DE1539545A1 - Anordnung zur Steuerung der Helligkeit von Lampen - Google Patents

Description

• Anordnung zur Steuerung der Helligkeit von Lampen Zusatz zu Patent .. .:. ... (Patentanmeldung S 88 622 VIIIcl21f; PLA 63/1823) In größeren Beleuchtungsanlagen; wie beislielsweise in Konferenz-und Festsälen, in Lichtspieltheatern und auf Bühnen u:dgl., wird die Helligkeit der einzelnen Lichtquellen und Strahlergruppen in letzterer Zeit mit Hilfe von Thyristoren gesteuert. :Dabei wird in bekannter Weise der Effektivwert einer Wechselspannung durch Verändern der Phasenlage der den Thyristoren zugeführten Zündimpulse bezogen auf die Nulldurchgänge der Speisewechsel- spannung verändert. Die hierzu erforderlichen, periodisch auftretenden Zündimpulse, die gegenüber der=Speiaewechselspannung synchronisiert werden müssen, werden in der Regel mit Hilfe von Kippschaltungen und Verstärkern erzeugt. Solche Einheiten werden meist alS'Steuersätze bezeichnet und in neu- erer Zeit fast ausschließlich mit Halbleiterbauelementen, ins- besondere mit Transistoren, bestückt.
• Solchen Steuersätzen wird meist eine als Gleichspannung vor- gegebene Eingangsspannungzugeführt. En entspricht dann jedem -Wert dieser Gleichspannung ein ganz bestimmter Zündwinkel und damit ein ganz bestimmter Helligkeitsgrad der Lichtquellen. Die- ser eindeutige Zusammenhang zwischen der Verbraucherspannung und einer Steuerspannung bzw. der zugeordneten Stellung eines Potentiometers, mit dessen Hilfe die Steuerspannung eingestellt wird, besteht aber nur dann, wenn sich weder die Kenndaten den Steuersatzes roch die Größe der-Speisewechqelspannung ändern. Beide Voraussetzungen sind aber in_der Praxis nicht ohne weiter6s erfüllt. Das ist besonders nachteilig, da in allen Bühnenanlagen' gefordert wird, daß einer ganz bestimmten Einstellung eines Potentiometers zu jeder Zeit die gleiche Beleuchtungs- stärke zugeordnet ist.
• Diese Forderung läßt sich mit verhältnismäßig geringem Aufwand erfüllen,. wenn man den in der Hauptanmeldung eingeschlagenen Weg geht und die Eingangsspannung des Steuersatzes von der

  Differenz zwischen einer Steuergleichepännung und einer der

  Verbraucherspannung proportionalen Intwert-Spannung abhängig

  macht.

  Der Erfindung liegt nun-die Aufgabe zugrunde, bei einer der-

  artigen Anordnung die lampsnepannung auf einen bestimmten Maxi-

  malwert zu begrenzen. Diese Forderung läßt sich leicht er-

  Rillen, solange dem Steuersatz-nur eine einzige Steuergröße

  zugeführt wird. Man kann dana diese Spannung unmittelbar mit

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  bekannten Mitteln begrenzen: Bei größeren Beleuchtungsanlagen.'

  Insbesondere-bei Bühnenbeleuchtungsanlagen, besteht jedoch

  die Forderung, eine Strahlergruppe abhängig von verschiedenen

  Steuerspannungen zu machen: Die einzelnen Steuerspannungsquel-

  len werden hierbei über Entkopplungswiderstände an die Esit-

  ter-Basie-Stre.cke eines Engangetraneistora angeschlossen. Die

  resultierende Eingangsgröße diesen Transistors läßt lieh nicht

  unmittelbar begrenzen, da en sich dabei um einen Strom handelt,

  und der Eingang den Transistorverstärkern,. nämlich die Emit-

  ter-Basis-S trecke sehr niederohmig ist.

  Man könnte nun daran denken, die,Begrenzung der Ausgangsspannung

  durch eine Nichtlinearitäit in dem Istwertkrein zu erreichene Die

  rückgemeldete IntwertgröBe müBte in diesem Fall sprungartig 4n-

  wachsen, sobald die Spaanuag an den Lampen den erwähnten Ma:i-

  mglwert erreicht. Eide solche Sprungstelle in der Übertragunge-

  charaktaristik den I twertkreinee läßt wich aber praktisch

  nicht mit vertretbarem Aufwand realisieren und ist außerdem

  ,dynamisch ungtig.'

