreis angedeutet.Another device serving several lighting circuits simultaneously, namely for all magnetic amplifiers of the associated lighting group, is the group amplifier 20. This provides the input voltage of the potentiometer 18 and also the input voltages of all other potentiometers of the magnetic amplifiers, not shown, which belong to this lighting group. The mains supply of the group amplifier 20 is indicated by two terminals 21. It is controlled by the output voltage of a potentiometer 22, which represents the group controller and with then, that is, a simultaneous change in brightness for all of this lighting group. belonging magnetic amplifier can be done. The input voltage of the potentiometer 22 is supplied by a constant voltage source, not shown, which is to be thought of as being connected to the terminals 23 and which can be of any type. This voltage source can also serve to feed the potentiometers of other lighting groups. Instead of the group amplifier 20 and the potentiometer 22, it is also possible, for example, to use a rotary transformer with a subsequent equidistant arrangement. However, the illustrated version with potentiometers and amplifiers has the. Advantage that a smaller group control device (master desk) is achieved. The group amplifiers are preferably also designed as magnetic amplifiers, but with a direct current output, and preferably also operated in the same control circuit as the magnetic amplifier 2. The control circuit is indicated by the return of the output voltage of the amplifier 20 in its input circuit.

Die Einrichtung nach Fig. 1 zeigt im linkem Teil außerdem einen dreiphasigen, primärseitig an ein Drehstromnetz R, S, T, O angeschlossenen Transformator 24 in. Sparschaltung, der sekundärseitig die Spannung für die Beleuchtungsstromkreise liefert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist nur die an den Netzleitern T und O liegende Wicklung 25 des. Transformators 24 mit einem Beleuchtungsstromkreis (siehe den dick ausgezogenen Leitungsweg) verbunden. Die einen Ausgangsanschlüsse des Netztransformators 24 sind mit R', . S' und T' bezeichnet, während als zweiter gemeinsamer Ausgangsanschluß jeweils der mit 0 bezeichnete Nulleiter des Drehstromnetzes dient.- Die beiden. anderen Phasenwicklungen 26 und 27 sind ebenfalls mit anderen, jedoch nicht mit dargestellten Beleuchtungsstromkreisen verbunden.The device according to FIG. 1 also shows in the left part a three-phase transformer 24 connected on the primary side to a three-phase network R, S, T, O in an economy circuit, which supplies the voltage for the lighting circuits on the secondary side. In the exemplary embodiment shown, only the winding 25 of the transformer 24, which is located on the mains conductors T and O, is connected to a lighting circuit (see the thick line path). The one output terminals of the network transformer 24 are denoted by R ',. S 'and T' denotes, while the neutral conductor of the three-phase network denoted by 0 serves as the second common output connection. The two. other phase windings 26 and 27 are also connected to other, but not shown, lighting circuits.

