DE68916924T2

DE68916924T2 - Elektrische Beleuchtung mit Leistungssteuerungen.

Info

Publication number: DE68916924T2
Application number: DE1989616924
Authority: DE
Inventors: David Ronald Bertenshaw; Richard Williamson; John Wright
Original assignee: Strand Lighting Ltd
Current assignee: Strand Lighting Ltd
Priority date: 1988-12-20
Filing date: 1989-12-15
Publication date: 1994-11-03
Anticipated expiration: 2009-12-16
Also published as: DE68916924D1; CA1334299C; GB2226431A; EP0375289A2; GB8829651D0; GB2226431B; AU4701289A; EP0375289A3; EP0375289B1

Description

Die Erfindung betrifft elektrische Leistungssteuerungen, die in einem Wechselstromkreis dazu verwendet werden, eine Lichtlast zu steuern, und die insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, einen steuerbaren Schalter verwenden, der so betrieben wird, daß er während Teilen von Halbzyklen der Versorgungswechselspannung leitet. Die Erfindung betrifft spezieller, jedoch nicht ausschließlich, Beleuchtungsschaltungen mit Beleuchtungskörpern für Bühnen-, Fernsehstudio- oder Filmstudio-Beleuchtung.
Eine elektrische Wolframdrahtlampe arbeitet im wesentlichen als schwarzer Strahler, und demgemäß hängen die spektralen Eigenschaften der Lampe von der Temperatur des Drahts und damit von der angelegten Effektivspannung ab. Lampen für Beleuchtungskörper sind typischerweise so beschaffen, daß sie eine Farbtemperatur von 3200 K aufweisen, wenn sie mit ihrer Nennspannung betrieben werden. Eine Schwierigkeit tritt insbesondere in großen Studios oder Auditoren dadurch auf, daß ein großer Teil der Beleuchtungssteuerungsvorrichtung ziemlich weit von den Beleuchtungskörpern entfernt sein muß, was lange Kabelverlegungen zu den Beleuchtungskörpern erfordert. Selbst wenn ein geeignet bemessenes Kabel verwendet wird, ist es nicht unüblich, daß in einem 240-V-System ein Spannungsabfall von 5 oder sogar 10 Volt entlang des Kabels auftritt, was am Beleuchtungskörper zu einer Spannung von 235 oder sogar 230 Volt, einer Verringerung der Lichtstärke auf 93 % oder sogar 88 % der Sollstärke und zu einer unerwünscht niedrigen Farbtemperatur von 3177 K oder sogar 3150 K führt.
In Farbfernsehstudios wird vom Kameramann viel Sorgfalt darauf verwendet, die Kamera so einzustellen, daß ein gutes Farbgleichgewicht zwischen den Farbkomponentensignalen der Kamera erzielt wird, insbesondere um eine zufriedenstellende Wiedergabe von Hauttönungen zu gewährleisten. Das Farbgleichgewicht wird von der Farbtemperatur der Beleuchtung beeinflußt, und demgemäß bereiten verschiedene Farbtemperaturen, die von Spannungsverringerungen in den Kabeln herrühren, dem Kameramann Schwierigkeiten beim Beibehalten eines guten Farbgleichgewichts.
Als Versuch zum Überwinden dieses Problems wurde es bekannt, für die Beleuchtungskörper Kabel zu verwenden, die einen höheren als üblichen Nennwert aufweisen. Kabel mit hohem Nennwert sind teuer und nehmen mehr Raum ein.
Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Überwinden der vorstehend genannten Schwierigkeiten bei Beleuchtungsschaltungen zum Anschließen von Spannungsversorgungen an Lichtlasten, und sie verfügt über eine Leistungssteuerung und eine Einrichtung zum Anschließen der Lichtlast an die Spannungsversorgung über eine Einrichtung, die eine Belastung für die Spannung darstellt.
So ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung eine Einrichtung zum Abspeichern von Werten, die mit dem Widerstand (Rc) des Versorgungswegs zur Last in Beziehung stehen, eine Einrichtung zum Messen des in der Anschlußeinrichtung zur Lichtlast fließenden Stroms und eine Berechnungseinrichtung aufweist, die auf den gemessenen Strom und die abgespeicherten Werte hin so arbeitet, daß sie eine Effektivspannung ausgibt, die um einen Betrag größer als die gewünschte Effektivspannung an der Lichtlast ist, der für eine Kompensation des Spannungsabfalls an der Anschlußeinrichtung sorgt.
Bei einem Ausführungsbeispiel stützt sich die Stromabhängigkeit der Kompensation direkt auf den gemessenen Strom. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel stützt sich die Stromabhängigkeit auf einen Voraussagewert für die Last und auf eine vorausgesagte Spannung an der Last, um einen vorausgesagten Strom durch die Last zu erhalten, und der Voraussagewert für die Last wird progressiv abhängig vom vorausgesagten Strom und vom gemessenen Strom korrigiert.