  Das aufgezeigte Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sollwertgröße von einem an sich bekannten, mit Transistoren arbeitenden Mischverstärker geliefert wird., dem die Steuergrößen über Widerstände entkoppelt zugeführt werden und der einen Gegenkopplungszweig-mit einem ohmschen Widerstand aufweist, und daß wenigstens einem Teil dieses Widerstandes ein Schwellwertglied, insbesondere eine Zenerdiode, parallel geschaltet ist. Vorzugsweise wird die Zenerdiode dem gesamten Gegenkopplungszweigsparallel geschaltet. Verschiedene Lichtquellen besitzen daß ein erheblicher Bruchteil der maximal zulässigen Betriebsspannung angelegt werden muß, bevor sie eine merkliche Lichtausbeute liefern. Ändert man beispielsweise die Eingangsspannung des Steuersatzes mit einem-Potentometer stetig, dann steigt auch die Spannung an den Lichtquellen nahezu linear an. Nimmt man an, daß die Lichtquellen erst bei 50% der maximalen Betriebsspannung zu leuchten anfangen, dann bedeutet das, daß etwa die Hälfte des Stehbereiches des Potentiometers für eine Veränderung der Lichtstärke überhaupt nicht ausgenutzt-werden kann. Es ist daher erwünscht, der Steuerung ein nichtlineares Verhalten zugeben, sodaß zunächst nur sehr kleine Steuer-Spannungen erforderlich sind, um die Speisespannung auf den Wert zu bringen, bei dem die Lichtquellen zu leuchten beginnen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung läßt sich eine solche Nichtlinearität mit geringem Aufwand dadurch erzielen, daß parallel zu dem gesamten Gegenkopplungszweig mindestens ein Zweig, bestehend aus der Reihenschaltung eines@Widerstandes und einer Diode, geschaltet ist, daß die Diode so gepolt und der Verbindungspunkt von Diode und Widerstand über einen weiteren Widerstand an ein solches Rilfapotential gelegt ist, daB der mit der Diode in Reihe liegende Widerstand im Gegenkopplungskreis wirksam wird, sobald die Summe der dein Verstärker zugeführten Steuergrößen einen bestimmten Wert überschreitet. Durch Verwendung mehrerer solcher Zweige mit entsprechend gestaffelten Widerstandswerten oder Hilfspotentialen läßt sich eine nahezu beliebig genaue Annäherung an eine gewünschte nichtlineare Steuerkennlinie den Verstärkers erzielen.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Figuren erläutert.
• Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung: Die Lampengruppe, deren Helligkeit gesteuert werden soll, ist mit Z bzeichnet. Sie isst über zwei antiparallel geschaltete Thyrist®ren T1 und T2 an die Wecheelspannungsklemmen R und Np angeschlossen. Die Zündimpulse für die Thyriatoren werden von.einem Steuersatz St bekannter Bauart geliefert. Ihre Phasenlage bezogen auf die Nulldurchgänge der Speisewechselspannung hängt von der Größe einer Eingangsspannung % ab. Diese ergibt sich als Differenz zwischen einer Sollwertgröße S und einer Ietwertgröße I -und wird in einer Vergleichseinrichtung M gebildet: Die Istwertgröße I wird von einem Gleichrichter G mit nachfolgender - Glättunge- stufe geliefert, der wechselspannungaseitig über einen Trans- formator Tr an die Lampe. L angeschlossen ist und somit die Lampenspannung erfaßt.
• Die SollwertgröBe S wird von einei an eich bekannten z.B. zweistufigen Verstärker V geliefert, der mit- mehreren parallel liegenden Gegenkopplungszweigen beschaltet ist, die hier .zwischen dem Ausgang und dem Eingang des Verstärkers liegen. Der Eingang des Verstärkers ist über .je einen Entkopplungswiderstand r1, r2, r3 und r4 mit vier Eingangsklemmen E1, E2, E3, E4 verbunden. Wenn die Eingangswiderstände r1 bis r4 ebenso bemessen sind`, wieder im Gegenkopplungszweig liegende Widerstand r5, dann ergibt sich am Ausgang des Verstärkers eine Spannung, die gleich der algebraischen Summe der an den Eingangsklemmen E1 bis E4 liegenden.Eingangaspannungen ist. Das gilt selbstverständlich auch für beliebig viele Eingangsspannungen. Nun soll aber der Maximalwert der Soll- wertgröße S auch bei beliebig vielen Eingangsgrößen des Verstärkere V den Grenzwert nicht überschreiten, den diese Span- nung annehmen würde, wenn nur eine einzige Eingangsgröße vorhanden wäre und diese ihren maximalen Wert hätte. Dieses Verhalten wird durch die parallel zum Widerstand r5 liegende Zenerdiode n1 erreicht. Ihre Schwellwertapannung entspricht dabei etwa dem gewünschten maximal zulässigen Wert der Soll-Wertgröße SSobald diese Aüngangsapannung erreicht ist, wird diese Zenerdiode stromführend und dadurch der wirksame Veretärkung®faktor der Anordnung herabgesetzt. -Praktisch will man aber nicht nur eine Begrenzung- der Sollwertspannung, sondern auch eine nichtlineare Abhängigkeit zwischen ,der.Sollwertspannung und der resultierenden Eingangsgröße U des Verstärkers V. Die etwa gewünschte Abhängigkeit dieser beiden Größen zeigt Figur 2. Die dargestellte Abhängigkeit läßt sich durch zwei zusätzliche Gegekopplungezweige erreichen, von denen jeder die Reihenschaltung einer 'Diode n2 bzw. n3 und eines Widerstandes r6 bzw. r7 enthält: Die Verbindungspunkte der Widerstände mit den zugeordneten Dioden sind über je einen Widerstand r8 bzw. r9 an Klemmen Pl bzw. P2 angeschlossen, an die unterschiedlich große positive Potentiale gelegt werden. Die Größe dieser Potentiale bestimmt die Knickpunkte der in Figur 2 dargestellten Abhängigkeit: Die Steigung zwischen zwei solchen Knickpunkten, dh: also der wirksame Verstärkungefaktor der Anordnung, ist durch die Größe der Widerstände r6 bzw. r7 festgelegt.