Ferner ist in Fig. 1 links neben dem Transformator 24 ein dreihphasiger Hilfstransformator 28 dargestellt mit Primärwicklungen 29 bis 31 und in Zickzack geschalteten Sekundärwicklungen 32 bis 37. Dieser Transformator, der ebenfalls aus dem Drehstromnetz R, S, T, O gespeist wird, liefert die Energie für die Wechselstromhilfsmagnetisierung aller Magnet verstärker der Beleuchtungseinrichtung. Die Zickzackschaltung dient in. Verbindung mit der Luftspaltdrossel 3 zur Erzielung einer günstigen Phasenlage für die Wechselstromhilfsmagnetisierung. Entsprechend dem einen allein dargestellten Beleuchtungsstromkreis ist nur einer der Sekundäranschlüsse Sd, Td, Rd des Hilfstransformators 28 zur Wechselstromhilfsmagneüsierung des Magnetverstärkers 2 verwendet. Die Wechselstromhilfsmagnetisierung erfolgt hier beispielsweise ohne eine besondere Hilfswicklung des Magnetverstärkers 2 dadurch, daß die von dem Hilfstransformator 28 gelieferte Wechselspannung über die bereits erwähnte Luftspaltdrosselspule 3 den Lastwicklungen 7 zugeführt ist. Der Hilfstransformator gibt eäne etwa zweimal höhere Spannung ab, als die Lampennennspannung beträgt. Durch die Luftspaltdrosselspule 3 wird die zur Hilfsmagnetisierung dienende Spannung auf die erforderliche Größe verringert. Die Wechselstromhilfsmagnetisierung wird also durch. einen Parallelstromkreis zu den lastseitigen Magnetverstärkeranschlußklemmen 38 und 39 erzeugt. Eine solche Schaltung hat sich für die Zwecke der Bühnenbeleuchtung als besonders vorteilhaft erwiesen.Furthermore, in Fig. 1, to the left of the transformer 24, a three-phase auxiliary transformer 28 is shown with primary windings 29 to 31 and zigzag-connected secondary windings 32 to 37 Energy for the AC auxiliary magnetization of all magnetic amplifiers in the lighting system. The zigzag circuit is used in conjunction with the air gap throttle 3 to achieve a favorable phase position for the auxiliary alternating current magnetization. Corresponding to the one lighting circuit shown alone, only one of the secondary connections Sd, Td, Rd of the auxiliary transformer 28 is used for auxiliary alternating current magnetization of the magnetic amplifier 2. The AC auxiliary magnetization takes place here, for example, without a special auxiliary winding of the magnetic amplifier 2, in that the alternating voltage supplied by the auxiliary transformer 28 is fed to the load windings 7 via the air-gap choke coil 3 already mentioned. The auxiliary transformer emits a voltage that is about twice as high as the nominal lamp voltage. The air-gap choke coil 3 reduces the voltage used for auxiliary magnetization to the required level. The AC auxiliary magnetization is thus through. a parallel circuit to the load-side magnetic amplifier terminals 38 and 39 is generated. Such a circuit has proven to be particularly advantageous for the purposes of stage lighting.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist in Fig. 2 und 3 eine graphische Darstellung der Lampenspannung UL in Prozent als Funktion des Steuerstromes IS ebenfalls in Prozent dargestellt. Es sind jeweils drei verschiedene Kennlinien für unterschiedliche Lasten dargestellt. Die Kennlinien I entsprechen jeweils einer Lampe von 5 kW, die Kennlinien II einer Lampe von 500 Watt und die Kennlinien III einer Lampe von nur 25 Watt. Dabei ist ein Magnetverstärker mit 5 kW Typenleistung zugrunde gelegt. Bei, den Kennlinien nach, Fig. 2 sind keine Wechselstromhilfsmagnetisierungen und auch sonst keine besonderen Maßnahmen zur Erzielung einer Kennliniendeckung verwendet. Dagegen liegt bei den Kennlinien nach Fig.3 die in Fig.1 dargestellte Wechselstromhilfsmagnetisierung des Magnetverstärkers zugrunde und außerdem eine besondere Verteilung der Vormagnetisierungs, und Steuerwicklungen des Magnetverstärkers in bezug auf dessen Lastwicklungen; und zwar sind die Steuer- und Vormagnetisierungswicklungen in einem bestimmten Verhältnis teilweise unter und teilweise über der Arbeitswicklung angeordnet. ES ergibt sich bei dem angenommenen Ausnutzungsverhältnis von 5000: 25 = 200 praktisch kein Unterschied mehr hinsichtlich der Einstellung des Steuerstromes IS und der erzielten zugeordheten Lampenspannung, gleichgültig also, wie groß die Wattzahl der in einem Beleuchtungsstromkreis verwendeten Lampen ist.To further explain the invention, FIGS. 2 and 3 show a graph Representation of the lamp voltage UL in percent as a function of the control current IS also shown in percent. There are three different characteristics for different Loads shown. The characteristic curves I each correspond to a lamp of 5 kW, the Characteristic curves II of a lamp of 500 watts and the characteristic curves III of a lamp of only 25 watts. This is based on a magnetic amplifier with a type output of 5 kW. In the characteristic curves according to FIG. 2, there are no auxiliary AC magnetizations and no other special measures are used to achieve a characteristic curve coverage either. On the other hand, the AC auxiliary magnetization shown in FIG. 1 is present in the characteristic curves according to FIG of the magnetic amplifier and also a special distribution of the premagnetization, and control windings of the magnetic amplifier in relation to its load windings; and the control and bias windings are in a certain ratio partly below and partly above the working winding. IT arises with the assumed utilization ratio of 5000: 25 = 200 practically no difference more with regard to the setting of the control current IS and the assigned ones achieved Lamp voltage, regardless of how large the wattage in a lighting circuit used lamps.