Es folgt nun beispielhaft eine Beschreibung für ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung und zugehörige Modifizierungen, und zwar unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Beleuchtungssystems ist;
Fig. 2 eine Ersatzleistungsschaltung für jeden Dimmerkanal ist;
Fig. 3 ein Blockdiagramm für einen der Dimmerprozessoren in Fig. 1 ist;
Fig. 4A und 4B Flußdiagramme von Prozessen sind, wie sie vom Dimmerprozessor in Fig. 3 ausgeführt werden;
Fig. 5 ein Blockdiagramm einer der Dimmereinheiten in Fig. 1 ist;
Fig. 6 ein Blockdiagramm einer modifizierten Dimmerprozesses 30 ist;
Fig. 7 ein Flußdiagramm von Prozessen ist, wie sie vom Dimmerprozessor in Fig. 6 ausgeführt werden;
Fig. 8 ein Spannungs/Zeit-Diagramm eines Halbzyklus der Netzspannung ist;
Fig. 9 ein Blockdiagramm des Netzspannungskompensations- Prozessors in Fig. 1 ist; und
Fig. 10 ein Flußdiagramm des Prozesses ist, wie er vom Netzspannungskompensations-Prozessor in Fig. 9 ausgeführt wird.
Wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 erkennbar, ist dort ein Beleuchtungssteuerungssystem dargestellt, das eine Beleuchtungssteuerungskonsole 10 mit einer gemeinsamen Prozessoreinheit 12, einem Dateneingabeterminal 14 und einer Bank mit Auf-/Abblendreglern 16 für jeweilige Dimmer aufweist. Die gemeinsame Prozessoreinheit 12 sendet Daten an einen oder mehrere Dimmerprozessoren 18, von denen der Einfachheit halber zwei dargestellt sind. Jeder Dimmerprozessor steuert einen oder mehrere Dimmer 20, wobei für jeden Dimmerprozessor 18 zwei dargestellt sind. Jeder Dimmer 20 ist über eine Netzspannungsversorgung L-N in Reihe mit einer Last 22 geschaltet und einem jeweiligen Stromsensor 24 zugeordnet.
Wie es unter Bezugnahme auf Fig. 2 erkennbar ist, ist dort eine Ersatzleistungsschaltung für jeden Dimmerkanal dargestellt. Vom Netz L-N wird einem steuerbaren Schalter wie einem Thyristor 26 eine Effektivspannung Vi zugeführt, wobei der Schalter im Verlauf jedes Netzspannungshalbzyklus geöffnet wird und er am Ende des Zyklus schließt, wodurch eine geschaltete Ausgangseffektivspannung Vs erzeugt wird. Am Thyristor 26 entsteht ein stromunabhängiger Abfall Vd der Effektivspannung. Der Thyristor 26 und die ihm zugeordneten Dimmerkomponenten wie eine Filterdrossel wirken auch als Widerstand, wie mit Rd gekennzeichnet, an dem ein Abfall IoRd der Effektivspannung auftritt, wobei Io der Effektivwert des Ausgangsstroms ist. Das Anschlußkabel für die Schaltung wirkt ebenfalls als Widerstand, wie durch Rc gekennzeichnet, an dem ein Abfall IoRc der Effektivspannung auftritt. Es ist daher erkennbar, daß die Effektivspannung V1 an der Last 22 die folgende ist:
V1 = Vs - Vd, Io (Rd + Rd),
und daß Vs eine Funktion der Versorgungsspannung und der Leitperiode in jedem Halbzyklus des Schalters 26 ist.
Wie es unter Bezugnahme auf Fig. 3 erkennbar ist, ist dort ein Blockdiagramm eines der Dimmerprozessoren 18 dargestellt. Der Prozessor beinhaltet einen Eingabe/Ausgabe-Port 28, der digitale Signale C1, C2 empfängt, die die Einstellungen für die gewünschten Pegel der jeweiligen Dimmerkanäle 1 und 2 repräsentieren. Die Signale C für alle Dimmerkanäle können vom Prozessor der Steuerungskonsole als Signale in Zeitmultiplex oder als Signale übertragen werden, die Adressen der jeweiligen Kanäle zugeordnet sind, und zwar alle über eine einzige Leitung. Alternativ können die Steuersignale C als digitale oder analoge Signale auf getrennten Leitungen übertragen werden. Der Eingangsport empfängt auch Ausgangsstromsignale Io1, Io2 von den jeweiligen Dimmern 22, und er liefert Zeitsteuersignale T1, T2 an die jeweiligen Dimmer.
Der Dimmerprozessor 18 beinhaltet auch einen Mikroprozessor 30, einen Programm-ROM 32 und einen RAM, der verschiedene Tabellen und verschiedene Werte abspeichert. Für jeden Dimmerkanal existiert eine Nachschlagetabelle 34, die Last- Effektivspannungen V1 mit Steuerwerten C verknüpft (der Einfachheit halber ist nur eine Tabelle 34 dargestellt). Im allgemeinen ist für alle von einem jeweiligen Dimmerprozessor gesteuerten Dimmerkanäle folgendes vorhanden: (a) eine Nachschlagetabelle 36, die vorausgesagte Effektivströme Ip' mit Last-Effektivspannungen V1 für eine Wolframdrahtlast mit vorgegebenem Sollwert, z. B. 1 kW, verknüpft; und (b) eine Nachschlagetabelle 38, die Thyristerleitwinkel A mit geschalteten Ausgangseffektivspannungen Vs verknüpft. Im allgemeinen speichert der RAM für alle Dimmerkanäle einen Wert f für die Netzfrequenz ab, und für jeden Dimmerkanal speichert er Widerstandswerte Rd, Rc sowie den obengenannten statischen Spannungsabfall Vd am Thyristor ab, wie auch den Wert W für die Leistung der jeweiligen Last 22.