Claims (5)

1. P a t e n t a n a p r ü c h e: 1. Anordnung zur Steuerung der Helligkeit an Lampen, die über antiparallel geschaltete Thyristoren an eine Wechselapannungequelhe angeschlossen sind, mit einem Regler, der die Phasenlage der den Thyristoren periodisch zugeführten Zündimpulee bezogen auf die Nulldurchgänge der Speisewechselspannung abhängig von dem Vergleich einer durch Mischung mehrerer Steuergrößen gebildeten Sollwertgröße mit einer von dar lampenspannung abhängigen Istwertgröße-steuert nach Patent . .. ... (Patentanmeldung S 88 622 YIIIc/21fPLA 63/1823), dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwertgröße von einem an sich bekannten, mit Transistoren arbeitenden Mischverstärker geliefert wird, dem die Steuergrößen über Widerstände entkoppelt .zugeführt werden, daß der Mischverstärker einen Gegenkopplungezweig mit einem ohmschen Widerstand- aufweist und daß wenigstens einem Teil dieses Widerstandes ein-Schwellwertglied, insbesondere !eine Zenerdiode, parallel geschaltet ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zenerdiode dem gesamten Gegenkopplungozweig parallel liegt: 3.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem gesamten Gegenkopplungazweig mindestens ein Zweig, bestehend aus der Reihenschaltung eines Widerstandes und einer Diode geschaltet ist, daß die Diode so gepolt und der Verbindungspunkt von Diode und Widerstand über einen weiteren Widerstand an ein solches Hilfepotential gelegt ist, daß der mit der Diode in Reihe- liegerade Widerstand im.
4. Gegenkopplungskreis wirksam wird sobald die Summe der dem Verstärker zugeführten Steuergrößen einen bestimmten Wert überschreitet: Anordnung nach Anspruch-3 mit mehreren parallel geschalteten Zweigen,bestehend aus je einem Widerstand und je einer Diode, dadurch gekennzeichnet, daß .die Werte der Widerstände und die Hilfspotentiale so gestaffelt sind, daß der Verstärkungsgrad mit zunehmender Summe der Eingangsgrößen abnimmt:
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertspannung: der Zenerdiode so bemessen ist, daß sie einen nennenswerten Strom erst führen kann, wenn über die Dioden aller Parallelzweige Strom fließt.