Wird nun gemäß der Erfindung unter Zugrundelegung derartiger, in. Fig. 3 dargestellter Verhältnisse die oben bereits an Hand von Fig. 1 beschriebene Regelschaltung mit einem im Verhältnis zur Regelgenauigkeit niedrigem Rundumverstärkungsfaktor verwendet unter Zulassung einer größeren SoU-Ist-Wertdifferenz, als der verlangten Regelgenauigkeit entspricht, so ergeben sich die eingangs geschilderten erheblichen Vorteile gegenüber den bekannten Bühnenbeleuchtungseinrichtungen. Wie dies möglich wird, ist im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 an einem Zahlenbeispiel erläutert, indem die Regelgenauigkeit in beiden Fällen, also für Fig.2 und 3, in einem mit P bezeichneten Punkt der Kennlinien bestimmt wird.Is now according to the invention based on such, in. FIG. 3 shows the relationships already described above with reference to FIG. 1 Control circuit with a low all-round gain factor in relation to the control accuracy used while allowing a larger SoU-actual value difference than the one required Corresponds to the control accuracy, the above-mentioned considerable results Advantages over the known stage lighting devices. How this is possible is is in the following with reference to FIGS. 2 and 3 on a numerical example explained by the control accuracy in both cases, i.e. for Fig. 2 and 3, in is determined at a point marked P on the characteristic curves.

Durch die zulässige Wärmeentwicklung in der Stellwarte - diese enthält, wie schon erwähnt, das Potentiometer 18 (Fig. 1) und alle weiteren zugehörigen Potentiometer anderer Beleuchtungsstromkreise - ist die maximale Leistung der einzelnen Potentiometer ziemlich festgelegt. Als maximale Potentiometerausgangsspannung sei beispielsweise 30 V entsprechend etwa 15 % der Netzspannung gewählt. Bei einem Wert des Widerstandes. im Steuerkreis von beispielsweise 80 9 möge bei voller Aussteuerung des Magnetverstärkers 2 infolge der bestimmten Type desselben, ein Steuerstrom IS von 100 mA und damit eine Steuerspannung von 8 V erforderlich sein. Der Transformator 4 muß dann hinsichtlich seinen übersetzungsverhältnisses so ausgelegt sein, daß bei einer angenommenen maximalen Lampenspannung von 220 V die Spannung an denn mit 14 bezeichneten Widerstand 22 V beträgt. In Fig. 2 und 3 ist eine waagerechte Linie bei 701/o der Spannung UL eingezeichnet. Hierbei wird: gemäß Fig. 2 bei der Kennlinie III (25 Watt) ein Steuerstrom von 24 mA und bei der Kennlinie I (5 kW) ein Steuerstrom von 40 mA benötigt. Für die Istspannung Uist gilt also bei 70°/o von UL: Uigt=22V-0,7=15,4V. Dann muß die Sollspannung U'oll bei gleicher Stellung des Stellhebels (Potentiometerabgriffes 19) in der Stellwarte bei 25 Watt folgenden Wert haben: U"oll = 15,4 V -h 0,024 A - 80 Q = 17,32 V.Due to the permissible heat development in the control room - this contains, as already mentioned, the potentiometer 18 (Fig. 1) and all other associated potentiometers of other lighting circuits - the maximum power of the individual potentiometers is pretty much fixed. The maximum potentiometer output voltage is, for example, 30 V corresponding to about 15% of the mains voltage. At a value of resistance. in the control circuit of, for example, 80 9 , a control current IS of 100 mA and thus a control voltage of 8 V may be required with full modulation of the magnetic amplifier 2 due to the specific type of the same. The transformer 4 must then be designed with regard to its transmission ratio so that, given an assumed maximum lamp voltage of 220 V, the voltage across the resistor denoted by 14 is 22 V. In FIGS. 2 and 3, a horizontal line is drawn in at 701 / o of the voltage UL. According to FIG. 2, a control current of 24 mA is required for characteristic III (25 watts) and a control current of 40 mA for characteristic I (5 kW). The following applies to the actual voltage Uist at 70% of UL: Uigt = 22V-0.7 = 15.4V. Then the target voltage U'oll must have the following value with the setting lever (potentiometer tap 19) in the control room in the same position at 25 watts: U "oll = 15.4 V -h 0.024 A - 80 Q = 17.32 V.