Für jeden Dimmerkanal führt der Dimmerprozessor 18 zwei Prozesse aus, wie sie in den Fig. 4A und 4B dargestellt sind. Fig. 4A zeigt einen Steuerungsablauf zum Empfangen des Steuersignals C und zum Ausgeben des Zeitsteuerwerts T. In einem Schritt 40 wird der Wert von C am E/A-Port 28 in Empfang genommen. In einem Schritt 42 wird die Tabelle 34 dazu verwendet, die für den Wert C zu liefernde Last-Effektivspannung V1 nachzuschlagen. In einem Schritt 44 wird die Tabelle 36 dazu verwendet, einen Effektivstrom Ip' nachzuschlagen, der der Voraussage nach schließen würde, wenn die Last eine Wolframdrahtlampe von 1 kW wäre. In einem Schritt 46 wird der Wert Ip' mit dem Faktor W, der der aktuell abgespeicherte Wert für die Leistung der Last (in kW) ist, skaliert, um den abgeschätzten Strom Ip für die Last zu erhalten. In einem Schritt 48 wird die erforderliche geschaltete Effektivausgangsspannung Vs unter Verwendung der vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 genannten Gleichung sowie der abgespeicherten Werte für Rd, Rc und Vd berechnet. In einem Schritt 50 wird die Tabelle 38 dazu verwendet, den Zündwinkel A nachzuschlagen, der dazu erforderlich ist, daß sich die berechnete geschaltete Spannung Vs ergibt. In einem Schritt 52 wird der Zündzeitpunkt T nach dem Start einer Halbwelle aus der Gleichung T = A/(2 π f) unter Verwendung des abgespeicherten Werts von f berechnet. In einem Schritt 54 wird der berechnete Wert T über den E/A-Port 28 an den jeweiligen Dimmer 22 geliefert. Dann wird der Prozeß wiederholt.
Fig. 4B zeigt einen Rückkopplungsprozeß, wie er vom Dimmerprozessor 18 ausgeführt wird. In einem Schritt 56 wird der Wert Io des gemessenen Ausgangsstroms am E/A-Port 28 in Empfang genommen. Dann wird in einem Schritt 58 ermittelt, ob der gemessene Strom Io dem im Prozeß von Fig. 4A verwendeten vorausgesagten Strom Ip entspricht. Wenn dies der Fall ist, kehrt der Prozeß von Fig. 4B zum Anfang zurück. Wenn jedoch Ungleichheit besteht, wird der abgespeicherte Lastwert W in einem Schritt 60 um einen Betrag erhöht, der proportional zur Differenz zwischen dem gemessenen Laststrom Io und dem vorausgesagten Laststrom Ip ist. Dann kehrt der Prozeß zum Anfang zurück.
Es wird nun auf Fig. 5 Bezug genommen, die einen der Dimmer 20 veranschaulicht. Ein Paar Thyristoren 62', 62'' sind an die parallel in die Spannungsleitung zwischen der Netzspannungsversorgung und der Last geschaltet. Eine Drossel 64 ist zum Filtern vorhanden, und ein Stromsensor 66, z. B. in Form einer Spule mit mehreren Wicklungen ist auf der Lastseite der Thyristoren angeordnet, und er liefert ein Analogsignal proportional zum Laststrom. Der Dimmer beinhaltet auch eine Schaltung 68 mit einem Analog/Digital-Umsetzer 70, um das gemessene Stromsignal in einen digitalen Wert Io umzusetzen, und ein Register 72 zum Abspeichern der gemessenen Stromstärke. Ein Eingabe/Ausgabe-Port 74 ist vorhanden, um dem Dimmerprozessor 18 die gemessene Stromstärke Io zuzuführen und um vom Dimmerprozessor 18 den Zündzeitpunktwert T in Form eines 10-Bit-Datenwerts zu erhalten, der an ein Zeitsteuerregister 76 weitergeleitet wird. Die Schaltung 68 beinhaltet auch einen durch einen Kristall 80 gesteuerten 10-Bit-Zeitsignalgenerator 78. Der Zeitsignalgenerator 78 wird von einem Nulldurchgangssignal rückgesetzt, das von einem mit der Netzleitung verbundenen Nulldurchgangsdetektor 82 geliefert wird. Das Rücksetzen erfolgt zu Beginn jeder Halbwelle der Netzspannung. Die Ausgangssignale des Zeitsignalgenerators 78 und des Zeitsteuerregister 76 werden durch einen Komparator 84 miteinander verglichen, und wenn das Ausgangssignal des Zeitsignalgenerators so weit angewachsen ist, daß es dem Inhalt des Zeitsteuerregisters 76 entspricht, wird an eine Ansteuerschaltung 86 ein Signal ausgegeben, das den Gates der Thyristoren 62', 62'' geeignete Impulse in solcher Weise zuführt, daß der zugehörigen Thyristor für den Rest der Halbwelle leitet.
