DE1226159B

DE1226159B - Transistor amplifier for adjustment devices for stage lighting systems and. like

Info

Publication number: DE1226159B
Application number: DES92344A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Klette
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1964-07-30
Filing date: 1964-07-30
Publication date: 1966-10-06

Description

Transistorverstärker für Verstelleinrichtungen für Bühnenbeleuchtungsanlagen u. dgl. Für Nachlaufsteuerungen für Bühnenbeleuchtungsanlagen u. dgl. ist ein Nullstellglied erforderlich, das bei einer Nachlaufsteuerung, z. B. mit zwei Potentiomefiern, anzeigt, ob beide Potentiometerabgriffe für Soll- und Ist-Wert gleiche Stellung haben. Als derartiges Nullstellglied kann mit gutem Erfolg einempfindliches polarisiertes Relais verwendet werden. Es sind auch bereits Ausführungen bekannt, bei denen Halbleiterbauelemente, vorzugsweise Transistoren und Dioden, zusammen mit Fernmelderelais eingesetzt werden. So ist ein Transistorverstärker für eine Verstelleinrichtung, welche ein Stellglied, vorzugsweise einen Stellmotor, in der einen oder anderen Arbeitsrichtung je nach der Höhe und/oder Polarität einer am Eingang auftretenden Steuerspannung beeinflußt, vorgeschlagen worden, der aus zwei Zweigen besteht, die antisymmetrisch aufgebaut sind. Derartige Schaltungen haben den Vorteil, daß durch den Einsatz von Transistoren trotz der Verwendung nicht lochempfindlicher Relais eine erhebliche Empfindlichkeit und damit Einstellgenauigkeit erreicht werden kann. Diese Schaltungen haben jedoch den Nachteil, daß die Abfall- und Anzugsspannungen der Relais, die an sich verhältnismäßig weit auseinander liegen, durch die verstärkende Wirkung der Transistoren näher zusammenrücken, wodurch sich ein Pendeln der Steuerung und Geräuschbildung der Relais ergeben kann. Diese Erscheinungen zeigen sich insbesondere dann, wenn die Nachlaufsteuerung mit relativ großer Einlaufgeschwindigkeit oder Verstellgeschwindigkeit betrieben wird.Transistor amplifiers for adjusting devices for stage lighting systems A zero control element is used for follow-up controls for stage lighting systems and the like required that in a follow-up control, z. B. with two potentiometers, indicates whether both potentiometer taps for setpoint and actual value have the same position. as such a zero actuator can be used as a sensitive polarized relay with good success be used. There are also already known designs in which semiconductor components, preferably transistors and diodes are used together with telecommunication relays. So is a transistor amplifier for an adjustment device, which is an actuator, preferably a servomotor, depending on in one or the other working direction influences the level and / or polarity of a control voltage occurring at the input, has been proposed, which consists of two branches that are built antisymmetrically are. Such circuits have the advantage that through the use of transistors a considerable sensitivity despite the use of relays that are not sensitive to holes and thus setting accuracy can be achieved. However, these circuits have the disadvantage that the drop-out and pull-in voltages of the relay, which in themselves are relatively are far apart, move closer together due to the amplifying effect of the transistors, This can cause the control unit to oscillate and the relays to make noise. These phenomena are particularly evident when the follow-up control with relatively high inlet speed or adjustment speed is operated.