Bei 5 kW muß die Istspannung dagegen, damit wieder 17,32 V erreicht wird, 14,5 V betragen: 14,5 V + 0,036 A - 80 Q = 17,32 V. Die Spannungsdifferenz beträgt also 15,4V-10-14,5V-10=9V.At 5 kW, however, the actual voltage must reach 17.32 V again will be 14.5 V: 14.5 V + 0.036 A - 80 Q = 17.32 V. The voltage difference is therefore 15.4V-10-14.5V-10 = 9V.

Damit erhält mann. eine Genauigkeit von 9 V:220 V - 100 = 4,10/0 oder ± 2,050/0.So you get. an accuracy of 9 V: 220 V - 100 = 4.10 / 0 or ± 2.050 / 0.

Im zweiten Fall, also gemäß Fig. 3 unter Anwendung der obengenannten besonderen; Mittel zur Erzielung der Kennliniendeckung erhält man bei 25 Watt Lampenleistung Usoll=15,4V+2,OVbei17,4V. Bei 5 kW Lampenleistung erhält man dagegen als Istspannung 15,3 V, damit wieder 17,4 V erreicht wird: 15,3V+2,1V=17,4V. Die Genauigkeit ist hierbei somit 1: 220 V - 100 = 0,45 0/0 oder ± 0,22 %.In the second case, that is, according to FIG. 3 using the above special; Means for achieving the characteristic curve coverage are obtained with 25 watts of lamp power Usoll = 15.4V + 2, OV at 17.4V. With a lamp power of 5 kW, on the other hand, the actual voltage is obtained 15.3 V, so that 17.4 V is reached again: 15.3V + 2.1V = 17.4V. The accuracy is in this case 1: 220 V - 100 = 0.45 0/0 or ± 0.22%.

Es zeigt sich also, daß man beim beschriebenen Beispiel bei einer Regelschaltung unter Anwendung der Maßnahmen nach der Erfindung eine fast zehnmal größere Genauigkeit .erhält, Diese höhere Genauigkeit ist die Voraussetzung dafür, daß gemäß der Erfindung eine Regelschaltung mit niedrigem Rund umverstärkungsfaktor veawendet worden kann,, die nicht eingangs geschilderten Nachteile der bekannten Regelschaltungen für Bühnenbeleuchtungszwecke aufweist.So it turns out that in the example described in a Control circuit using the measures according to the invention an accuracy almost ten times greater. This greater accuracy is the A prerequisite for a control circuit with a low round according to the invention amplification factor can be used, the disadvantages not described above of the known control circuits for stage lighting purposes.