Aus dem Vorstehenden ist erkennbar, daß der jeweilige Dimmerprozessor für jeden Dimmerkanal eine Umsetzung vom Steuerwert C in den Zündzeitpunkt T vornimmt, wobei er die gewünschte Dimmerübertragungsfunktion (Tabelle 34) und den Spannungsabfall in der Schaltung berücksichtigt. Der Spannungsabfall wird auf Grundlage eines vorausgesagten Stroms berechnet, um starke Kompensationsfehler aufgrund von Übertragungsverzögerungen und Verarbeitungsverzögerungen zu verhindern, wenn sich der Steuerwert C schnell ändert. Wenn z. B. der Steuerwert C plötzlich vom Minimal- auf den Maximalwert erhöht wird, fließt anfangs ein höherer Strom als der Stationärzustandsstrom durch die Lichtlast, und zwar bis die Stationärzustandstemperatur und der Stationärzustandswiderstand des Lampendrahts erreicht sind. Wenn die Werte des Spannungsabfalls aus dem gemessenen Strom statt aus dem "vorausgesagten" Strom bestimmt würden, würde eine Unterkompensation für den Spannungsabfall im Kreis vorliegen, bis die hohe Übergangsstromstärke gemessen, übertragen und verarbeitet wäre. Wenn der hohe Übergangsstrom einmal gemessen und verarbeitet wäre, käme es zu einer Überkompensation, da zu diesem Zeitpunkt der Übergang beendet wäre und der Stationärzustand erreicht wäre. Unter Verwendung eines aus der Drahtcharakteristik (Tabelle 36) und der abgespeicherten Last bestimmten "vorausgesagten" Stroms werden die Kompensationsfehler bei Übergängen verringert, und durch Einstellen des abgespeicherten Lastwerts (Fig. 4B) wird Stationärzustandskompensation in korrekter Weise erzielt.
Es ist möglich, daß bei manchen Anwendungen die vorstehend beschriebenen Kompensationsfehler minimiert und hingenommen werden können. In diesem Fall kann ein vereinfachtes System verwendet werden, bei dem der Dimmerprozessor so modifiziert wird, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, und er einen einzelnen Prozeß ausführt, wie in Fig. 7 dargestellt, anstatt der in den Fig. 4A und 4B dargestellten zwei Prozesse. Der Dimmerprozessor von Fig. 6 ist dem von Fig. 3 ähnlich, mit der Ausnahme, daß keine Tabelle 36 vorhanden ist, die die Last-Effektivspannung V1 mit dem vorausgesagten Strom Ip' verknüpft, und daß keine Variable W gespeichert wird. Der Prozeß von Fig. 7 ist dem von Fig. 4A ähnlich, mit der Ausnahme, daß Schritte 44 und 46 durch den einzelnen Schritt 45 ersetzt sind, gemäß dem der gemessene Laststrom Io am E/A- Port 28 in Empfang genommen wird, und daß der Schritt 48 so modifiziert ist, wie im Schritt 48' dargestellt, um den Spannungsabfall am Dimmer und die Kabelwiderstände Rd, Rc direkt aus dem gemessenen Laststrom Io zu bestimmen, so daß die gewünschte geschaltete Ausgangs-Effektivspannung Vs aus der folgenden Gleichung bestimmt wird:
Vs = V1 + Vd + Io(Rd + Rc).
Es ist erkennbar, daß die Eingangsversorgungsspannung größer als die Sollspannung sein muß, um es dem System zu ermöglichen, Spannungsabfälle zu kompensieren und dazu in der Lage zu sein, die Nennspannung von z. B. 240 V zu liefern. Dies wird dadurch erzielt, daß die Leistung über einen Spartransformator zugeführt wird, der die Versorgungsspannung von z. B. nominal 240 V auf 264 V hochsetzt, oder unter Verwendung einer speziellen Hochspannungs-Netzversorgung von z. B. 264 V.
Vorstehend wurden Steuervorgänge für das Dimmersystem beschrieben, jedoch ist erkennbar, daß das System zunächst initialisiert werden muß, um die gemeinsamen Tabelle 36, 38, die gemeinsame Variable f, die Tabelle 34 für jeden Dimmer und die Variablen Rc, Rd, Vd für jeden Dimmer sowie den Anfangslastwert W für jeden Dimmer einzustellen. Die Tabellen 34 bis 38 können in einem nichtflüchtigen Speicher abgespeichert sein, der jedem Dimmerprozessor 18 zugeordnet ist. Alternativ können sie in einem nichtflüchtigen Speicher abgespeichert sein, der dem gemeinsamen Prozessor 12 zugeordnet ist, und sie können in einem Initialisierungsprozeß in die Dimmerprozessoren übertragen werden. In diesem Fall kann die für jeden Dimmer zu verwendende Dimmerübertragungsfunktion-Tabelle 34 unter Verwendung des Anschlusses 14 aus einem Satz verschiedener Tabellen beliebig ausgewählt werden, die z. B. für eine quadratische Übertragungsfunktion, eine lineare Funktion, eine konstante Funktion oder eine speziell programmierte Funktion sorgen. Der Netzfrequenzwert f kann vom Dimmerprozessor 18 oder einem Netzspannungsprozessor 88 (Fig. 1) gemessen werden, der an die Netzversorgung L-N angeschlossen ist und den E/A-Port 28 der Dimmerprozessoren die Frequenz f entweder nur während des Initialisierungsprozesses oder wiederholt während des Betriebs des Systems zuführt. Die Werte Rc, Rd, Vd und W für jeden Kanal können vom Terminal eingegeben werden, wenn das System einmal in Betrieb genommen ist, und sie können im nichtflüchtigen Speicher abgespeichert werden, wie er dem gemeinsamen Prozessor 12 zugeordnet ist, und dann können sie jedesmal dann in die Dimmerprozessoren 18 übertragen werden, wenn das System initialisiert wird. Alternativ können diese Werte dann an die Dimmerprozessoren gesendet werden, wenn das System in Betrieb genommen wird, und sie werden im nichtflüchtigen Speicher abgespeichert, wie er den Dimmerprozessoren zugeordnet ist.