Diese Schwierigkeiten bei einem Transistorverstärker für Nachlaufsteuerungen für Bühnenbeleuchtungsanlagen, welcher ein Nullstellglied, vorzugsweise einen Stellmotor, in der einen oder anderen Arbeitsrichtung je nach der Höhe und/oder Polarität einer am Eingang des Verstärkers auftretenden Steuerspannung beeinflußt und welcher aus zwei Zweigen besteht, die antisymmetrisch aufgebaut sind, werden durch die Erfindung überwunden. Gemäß der Erfindung sind die beiden Zweige je aus einer aus zwei hintereinandergeschalteten Transistoren mit einer Rückkopplung vom Kollektor des einen zur Basis des anderen über einen Spannungsteiler bestehenden an sich bekannten Kippschaltung aufgebaut; in der Verbindungsleitung des Einganges eines Verstärkerzweiges mit dem zugehörigen Nachlaufpotentiometer ist ein auch bei gleichzeitig in ihrer Endstellung stehenden Abgriffen der zugehörigen Nachlaufpotentiometer für beide Zweige eine Potentialdifferenz zwischen den Eingängen der beiden Verstärkerzweige aufrechterhaltender Widerstand angeordnet. Hierdurch ist erreicht, daß die Grenzen zwischen Ansprechen und Abfallen der Relais weitgehend willkürlich beeinflußt werden können, wobei trotzdem die hohe Empfindlichkeit erhalten bleibt. Die willkürliche Veränderung der Ansprechgrenzen hat zur Folge, daß Pendelerscheinungen nicht auftreten und daß auch Geräuschbildungen an den Relais, welche in Bühnenanlagen besonders störend sind, vermieden werden.These difficulties with a transistor amplifier for tracking controls for stage lighting systems, which have a zero control element, preferably a servomotor, in one or the other working direction depending on the height and / or polarity of one the control voltage occurring at the input of the amplifier and which one influences two branches, which are constructed antisymmetrically, are supported by the invention overcome. According to the invention, the two branches are each made up of one of two connected in series Transistors with feedback from the collector of one to the base of the other built up via a voltage divider existing per se known flip-flop circuit; in the connection line between the input of an amplifier branch and the associated one Overrun potentiometer is also in its end position at the same time The associated overrun potentiometer taps a potential difference for both branches sustaining resistance between the inputs of the two amplifier branches arranged. This ensures that the boundaries between responding and falling away the relay can be influenced largely arbitrarily, although the high Sensitivity is preserved. The arbitrary change in the response limits has the consequence that pendulum phenomena do not occur and that noises are also produced on the relays, which are particularly annoying in stage systems, can be avoided.

Für die korrekte- Nachlaufsteuerung ist eine monostabile Eigenschaft der Kippschaltung erwünscht, hätte jedoch die Schaltung nur monostabile Eigenschaften, dann würde beispielsweise eine Unterbrechung in der Nachlaufsteuerung, z. B. ein Abheben der Abgriffe an den Nachlaufpotentiometern, zu einem Umschalten der jeweiligen Kippstufe führen, wodurch unter Umständen der Nachlauf zum Stillstand kommen könnte. Diese Gefahr ist bei einer Anordnung gemäß der Erfindung vermieden.A monostable property is required for correct follow-up control the flip-flop is desirable, but the circuit would only have monostable properties, then, for example, an interruption in the follow-up control, e.g. B. a Lifting off the taps on the follow-up potentiometers to switch the respective Lead tipping stage, which could cause the overrun to come to a standstill. This risk is avoided with an arrangement according to the invention.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung ein Schaltbild einer Nachlaufsteuerung für Bühnenbeleuchtungsanlagen dargestellt.To explain the invention, a circuit diagram is shown in the drawing a follow-up control for stage lighting systems.

Der Verstärker dieser Nachlaufsteuerung besteht im wesentlichen aus zwei Hälften A und B, die jede für sich eine komplette Kippschaltung bilden. Die Hälfte A enthält einen Transistor 2 sowie einen Transistor 3, in dessen Kollektorkreis ein Relais 4 angeordnet ist. Der Kollektorwiderstand für den Transistor 2 ist der Widerstand 5. Wesentlich ist ein Spannungsteiler zwischen der Verbindung von dem Kollektor des Transistors 3 zum Relais 4 auf der einen Seite und dem gemeinsamen Nullpunkt 6 der beiden Kippschaltungen auf der anderen Seite, bestehend aus den beiden Widerständen 7 und 3. Identisch dazu ist ein zweiter Spannungsteiler, der auf der einen Seite zwischen dem Kollektor des Transistors 2 und dem Widerstand 5 angeschlossen ist und auf der anderen Seite ebenfalls an dem gemeinsamen Verbindungspunkt 6 liegt und aus den Widerständen 9 und 10 besteht. Die Mittelpunkte dieser beiden Spannungsteiler sind jeweils mit einer Basis der Transistoren verbunden, und zwar Spannungsteiler 7/8 mit der Basis des Transistors 2 und Spannungsteiler 9/10 mit der Basis des Transistors 3.The amplifier of this follow-up control essentially consists of two halves A and B, which each form a complete multivibrator. Half A contains a transistor 2 and a transistor 3, in the collector circuit of which a relay 4 is arranged. The collector resistance for the transistor 2 is the resistor 5.A voltage divider between the connection from the collector of the transistor 3 to the relay 4 on one side and the common zero point 6 of the two flip-flops on the other side, consisting of the two resistors 7, is essential and 3. Identical to this is a second voltage divider, which is connected on one side between the collector of the transistor 2 and the resistor 5 and on the other side is also connected to the common connection point 6 and consists of the resistors 9 and 10. The center points of these two voltage dividers are each connected to a base of the transistors, namely voltage divider 7/8 to the base of transistor 2 and voltage divider 9/10 to the base of transistor 3.