Die Fig. 4 und 5 zeigen unter Zugrundelegung der Steuerkennlinian nach Fig. 3 .die erzielten. Regelkennlinien, d. h. die Ausgangsspannung UL des Magnet verstärkers 2, die gleich der Lampenspannung UL ist, in, Prozent der vollen Brennspannung in. Abhängigkeit von der Stellung des Sollwerteinstellers 19 in Grad (Endstellung gleich 100°) für den betrachteten 5 kW Magnetverstärker bei einem Ohmwert des Sollpotentiometers 18 von beispielsweise 300 b2 (Fis. 4) bzw. 500 S2 (Fis. 5). Es sind jeweils wieder drei Kennlinien I, 1I, III dargestellt, entsprechend 5 kW, 500 Watt, 25 Watt Verbraucherleistung. Da die Differenz zwischen Soll- und Istwert bei voller Aussteuerung etwa 3 bis 40/0, bei halber Aussteuerung jedoch nur etwa 0,5 % der Lampennennspannung beträgt, erhält man nicht mehr einen der Stellhebelstellung genau proportionalen Verlauf, .sondern, wie aus den Kennlinien hervorgeht, erhält man, jetzt bei 50° Stellhebeleinstellung nicht 50% der Lampenspannung, sondern etwa 65 bis 70°/o. Dies ist aber gerade erwünscht, da die Lichtleistung (Lichthelligkeit) etwa der Lampenleistung proportional ist. Da bei 70% Spannung etwa 70 % Strom und damit halbe Leistung vorliegt, erhält mau mit den Kennlinien )lach Fig. 4 und 5 den gewünschten Verlauf. Der Verlauf wird noch etwas günstiger, wenn der Widerstand des mit 18 bezeichneten Potentiometers 500 52 beträgt, da jetzt z. B. die 5-kW-Lampe nicht bei 10°, sondern bei 15° Stellhebelstellung eine Spannung von etwa 10% der Nennspannung erreicht. Erfahrungsgemäß beginnen Glühlampen bei dieser Spannung mit dunkelster Rotglut zu leuchten. Der Totbereich am Anfang in Fig. 5 ist damit etwas größer geworden als in Fig. 4, was aber praktisch kaum von Bedeutung ist, jedoch ist die Leistung des Potentiometers und damit die gesamte in der Stallwarte mögliche Leistung um fast die Hälfte kleiner. Da hier schon einmal von Leistungsverbrauch der einzelnen Sollwertpotentiometer die Rede ist, sei auch noch gezeigt, daß dieser im Rahmen der bisher üblichen Grenzen liegt. Die Ge,-samtleistung eines Sollwertpotentiometers ergibt sich aus dem Querstrom, der konstant ist, und aus dem über den Schleifer abgenommenen Steuerstrom für den Magnetverstärker. In. der Endstellung fließt kein Steuerstrom mehr über das Potentiometer. Etwa bei 701/o erhält man die maximale Leistung mit etwa 3,3 Watt bei 300 9 und etwa 2,6 Watt bei 400 SZ Potentiometerwiderstand.4 and 5 show, on the basis of the control characteristics according to FIG. 3 .the achieved. Control characteristics, ie the output voltage UL of the magnetic amplifier 2, which is equal to the lamp voltage UL, in percent of the full burning voltage depending on the position of the setpoint adjuster 19 in degrees (end position equal to 100 °) for the 5 kW magnetic amplifier under consideration at an ohmic value of setpoint potentiometer 18 of, for example, 300 b2 (FIG. 4) or 500 S2 (FIG. 5). There are again three characteristic curves I, 1I, III shown, corresponding to 5 kW, 500 watts, 25 watts of consumer power. Since the difference between the setpoint and actual value at full modulation is around 3 to 40/0, but at half modulation only around 0.5% of the nominal lamp voltage, one no longer obtains a course that is exactly proportional to the setting lever position, but rather, as shown in the characteristic curves As can be seen, one obtains, now at 50 ° setting lever setting, not 50% of the lamp voltage, but about 65 to 70%. However, this is precisely what is desired because the light output (light brightness) is roughly proportional to the lamp output. Since at 70% voltage there is about 70% current and thus half the power, you can only get the desired course with the characteristic curves) (Fig. 4 and 5). The course is a little more favorable when the resistance of the potentiometer labeled 18 is 500 52, since now, for. B. the 5 kW lamp reaches a voltage of about 10% of the nominal voltage not at 10 °, but at 15 ° lever position. Experience has shown that at this voltage, incandescent lamps begin to glow with the darkest red glow. The dead area at the beginning in FIG. 5 has thus become somewhat larger than in FIG. 4, which is hardly of any practical importance, but the power of the potentiometer and thus the total power possible in the stable control room is almost half the size. Since the power consumption of the individual setpoint potentiometers has already been mentioned here, it should also be shown that this is within the previously usual limits. The total output of a setpoint potentiometer results from the cross-current, which is constant, and from the control current for the magnetic amplifier taken from the wiper. In. the end position no more control current flows through the potentiometer. At around 701 / o, the maximum power is obtained with around 3.3 watts at 300 9 and around 2.6 watts at 400 SZ potentiometer resistor.