Beim vorstehend beschriebenen System wurde angenommen, daß die Tabelle 38, die die gewünschte Ausgangseffektivspannung Vs mit dem erforderlichen Zündwinkel A verknüpft, eine unveränderliche Tabelle ist. Bei einer Modifizierung kann, um für eine Kompensation von Schwankungen der Netzeffektivspannung zu sorgen, die als Adresse für die Tabelle 38 verwendete Spannung Vs durch einen Faktor Vr/Vm skaliert werden, wobei Vr die Sollnetzeffektivspannung ist und Vm der Meßwert der aktuellen Netzeffektivspannung ist. Während dies für verschiedene Anwendungen zufriedenstellend sein kann, ist ersichtlich, daß andere Störungen in der Netzversorgung Änderungen im erforderlichen Zündwinkel A hervorrufen, um eine gewünschte geschaltete Ausgangseffektivspannung Vs zu ergeben.
Wie unter Bezugnahme auf Fig. 8 erkennbar, ist dort eine Nenn-Netzhalbwelle mit der Bezugszahl 90 versehen, wobei es sich um eine mit perfekter Sinusform handelt, mit einem Spitzenwert, der das 2-fache der Nenneffektivspannung ist. In der Praxis treten jedoch im Netzsignalverlauf verschiedene Fehler auf. Erstens kann die Spannung allgemein niedrig sein, wie durch eine Kurve 92 dargestellt, oder sogar hoch. Zweitens kann der Spitzenwert der Welle aufgrund von Sättigungseffekten in den Transformatoren des Versorgungsnetzwerks verringert sein, wie in der Kurve 94 gezeigt. Ferner sind in einem Theater oder einem Fernseh- oder Filmstudio viele dimmergesteuerte Lasten in Verwendung, wodurch der Netzversorgung eine zunehmend größere Last auferlegt werden kann, wenn der Netzhalbzyklus fortschreitet, was die Versorgungsspannung mit dem Fortschreiten des Halbzyklus herunterzieht, wie durch eine Kurve 96 dargestellt. Diese verschiedenen Störungen bei der Netzversorgung beeinflussen alle die geschaltete Ausgangseffektivspannung Vs, wie sie tatsächlich für einen vorgegebenen Zündwinkel A erhalten wird. Der Netzprozessor 88 (Fig. 1) ist vorhanden, um für eine Kompensation dieser Störungen dadurch zu sorgen, daß er die Dimmerprozessoren 18 mit Daten für die Tabellen 38 (Fig. 3) versorgt, die aus einer Messung und Verarbeitung der Netzsignalform erhalten wurden, anstatt daß in den Tabellen 38 festgelegte theoretische Daten für eine Perfekte Form und Amplitude einer Netzversorgungswelle enthalten sind.
Wie unter Bezugnahme auf Fig. 9 erkennbar, erhält der Netzprozessor 88 ein Eingangssignal von der Netzspannung L, das über ein Tiefpaß-Analogfilter 98, das alle hochfrequenten Störsignale auf dem Signal beseitigt, an einen Analog/Digital-Umsetzer 100 angelegt wird, der ein digitales Spannungssignal V an einen Eingabe/Ausgabe-Port 102 für einen Prozessor 104 anlegt. Der Prozessor 104 verfügt über einen zugeordneten ROM 106 und einen RAM mit Speicherplatz für drei Tabelle 108, 110, 112 und für eine Variable f.
Der vom Prozessor 104 ausgeübte Prozeß ist in Fig. 10 dargestellt. In Schritten 114 bis 118 wird eine Variable t rückgesetzt, und der Spannungswert V wird wiederholt in einer Schleife überprüft, bis ein Nulldurchgang ermittelt wird, bei dem der Wert V im wesentlichen Null entspricht. Dann wird der Wert von V unter einer der Zeitvariablen t entsprechenden Adresse in der Tabelle 108 in einem Schritt 120 abgespeichert. Nach einer vorgegebenen Verzögerung in einem Schritt 122 wird die Zeitvariable für t in einem Schritt 124 inkrementiert. Dann wird in einem Schritt 126 ein neuer Wert für die Spannungsvariable V erfaßt, und in einem Schritt 128 wird überprüft, ob der Wert V im wesentlichen Null entspricht, was das Ende einer Halbperiode anzeigt. Wenn dies nicht der Fall ist, kehrt der Prozeß zum Schritt 120 zurück, wo der Wert für die Variable V unter einer der inkrementierten Zeitvariablen entsprechenden Adresse t in der Tabelle 108 abgespeichert wird. Daraus ist erkennbar, daß die Tabelle 108 aus den momentanen Netzspannungen über eine Halbperiode aufgebaut wird, während die Schleife mit den Schritten 120 bis 128 abläuft. Am