DE3221873C2 - Verfahren und Anordnung zur Reduzierung des Energieverbrauchs einer Bühnenstellanlage - Google Patents

Abstract

Ziel der Erfindung ist es, den Energieverbrauch einer Bühnenstellanlage möglichst ohne Beeinträchtigung der szenischen Qualität zu senken; insbesondere soll sich die Energieaufnahme unter der durch einen Maximumtarif gesetzten Grenze halten. Die Erfindung sieht hierzu eine gleichförmige Reduzierung der Sollwerte aller Scheinwerfer bei Überschreiten bestimmter Leistungsgrenzwerte vor; die Änderungsgeschwindigkeit des Reduzierfaktors berücksichtigt dabei die Adaptionszeit des menschlichen Auges, so daß die Änderung des Beleuchtungsniveaus für die Zuschauer praktisch nicht wahrnehmbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung des Energieverbrauchs einer Bühnenstellanlage mit η Scheinwerfern, von denen jeder über ein eigenes Stellglied abhängig von einem zugehörigen Sollwert steuerbar ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Rechnergesteuerte Bühnenstellanlagen, bei denen je nach Anlagentyp mit Hardwareschaltungen, Mikroprozessoren oder mit Prozeßrechnern das Bühnenlicht gesteuert wird, sind bekannt, vgl. »Elektrodienst«, Bd. 22, 1980, S. 18-19; »Siemens-Zeitschrift«, Bd.46, 1972, S.7i-77undS.41O-415.

Die Spitzenleistung einer großen Bühnenstellanlage liegt mit einigen hundert Kilowatt recht hoch. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Leistungsaufnahme möglichst ohne Beeinträchtigung der szenischen Qualität zu reduzieren; insbesondere soll die Leistungsaufnahme auf einen derartigen Maximalwert begrenzt werden, daß der im Rahmen eines Maximumtarifes mit einem Energieversorgungsunternehmen vereinbarte Energiegrenzwert nicht überschritten wird.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Verfaiiren der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Das Lösungsprinzip beruht auf der Tatsache, daß das menschliche Auge bei Veränderung der Intensität einer Beleuchtung eine Adaptionszeit benötigt, um seine volle Sehtüchtigkeit bei dem neuen Beleuchtungsniveau wieder zu erreichen. Diese Adaptionszeit ist bei Dunkeladaption — also beim Übergang von Hell auf Dunkel — verhältnismäßig groß, jedenfalls viel größer als bei dem umgekehrten Vorgang der Helladaption. Die beispielsweise mit einer Dunkeladaption verbundene Zunahme der Augenempfindlichkeit hat zur Folge, daß das wahrgenommene Bild — innerhalb bestimmter Grenzen der Beleuchtungsintensität — nach der Adaption genauso gut wahrgenommen wird wie vorher. Diesen Sachverhalt macht sich die Erfindung zunutze, indem sie bei Überschreitung eines bestimmten Leistungswertes der gesamten Bühnenstellanlage für eine gleichförmige, genügend langsame Absenkung des Beleuchtungsniveaus sorgt.

Da die Adaptionsgeschwindigkeit des Auges bei Helladaption wesentlich größer ist als bei Dunkeladaption, können die Änderungsgeschwindigkeiten des Reduzierfaktors entsprechend unterschiedlich gewählt werden; im Interesse der Vereinfachung ist es jedoch zweckmäßig, die kritischere kleinere Änderungsgeschwindigkeit für beide Fälle vorzusehen.

Durch die Erfindung wird eine durch das Auge praktisch nicht wahrnehmbare Kompression des Beleuch-

tungsniveaus und damit eine entsprechende Reduzierung des Energieverbrauchs herbeigeführt Der Effekt ist dabei umso größer, je kleiner der Untergrenzwert χ des Reduzierfaktors Fist und je niedriger der Leistungsgrenzwert Pc gewählt wird, oberhalb dessen die Erfindung eingreift. Im Interesse ausreichend großer Intesitätsspielräume wird man jedoch den die maximale Kompression bestimmenden Untergrenzwert χ nicht niedriger als etwa 0,7 bis 0,8 wählen. Auch wird es meist sinnvoll sein, die Kompression erst oberhalb eines Leistungsgrenzwertes einsetzen zu lassen, der etwa bei 0,8 der mittleren Leistungsaufnahme der Bühnenstellanlage liegt. Bei wesentlich kleinerem Leistungsgrenzwert ist zwar eine größere Leis'.ungseinsparung möglich, jedoch müßte dann eine sichtbare Qualitätseinbuße der Lichtstimmung in Kauf genommen werden.