Mit diesen Bauelementen stellt der Teil A der Schaltung eine bistabile Kippschaltung dar, die beim Anlegen einer Gleichspannung zwischen den Punkten 11 und 6 je nach der Polarität hin- und herkippt, d. h., es ist beim Anlegen des positiven Potentials an den Punkt 11 der Transistor 3 stromdurchflossen, bei Anlegen des positiven Potentials an den Punkt 6 der Transistor 2 stromführend. Wird die Spannung zwischen den Punkten 6 und 11 entfernt, so bleibt der jeweilige Zustand bestehen.With these components, part A of the circuit is a bistable Flip-flop circuit that occurs when a DC voltage is applied between points 11 and 6 flips back and forth depending on polarity, d. i.e., it is when applying the positive Potential flows through the transistor 3 at point 11, when the positive is applied Potential at point 6 of transistor 2 is live. Will the tension between removed from points 6 and 11, the respective status remains.

Die Schaltung des zweiten Teiles B ist derjenigen des Teiles A völlig identisch. Die Einspeisung von der Nachlaufsteuerung erfolgt über die beiden Anschlüsse 12 und 1.3. Die Relais 4 und 29 bewirken die Einschaltung des Stellgliedes der Steuerung in einer oder der anderen Richtung.The circuit of the second part B is completely identical to that of part A. The feed from the follow-up control takes place via the two connections 12 and 1.3. The relays 4 and 29 cause the control element to be switched on in one direction or the other.

Die Zeichnung zeigt außerdem zur Vervollständigung der Schaltung die bei einer Nachlaufsteuerung verwendeten Potentiometer 15 und 16. Diese liegen, wie angedeutet, mit ihrer Spannungsversorgung an der Gleichspannungsquelle von beispielsweise 10 V. Die Abgriffe an den Potentiomietern zum Nullstellglied sind mit 17 und 18 bezeichnet.The drawing also shows the to complete the circuit potentiometers 15 and 16 used in a follow-up control indicated, with their power supply to the DC voltage source of, for example 10 V. The taps on the potentiometer to the zero actuator are 17 and 18 designated.

Die Stromversorgung für die beiden Kippschaltungen des Verstärkers erfolgt gemeinsam über die beiden Anschlüsse 19/20, denen eine entsprechende Wechselspannung zugeführt wird; die über einen Brückengleichrichter 21 gleichgerichtet und durch den Kondensator 22 geglättet wird. An den Punkten 6 und 23 steht dann die zur Versorgung notwendige Gleichspannung von beispielsweise ± 12 V zur Verfügung.The power supply for the two trigger circuits of the amplifier is carried out jointly via the two connections 19/20, to which a corresponding alternating voltage is fed; which is rectified via a bridge rectifier 21 and smoothed by the capacitor 22. The DC voltage of, for example, ± 12 V required for the supply is then available at points 6 and 23.

Zur Erläuterung der in der Figur dargestellten Schaltung für die Nachlaufsteuerung einer Bühnenbeleuchtungsanlage sei angenommen, daß der Abgriff 17 des Potentiometers 15 sich zunächst in der Stellung 0 % befindet. Wird nun auf dem Potentiometer 18, wie in der Figur angedeutet, ein Sollwert von 50 0/a eingestellt, sö liegt unter der Voraussetzung, daß die zu den beiden Potentiometem 15 und 16 parallelgeschaltete Spannungsquelle die in der Figur angegebene Polarität aufweist, der Abgriff 17 an negativem Potential. Das hat zur Folge, daß der Transistor 2 duschgesteuert und der Transistor 26, der an einem gegenüber dem Transistor 2 positiven Potential liegt, gesperrt wird. Der Punkt 30 der Schaltung liegt nun an einer Spannung, deren Spannungswert, durch die Widerstände 31 und 32 bedingt, etwa 10 V be: trägt. Diese Spannung bewirkt, daß der Transistor 24 duschgesteuert wird, so daß ein Strom durch den Transistor 24 und das Relais 29 fließt, der bewirkt, daß das Relais 29 .anzieht und damit eine nicht dargestellte Kupplung betätigt wird, die den Abgriff 1.7 am Potentiometer 15 von der Stellung 0 01a weg in Richtung auf den Sollwert von 50 % bewegt.To explain the circuit shown in the figure for the follow-up control of a stage lighting system, it is assumed that the tap 17 of the potentiometer 15 is initially in the 0% position. If a nominal value of 50 0 / a is set on the potentiometer 18, as indicated in the figure, then the tap 17 is provided that the voltage source connected in parallel to the two potentiometers 15 and 16 has the polarity indicated in the figure at negative potential. This has the consequence that the transistor 2 is shower-controlled and the transistor 26, which is at a positive potential with respect to the transistor 2, is blocked. The point 30 of the circuit is now at a voltage, the voltage value of which, due to the resistors 31 and 32, is approximately 10 V. This voltage causes the transistor 24 to be shower-controlled, so that a current flows through the transistor 24 and the relay 29, which causes the relay 29 to attract and thus a clutch, not shown, is actuated, which connects the tap 1.7 on the potentiometer 15 moved away from position 0 01a towards the setpoint of 50%.