Ende der Halbperiode wird in einem Schritt 130 die Netzfrequenz f aus der Gleichung f = 1/(2t) berechnet und im RAM abgespeichert. Dann wird in Schritten 132 bis 138 ein Schleifenprozeß für jeden Wert einer Zündwinkelvariablen A von π bis Null ausgeführt, mit einem Schritt von -π/1024. In dieser Schleife wird in einem Schritt 134 die Effektivspannung Vs über die Halbperiode aus den Spannungssignalen in der Tabelle 108 zwischen dem Zeitpunkt A/(2 π f) und dem Zeitpunkt zum Ende der Halbperiode berechnet, d. h. 1/(2f). Im Schritt 136 wird das berechnete Effektivspannungssignal Vs in der Tabelle 110 an einer Adresse abgespeichert, die dem Zündwinkel A entspricht. Daraus ist erkennbar, daß dann, wenn die Tabelle 110 einmal vollständig erstellt ist, sie die geschaltete Ausgangseffektivspannung einspeichert, die für einen beliebigen von 1024 Zündwinkeln A über die Halbperiode erhalten wird. In einem Schritt 140 führt der Prozessor 104 einen Vorgang zum Invertieren der Tabelle 110 und zum Abspeichern derselben als Tabelle 112 aus, wodurch der erforderliche Zündwinkel A für jede erforderliche geschaltete Ausgangseffektivspannung Vs nachgeschlagen werden kann. In einem Schritt 142 wird die Variable f zur Übertragung an die Dimmerprozessoren 18 an den E/A-Port 102 geliefert, und in einem Schritt 144 wird die Nachschlagetabelle 112 zur Übertragung an die Dimmerprozessoren und zur Abspeicherung als Tabelle 38 in jedem der Dimmerprozessoren (siehe Fig. 3) an den E/A-Port 102 geliefert. So ist in jedem der Dimmerprozessoren 18 statt einer theoretischen Nachschlagetabelle eine Nachschlagetabelle für ZÜndwinkel A gegenüber geschalteten Ausgangseffektivspannungen Vs abgespeichert, die durch Messen des Verlaufs des Netzsignals erzeugt wurde.
Da die Übertragung der Tabelle 112 starken Datenverkehr erfordert, kann an dem in Fig. 10 dargestellten Prozeß eine von zwei Modifizierungen vorgenommen werden. Bei einer Modifizierung wird nach dem Schritt 142 ein digitaler Tiefpaß- Filterungsprozeß an den Daten in der Tabelle 112 vor der Übertragung vorgenommen, um die Datenmenge zu verringern. Dann kann, wenn die Tabelle 38 in die Dimmerprozessoren 18 eingeschrieben sind, ein Interpolationsvorgang ausgeführt werden, um Werte für den Zündwinkel A für Spannungen Vs zu erhalten, die zwischen den übertragenen Werten liegen.
Bei der zweiten Modifizierung wird in einem Schritt 148 ein Deltaprozeß mit den Daten in der Tabelle 112 ausgeführt, so daß statt einer Übertragung des Absolutzündwinkelwerts A für jede Spannung Vs eine solche der Differenz zwischen dem Zündwinkelwert A und dem vorangehenden Zündwinkelwert A erfolgt. Dadurch müssen weniger Datenbits übertragen werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wurde ein einzelner Netzprozessor 88 für alle Dimmerprozessoren veranschaulicht. Bei einer Modifizierung zu dieser Anordnung kann, um starken Datenverkehr ausgehend vom Netzprozessor 88 zu vermeiden, die Netzsignalverarbeitung von jedem Prozessor 18 ausgeführt werden, so daß die bei der Netzsignalverarbeitung erstellte Tabelle 112 auch als Tabelle 38 für die Dimmerverarbeitung dient.
Es ist erkennbar, daß dann, wenn ein Theater oder ein Studio mit einer dreiphasigen Netzversorgung versehen ist, Differenzen zwischen den Netzsignalformen in jeder der drei Phasen bestehen. Um diesen Unterschied zu berücksichtigen, können drei Netzsignalprozesse ausgeführt werden, einer für jede Phase, und die Dimmerprozessoren können auf die geeignete Nachschlagetabelle abhängig davon Bezug nehmen, welche Phase zum Betreiben einer fraglichen Lichtlast verwendet wird.
Während das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung Leistungssteuerung durch Thyristoren verwendet, die durchgeschaltet werden und dann für den Rest einer Halbperiode eingeschaltet bleiben, ist erkennbar, daß die Erfindung auch in einem Fall anwendbar ist, bei dem abschaltbare Thyristoren verwendet werden, oder in einem Fall, bei dem impulsbreitenmodulierte Schaltvorrichtungen verwendet werden. Die Erfindung kann auch unter Verwendung eines variablen Resistors oder Transformators realisiert werden, um die der Last zugeführte Leistung zu variieren.
Es wird auf unsere ebenfalls anhängige, gleichzeitig angemeldete europäische Anmeldung mit der Nr. EP-A-0 375 288 Bezug genommen, die die Priorität der britischen Anmeldung Nr. 8829717.1 beansprucht, deren Inhalt durch Bezugnahme mit eingeschlossen wird.