Zur Erzielung der für dien Zwecke der Erfindung benötigten Kennliniendeckung können an Stelle der bereits beschriebenen auch andere Maßnahmen., die den gleichen Zweck erreichen lassen., angewendet worden. Es kommt beispielsweise für die Kernbleche der Magaetverstarkerdrosselspulen die Anwendung eines Transformatorbleches mit wenigstens einer magnetischen Vorzugsrichtung, z. B. Trancor, und bei der Verwendung von Schachtelkernen Son.derblechschnitte, z. B. der sogenannte Magnetverstärker-U-Schnitt, in Frage. Diese Sonderschnitte vermeiden jede .Querschnittverengung im Flußweg. Es kann ferner eine von der Magnetverstärkerspannung abgeleitete Gegenkopplung des Magnetverstärkers, verwendet werden, wobei der Gegenkopplung vorzugsweise in an sich bekannter Weise durch Widerstände erreicht werden kann, die die Ventile 6 (Fis. 1) einzeln oder gemeinsam überbrücken.In order to achieve the characteristic curve coverage required for the purposes of the invention, other measures, which allow the same purpose to be achieved, can also be used in place of those already described. For example, a transformer sheet with at least one preferred magnetic direction, e.g. B. Trancor, and when using box cores Son.derblechschnitte, z. B. the so-called magnetic amplifier U-section in question. These special cuts avoid any narrowing of the cross-section in the flow path. A negative feedback of the magnetic amplifier derived from the magnetic amplifier voltage can also be used, the negative feedback preferably being achieved in a manner known per se by resistors that bridge the valves 6 (FIG. 1) individually or jointly.

Die Regeleinrichtung nach der Erfindung kann außer bei Bühnenbeleuchtungszwecken zur Lösung anderer an sich beliebiger Regelaufgaben benutzt werden, bei denen ähnliche Probleme auftreten, beispielsweise bei der Drehzahlregelung elektrischer Motoren oder bei der Batterieladung.The control device according to the invention can be used except for stage lighting purposes can be used to solve other arbitrary control problems in which similar Problems arise, for example with the speed control of electric motors or when charging the battery.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Control device for stage lighting or the like. with a voltage-controlling magnetic amplifier device, which is subject to the rule deviation is controlled, characterized in that a single-stage magnetic amplifier is used is in conjunction with measures that allow a load-independent downward drive to the Output power zero as well as a load-independent, dowry rank, so that eiw sufficient control accuracy. an all-round gain of about 5 or less is achieved.

2. Control device according to claim 1 using a Alternating current auxiliary magnet solution for the magnetic amplifier, characterized in that that the AC auxiliary magnetization via a zigzag transformer (28) to A favorable phase position of the auxiliary magnetization current is achieved. In Documents considered: German Patent Nos. 969 296, $ 75613; "Elektro-Technik", Tg. 36 (1954), p. 2.