Die zunächst am Punkt 11 anstehende Spannung -wird damit weniger negativ und die Spannungsdifferenz zwischen dem Punkt 11 und dem Punkt 34 geringer bis zu -dem Zeitpunkt, wo der über das Relais 4 und den Widerstand 8, den Widerstand 14 und das Potentiometer 15 zum Potentiometer 16 fließende negative 'Strom zu einer Spannungsminderung am Punkt 50 führt, sö -daß die Steuerspannung am Transistor 24 entfernt wird und das Relais 29 abfällt. Der Abgriff 17 hat dann den am Potentiometer 16 eingestellten Istwert von 50 % erreicht.The voltage initially present at point 11 becomes less negative and the voltage difference between point 11 and point 34 is less up to -the time at which the relay 4 and resistor 8, resistor 14 and the potentiometer 15 to the potentiometer 16 flowing negative 'current to a The voltage reduction at point 50 leads to the control voltage at transistor 24 is removed and the relay 29 drops out. The tap 17 then has that on the potentiometer 16 set actual value of 50% is reached.

Steht der Abgriff 17' des Potentiometers 15 in der Anfangsstellung bei. 100 010, so ist entsprechend der Transistor 2, da jetzt der Punkt 11 positiv ist, gesperrt, und der Transistor 26 wird duschgesteuert. Damit fällt am Punkt 33 eine Spannung an, die den Transistor 3 über die Widerstände 9 und 10 durchsteuert, so daß ein Stromfluß durch das Relais 4 möglich ist. Dieses Relais zieht an, so daß eine nicht dargestellte Kupplung betätigt wird, die den Abgriff 17 am Potentiomerer-15 von der Stellung 100 0/a weg in Richtung auf den Sollwert von 50 % bewegt. Über den Punkt 35 wird dem Potentiometer 16 eine negative Spannung zugeführt, so daß über den Widerstand 14 der Punkt.11 ebenfalls. negativ beaufschlagt wird und vor dem Erreichen des verlangten Istwertes der Transistor 26 abgeschaltet wird. Die in der Figur dargestellten nicht näher bezeichneten Kondensatoren dienen zum Schutz gegen Überspannung. Solche Kondensatoren lassen kürzere Abschaltzeiten als die an sich bekannter Dioden zu. .If the tap 17 'of the potentiometer 15 is in the initial position. 100 010, the transistor 2 is accordingly blocked, since the point 11 is now positive, and the transistor 26 is shower-controlled. Thus, a voltage occurs at point 33, which controls the transistor 3 through the resistors 9 and 10 , so that a current flow through the relay 4 is possible. This relay picks up, so that a clutch, not shown, is actuated, which moves the tap 17 on the potentiometer-15 away from the position 100 0 / a in the direction of the setpoint of 50%. A negative voltage is fed to the potentiometer 16 via the point 35, so that the point.11 also via the resistor 14. is acted upon negatively and the transistor 26 is switched off before the required actual value is reached. The capacitors, which are not shown in more detail, are used to protect against overvoltage. Such capacitors allow shorter turn-off times than those known per se diodes. .