Claims

1. Beleuchtungsschaltung zum Anschließen einer Spannungsversorgung (L-N) an eine Lichtlast (22), mit einer Leistungssteuerung (26) und einer Einrichtung zum Verbinden der Lichtlast mit der Spannungsversorgung über die Spannungssteuerung, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung eine Einrichtung zum Abspeichern von Werten (34, 38), die mit dem Widerstand (Rc) der Anschlußeinrichtung zur Last in Beziehung stehen, eine Einrichtung (66) zum Messen des in der Anschlußeinrichtung zur Lichtlast fließenden Stroms und eine Berechnungseinrichtung (30) aufweist, die auf den gemessenen Strom und die abgespeicherten Werte hin so arbeitet, daß sie eine Effektivspannung an den Ausgang der Steuerung (26) ausgibt, die um einen Betrag größer als die gewünschte Effektivspannung an der Lichtlast (22) ist, der für eine Kompensation des Spannungsabfalls an der Anschlußeinrichtung sorgt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung eine Einrichtung zum Abspeichern von die Lichtlast betreffenden Werten aufweist.

3. Schaltung nach Anspruch 2, und dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungssteuerung so betreibbar ist, daß sie die Ausgangsspannung abhängig von einem vorausgesagten Strom durch die Last verändert, wie er aus der gewünschten Spannung an der Last und einem Schätzwert für die Last ermittelt wurde, und daß sie so betreibbar ist, daß sie den Ausgangsstrom durch die Last mißt und den Schätzwert für die Last abhängig vom gemessenen und vorausgesagten Strom aktualisiert.

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1, 2, oder 3, und dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung einen steuerbaren Schalter zum Verbinden einer Spannungsversorgung mit der Last aufweist; und

- eine Einrichtung (86) zum Steuern des Schalters so, daß er während eines Halbzyklus der Wechselspannungsversorgung in einer Leitperiode schaltet, die kürzer als die Halbperiode ist, vorhanden ist.

5. Schaltung nach Anspruch 4, und dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung (66) zum Erzeugen eines Signals aufweist, das den durch die Last fließenden Strom anzeigt, wobei die Steuerung so betreibbar ist, daß sie die Leitperiode des Schalters erhöht, wenn der durch das Stromsignal repräsentierte Strom ansteigt.