Bei entsprechend großem Sollwert kann jedoch auch bei der Erfindung die Energieaufnahme trotz Kompression einen, z. B. durch einen Maximumtarif bestimmten Grenzwert überschreiten. Dies läßt sich gemäß der in Anspruch 4 gekennzeichneten Weiterbildung der Erfindung mit Hilfe eines überlagerten Regelkreises vermeiden, durch den die Leistung auf einen vorgegebenen Leistungsmaximalwert Pm begrenzt wird. Als Stellgröße kann dabei ebenfalls der Reduzierfaktor F dienen, wobei allerdings der Untergrenzwert χ gleich Null gesetzt ist, so daß eine volle Ausregelng möglich ist. Auch ist es in diesem Fall zweckmäßig, die Änderungsgeschwindigkeit des Reduzierfaktors wesentlich größer als die Adaptionszeit des menschlichen Auges zu wähen, um ein entsprechend schnelles Eingreifen des Regelkreises zu ermöglichen.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich besonders einfach mit einem Rechner verwirklichen, zumal in letzter Zeit Bühnenstellanlagen ohnehin mit Rechnern zur periodischen Ermittlung der Sollwerte der einzelnen Scheinwerfer verwendet werden. In diesem Fall brauchen lediglich die Änderungsgeschwindigkeiten des Reduzierfaktors für die beiden Änderungsrichtungen, sein Untergrenzwert sowie der Leistungsgrenzwert und der Leistungsmaximalwert gespeichert zu werden. Diese Werte werden dann periodisch abgerufen und unter Berücksichtigung der zuvor erläuterten Abhängigkeiten zur Bildung des jeweils gültigen Reduzierfaktors ausgewertet, mit dem dann die einzelnen Sollwerte der Scheinwerfer multipliziert werden.

Der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Vergleichen des Leiuungsistwertes mit dem Leistungsgrenzwert und gegebenenfalls mit dem Leistungsmaximalwert kann gleich, kleiner oder auch größer als die Umsteuerzeit gewählt werden, die zur Änderung des Reduzierfaktors von Eins auf Null nötig ist, wobei diese Zeit unter Berücksichtigung der Adaptionszeit des Auges gewählt ist. Im Interesse einer möglichst wirkungsvollen und schnellen Begrenzung des Leistungsistwertes auf den Leistungsmaximaiwert ist jedoch eine hohe Abtastfrequenz, d. h. ein kurzer Abstand zwischen den einzelnen Vergleichen des Leistungsistwertes mit dem Leistungsmaximalwert zweckmäßig. Ist eine reine Kompression ohne eine solche Begrenzung gefordert, so kann auch mit einem Abtastabstand gearbeitet werden, der gleich der Umsteuerzeit ist.

Hin Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren erläutert; es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Bühnenstellanlage,

F i g. 2 eine Übersicht über die Ausgangssignale bei den möglichen Kombinationen von Eingangssignalen an dem Steuerteil 7.

Fig. 3 die logischen Zusammenhänge zwischen Eingangs- und Ausgangsgrößen des Steuerteiles 7, und

F i g. 4 ein Beispiel für den Verlauf der Energieaufnahme einer Bühnenstellanlage mit und ohne Erfindung wobei zusätzlich die Bedingungen gemäß F i g. 2 sowie die jeweils zugehörigen Werte von Feingetragen sind.

Die η Scheinwerfer 61 bis 6 η einer Bühnenstellanlage sind über zugeordnete Stellglieder 51 b>s 5 π an ein Speisennetz 9 angeschlossen; die Intensität der Scheinwerfer ist durch die Stellglieder veränderbar und durch eigene Sollwerte bestimmt, die den einzelnen Stellgliedern über eine Weiche 4 zyklisch zugeführt werden. Zwischen der Weiche 4 und einem Sollwertspeicher 1 liegen zwei Multiplikatoren 21 und 22, mit deren Hilfe eine durch die Sollwerte des Sollwertspeichers bestimmte Szene heller oder dunkler gemacht werden kann. Hierzu dient beispielsweise ein Gruppensteiler 3, dessen Ausgangsspannung dem Multiplikator 22 zugeführt wird.