Um zu vermeiden, daß bei einem Fehler am Potentiometerabgriff, z. B. durch ein unbeabsichtigtes Abheben des Abgrifffes.17..vom Potentiomieter 15, und einer damit verbundenen zeitweisen Stromunterbrechung ein Umschalten der beiden Kippstufen von der einen in die andere Richtung erfolgt, dient zur Spannungsdosierung.der Widerstand 14, der erst ein Umschalten gewährleistet, wenn tatsächlich ein Gegenkommando an den Punkten 11 oder 34 ansteht. Dieser Widerstand bewirkt nämlich, daß auch bei gleichzeitig in .ihren Endstellungen stehenden Potentiometerabgriffen .eine Potentialdifferenz zwischen den Eingängen der beiden Kippschaltungen aufrechterhalten wird. Der Widerstand 14 muß dabei so dimensioniert sein, daß ein hinreichender Steuerstrom hindurchfließen kann, gleichzeitig aber muß gewährleistet sein, daß die Punkte. 11 und. 34 nicht kurzgeschlossen werden, da sonst beide. Kippstufen gleiches Kommando erhalten würden. Dieser Widerstand 14 hat zur Folge, daß vorzugsweise von der Kippstufe B über den Widerstand 25 negatives Potential auf die Basis 11 kommt, bzw. umgekehrt kommt von der Kippstufe A negatives Potential über den Widerstand 8 auf die Basis 13 des Transistors 26. Dabei ist der Weg über die Widerstände 7 und 27 gesperrt, da der Punkt 6 von der Spannungsquelle her positives Potential aufweist. Es ist also nur eine Verbindung über den Widerstand 14, Abgriff 17, Potentiometer15 und 16, Abgriff 18, möglich.In order to avoid that in the event of an error at the potentiometer tap, z. B. by unintentional lifting of the tap. 17 ... from the potentiometer 15, and an associated temporary power interruption, the two flip-flops are switched from one to the other direction, is used for voltage metering. The resistor 14, which only ensures switching, if a counter command is actually pending at points 11 or 34. This resistance has the effect that even when the potentiometer taps are in their end positions at the same time, a potential difference is maintained between the inputs of the two flip-flops. The resistor 14 must be dimensioned so that a sufficient control current can flow through it, but at the same time it must be ensured that the points. 11 and. 34 must not be short-circuited, otherwise both. Flip-flops would receive the same command. This resistor 14 has the consequence that negative potential preferably comes from flip-flop B via resistor 25 to base 11, or conversely, negative potential comes from flip-flop A via resistor 8 to base 13 of transistor 26 Blocked away via resistors 7 and 27, since point 6 has positive potential from the voltage source. So it is only a connection via the resistor 14, tap 17, potentiometer 15 and 16, tap 18, possible.

In Weiterbildung der Erfindung wird dafür gesorgt, daß stets eine Potentialdifferenz zwischen dem Pluspol der Spannungsquelle für die Kippschaltungen und dem Verbindungspunkt der Endstufen der Kippschaltungen aufrechterhalten wird.. Hierfür dient .ein weiterer Widerstand 28, der eine Verbindung zwischen den Emittem der Transistoren 3. und 24 zum Pluspotential der Spannungsquelle 21 darstellt. Dieser Widerstand bewirkt; daß beim Einschalten niemals die beiden Transistoren 3 und 24 gleichzeitig stromführend sind.In a further development of the invention, it is ensured that there is always one Potential difference between the positive pole of the voltage source for the trigger circuits and the connection point of the output stages of the flip-flops is maintained .. A further resistor 28, which establishes a connection between the emitters, is used for this purpose of the transistors 3 and 24 to the positive potential of the voltage source 21. This Causes resistance; that when you turn on the two transistors 3 and 24 are live at the same time.

Claims

Claims: 1. Transistor amplifier for tracking controls for Stage lighting systems, which a Zero actuator, preferably a servomotor, in one or the other working direction depending on the height and / or Affects the polarity of a control voltage occurring at the input of the amplifier and which consists of two branches that are constructed antisymmetrically, thereby characterized in that the two branches each consist of one of two series-connected Transistors with feedback from the collector of one to the base of the other built up via a voltage divider existing per se known flip-flop circuit are and that in the connecting line of the input of an amplifier branch with the associated overtravel potentiometer also when in its end position at the same time standing taps of the associated overrun potentiometer for both branches one Maintaining the potential difference between the inputs of the two amplifier branches Resistance is arranged.

2. Transistor amplifier according to claim 1, characterized in that that a potential difference between the positive pole of the voltage source for the flip-flop circuits and the connection point of the output stages of the flip-flops. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1166 833; R. B. Hurley, "Function Transistor Electronics," 1957, p. 425.