6. Schaltung nach Anspruch 5, und dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung so betreibbar ist, daß sie ein einen gewünschten Ausgangspegel anzeigendes Signal empfängt und sie eine Einrichtung (76, 84) enthält, um aus dem gewünschten Pegelsignal und dem gemessenen Stromsignal ein modifiziertes Ausgangspegelsignal zu erzeugen, das einen Ausgangspegel angibt, der um einen vom gemessenen Strom abhängigen Beitrag größer als der gewünschte Ausgangspegel ist, wobei der Schalter abhängig vom modifizierten Ausgangspegelsignal so gesteuert wird, daß er eine geschaltete Ausgangseffektivspannung erzeugt, die sich im wesentlichen linear mit dem Laststrom ändert.

7. Schaltung nach Anspruch 5, und dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung so betreibbar ist, daß sie ein einen gewünschten Ausgangspegel anzeigendes Signal empfängt und sie eine Einrichtung zum Abspeichern eines Werts (34), der die Größe einer Last anzeigt, eine Einrichtung, die auf das Signal für den gewünschten Ausgangspegel und den abgespeicherten Lastwert anspricht, um einen Wert zu erzeugen, der einen erwarteten Strom für die Last erzeugt, eine Einrichtung zum Erzeugen, aus dem Signal für den gewünschten Ausgangspegel und dem erwarteten Stromwert, eines modifizierten Ausgangspegelsignals, das einen Ausgangspegel anzeigt, der um einen vom erwarteten Strom abhängigen Beitrag größer als der gewünschte Ausgangspegel ist, wobei der Schalter abhängig vom modifizierten Ausgangspegelsignal gesteuert wird, um eine geschaltete Ausgangseffektivspannung zu erzeugen, die sich im wesentlichen linear mit dem erwarteten Laststrom ändert, und eine Einrichtung aufweist, um den Lastwert abhängig von der Differenz zwischen dem erwarteten Wert und dem gemessenen Stromsignal einzustellen.

8. Schaltung nach Anspruch 7, bei der die Ansprechzeit der Einstelleinrichtung größer als die Periode der Wechselspannungsversorgung ist.

9. Schaltung nach Anspruch 7, bei der die Einrichtung zum Erzeugen des erwarteten Stromwerts eine Nachschlagetabelle (34) aufweist, die den Strom mit dem Ausgangspegel für eine spezielle Lichtlast von einem Standardtyp verknüpft, wobei der aus der Tabelle nachgeschlagene Strom abhängig vom abgespeicherten Lastwert skaliert wird.

10. Schaltung nach Anspruch 6, ferner mit einer Einrichtung zum Einstellen der Steigung, mit der sich die geschaltete Ausgangseffektivspannung mit dem Strom ändert.

11. Schaltung nach Anspruch 6, bei der die Einrichtung zum Erzeugen des modifizierten Ausgangspegelsignals auch so betreibbar ist, daß sie bewirkt, daß das modifizierte Ausgangspegelsignal einen Ausgangspegel repräsentiert, der um einen vorgegebenen, vom Strom unabhängigen Betrag größer als der gewünschte Ausgangspegel ist.

12. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, in Kombination mit einer Lichtlast zum Bilden eines Beleuchtungssystems.

13. Schaltung und Last nach Anspruch 12, ferner mit einer Einrichtung zum Einstellen der Steigung, mit der sich die geschaltete Ausgangseffektivspannung mit dem Strom abhängig vom Widerstand des Schaltkreises zur Lichtlast ändert.

14. Schaltung und Last nach Anspruch 13, bei der die Einrichtung zum Erzeugen des modifizierten Ausgangspegelsignals auch so betreibbar ist, daß sie bewirkt, daß das modifizierte Ausgangspegelsignal einen Ausgangspegel repräsentiert, der um einen vorgegebenen, stromunabhängigen Betrag größer als der gewünschte Ausgangspegel ist, und ferner mit einer Einrichtung zum Einstellen des vorgegebenen Betrags abhängig vom Spannungsabfall am steuerbaren Schalter bei im wesentlichen dem Strom Null.

15. Verfahren zum Steuern der Leistung, die einer Lichtlast (22) über eine Anschlußeinrichtung von einer Spannungsversorgung (L-N) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Schritte aufweist:

- Messen des durch die Lichtlast fließenden Stroms;

- Berechnen, auf den gemessenen Strom und abgespeicherte, die Lichtlast betreffende Werte sowie den Widerstand der Anschlußeinrichtung von der Spannungsversorgung zur Last hin, einer Effektivspannung, die um einen Betrag, der den Spannungsabfall entlang der Anschlußeinrichtung kompensiert, größer als die gewünschte Effektivspannung an der Last ist; und

- Liefern dieser größeren Effektivspannung an das Eingangsende der Anschlußeinrichtung.