Im Multiplikator 21 werden die Sollwerte S für die Scheinwerfer nacheinander mit einem Reduzierfaktor F multipliziert, der von einem Funktionsgenerator 8 geliefert wird und der zwischen Eins und Null und umgekehrt innerhalb einer Umsteuerzeit Ta veränderbar ist. Diese Veränderung vollzieht sich dabei in Stufen, von denen jede mindestens so lang ist, wie ein Durchlauf der Sollwerte aller Scheinwerfer durch den Multiplikator 21 erfordert. Andererseits ist diese Zeit so kurz und die Stufenhöhe so klein, daß im Ergebnis die Helligkeit des gesamten Bühnenbildes praktisch stetig zu- oder abnimmt, wobei dieses wegen der geringen Geschwindigkeit der Veränderung ohnehin für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist. Der Funktionsgenerator 8 kann ein Speicher mit nachgeschaltetem Addierwerk sein, durch das ein bestimmtes, konstantes Inkrement (Stufenhöhe) dem vorherigen Ausgangswert hinzuaddiert oder von diesem subtrahiert wird.

Die Steuerbefehle erhält der Funktionsgenerator 8 von einem Steuerteil 7, das den von der Bühnenstelianlage aufgenommenen Leistungsistwert Pi periodisch mit einem Leistungsgrenzwert P<, und mit einem Leistungsmaximalwert Pm vergleicht. An den Ausgängen 71 und 72 treten dabei die in F i g. 2 dargestellten Signalkombinationen abhängig von den don angegebenen Bedingungen an den Eingängen auf. Dabei wird über einen Eingang 73 die jeweilige Größe des Reduzierfaktors F dem Steuerteil 7 gemeldet.

Für die folgende Fallbeschreibung sind die F i g. 2 und 4 besonders anschaulich: Solange der Leistungsistwert Pi größer als der Leistungsmaximalwert Pm ist (Bedingung 1), sorgt die Signalkombination an den Ausgängen 71 und 72 für eine schnelle Reduzierung des Reduzierfaktors F, wobei es keine Rolle spielt, ob F gleich, größer oder kleiner als der Untergrenzwert χ ist. Im Ergebnis stellt sich derjenige Reduzierfaktor - z. B. 0,6 - ein, der zur Begrenzung des Leistungsistwertes auf den Leistungsmaximalwert erforderlich ist. Ist dieser Zustand erreicht (Bedingung 2), stoppt die dann vorhandene Signalkombination an den Ausgängen des Steuer-

bo teiles 7 die weitere Veränderung des Reduzierfaktors F. Sinkt danach der Leistungsistwert Pi unter den Leistungsmaximaiwert Pm und liegt der Reduzierfaktor F zusätzlich unter dem Untergrenzwert χ - beispielsweise aufgrund eines vorherigen Eingreifens des Regelkrei-

hi ses - dann wird der Reduzierfaktor wieder hochgefahren, und zwar bis zum Untergrenzwert λ ( = 0,8), sofern der Leistungsistwert zwischen Pm und Pc liegt (Bedingung 4).

Sinkt dann der Leistungsistwert Pi unter Pc, (Bedingung 3), dann steigt der Reduzierfaktor F wieder bis auf 1, wenn hierbei Pi<Pc bleibt (Bedingung 7). Wird jedoch zuvor P_M> Pi> P_c„ dann wird Fgegen χ (0,8) gesteuert (Bedingung 5).

Der Untergrenzwert χ bzw. der oberste mögliche Wert 1 werden jedoch nur erreicht, wenn entweder die entsprechende Bedingung ausreichend lang besteht oder wenn der Abstand zwischen zwei Abtastungen des Leistungsistwertes und des folgenden Vergleichs entsprechend groß ist.

Die Struktur der in F i g. 2 dargestellten Logik ist in F i g. 3 mit Hilfe von Entscheidungsrauten näher veranschaulicht:

Zunächst wird der Leistungsistwert Pi mit dem Leistungsmaximalwert Pm verglichen: Solange Pi größer als Pm ist, steht an dem Rückstelleingang 72 H-Signal und am Hochlaufausgang 71 L-Signal, also die Bedingung für ein Heruntersteuern des Reduzierfaktors F. Wird dann P₁ gleich P_M, so fällt das Η-Signal an 72 weg und die Veränderung des Redazierfakiors wird gestoppt.

Ist dagegen Pi kleiner Pm, so folgt ein weiterer Vergleich mit dem Leistungsgrenzwert P_G: Ist Pi kleiner P₍-„ so tritt an dem Hochlaufausgang 71 Η-Signal auf, ohne Rücksicht darauf, wo der Reduzierfaktor im Vergleich zu dem Untergrenzwert χ vorher lag. Der Reduzierfaktor erhöht sich somit gegen den Wert Eins und wird diesen auch erreichen, sofern dabei nicht Pi den Leistungsgrenzwert Pcüberschreitet.

Ist letzteres der Fall, dann wird zusätzlich geprüft, ob der momentane Reduzierfaktor über oder unter dem Untergrenzwert χ liegt: Im ersteren Fall wird H-Signal auf den Rückstellausgang 72 und im zweiten Fall H-Signalaufden Hochlaufausgang 71 gegeben.

In Fig. 4 ist der Verlauf des Leistungsistwertes Pi abhängig von der Zeit und zusätzlich — gestrichelt der fiktive Verlauf der Gesamtleistung ohne Eingreifen der Erfindung dargestellt: Die schraffierte Fläche zwisehen den beiden Kurvenzügen ist somit ein Maß für die eingesparte Energie.

Auf der Zeitachse sind ferner die Abtastzeitpunkte für Pi markiert, die bei Pi< Pm maßgebend sind. Zusätzlich sind unter der Zeitachse die jeweiligen Bedingungen mit den Bezeichnungen nach Fig.2 eingetragen: So ist ersichtlich, daß in dem Abschnitt B i/2 der Leistungsistwert auf den Wert von Pm begrenzt wird, wobei die Regelung mit sehr kleiner Zeitkonstante (höhere Abtastfrequenz) eingreift.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Reduzierung des Energieverbrauchs einer Bühnenstelianlage mit η Scheinwerfern (61 bis Sn), von denen jeder über ein eigenes Stellglied (51 bis 5n) abhängig von einem zugehörigen Sollwert steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwerte (S) der Scheinwerfer (61 bis %n) mit demselben Reduzierfaktor (F) multipliziert werden, der sich zwischen dem Wert 1 und einem Untergrenzwert (x) mit einer vorgegebenen, die Adaptionsgeschwindigkeit des menschlichen Auges berücksichtigenden Geschwindigkeit ändert, und zwar abhängig vom Ergebnis des Vergleichs des periodisch abgetasteten Leistungsistwertes (Pi) der Anlage oder eines Teiles davon mit einem Leistungsgrenzwert (Pc), wobei der Reduzierfaktor (F) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastzeitpunkten gegen den Untergrenzwert (x) läuft, wenn der Leistungsistwert (Pi) im Abtastzeitpunkt größer als der Leistungsgrenzwert (Pc) ist, und der Reduzierfaktor (F) gegen 1 läuft, wenn der Leisiungsistwert kleiner als der Leistungsgrenzwert (Pc) ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungsgeschwindigkeit des Reduzierfaktors (F) in beiden Richtungen gleich und unter Berücksichtigung der Adaptionszeit des menschlichen Auges bei Dunkeladaption gewählt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- jo zeichnet, daß die Änderungsgeschwindigkeit bei abnehmendem Reduzierfaktor (F) kleiner als bei zunehmendem Reduzierfaktor ist, wobei im erstercn Fall die Adaptionszeit des menschlichen Auges bei Dunkeladaption und im zweiten Fall die bei Helladaption maßgebend ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Begrenzung des Leistungsistwertes (Pi) auf einen vorgegebenen Leistungsmaximalwert (Pm) mit Hilfe eines Überlagerten Regelkreises, der periodisch den Leistungsistweri (Pi) mit dem Leistungsmaximalwert (Pm) vergleicht und davon abhängig eine Stellgröße liefert, mit der der Sollwert (Spalier Scheinwerfer multipliziert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Eingreifen des Regelkreises der Reduzierfaktor (F) mit einem Untergrenzwert (x) gleich Null als Stellgröße dient.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Änderungsgeschwindigkeit des Reduzierfaktors, die wesentlich größer als die Adaptionszeit des menschlichen Auges ist.

7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche I bis 3, gekennzeichnet durch einen Steuerteil (7), der den Leistungsistwert (Pi) mit dem Leistungsgrenzwert (Pc) vergleicht und davon abhängig einen Funktionsgenerator (8) steuert, der den Reduzierfaktor (F) an einen Multiplikator (21) liefert.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sieuerteil (7) den Leistungsistwert (Pi) zusätzlich periodisch mit einem Leistungsmaximalwert (Pm) vergleicht und davon abhängig den Untergrenzwert (x) des Reduzierfaktors (F) gleich μ Null setzt und die Änderungsgesehwindigkcit des Redu/.ierfaktors erhöht, solange der Leistungsistwert (7⁵^ größer als der Leistungsmaximalwert (Pm)

9. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Rechner zur Multiplikation der Sollwerte der Scheinwerfer mit dem Reduzierfaktor (F), dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungsgeschwindigkeiten des Reduzierfaktors in beiden Richtungen, sein Untergrenzwert (x) sowie der Leistungsgrenzwert (Pc) und der Leistungsmaximalwert (Pm) gespeichert sind, von dem Rechner periodisch abgerufen und zur Bildung des jeweils gültigen Reduzierfaktors (F) herangezogen werden.