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Beleuchtungsregelanlage für Bühnen od. dgl. Für die Regelung der Beleuchtung
in Theatern, Lichtspielhäusern und anderen Lokalen, wo es auf die Einstellung und
Veränderung der Lichtstärke einer Vielzahl von Beleuchtungseinheiten oder Gruppen
nach einem bestimmten Programm ankommt, verwendet man in neuester Zeit mit Vorteil
Transduktoren, d. h. mit Gleichstrom vormagnetisierbare Drosselspulen. Die bekannten
Eigenschaften dieser Regelorgane sind für den vorliegenden Zweck besonders geeignet.
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Andererseits sind auch Regelsysteme bekannt, bei denen die Lichtstärke
der Beleuchtungseinheiten, im folgenden kurz Lampen genannt, mittels Thyratronröhren
geregelt wird. Diese Systeme weisen jedoch einige Nachteile auf: Die Röhren haben
eine begrenzte Lebensdauer, die Speisespannung muß mit Rücksicht auf die günstigste
Anodenspannung transformiert werden, die höheren Harmonischen in der Netzspannung
machen.Dämpfungs- und Filteranordnungen erforderlich. Außerdem müssen vagabundierende
kapazitive Ströme im Gitterkreis der Röhren abgeschirmt werden. Demgegenüber ist
der Umstand, daß die Transduktoren nicht ganz trägheitslos regeln, von geringer
Bedeutung, denn die geringe Verzögerung, die durch die Stromänderung in einem induktiven
Kreis, d. h. in den Gleichstromwicklungen der Transduktoren bedingt ist, spielt
praktisch mit Rücksicht auf die Eigenträgheit der Lampen keine Rolle.
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Die Erfindung bezweckt eine Bühnenbeleuchtungsregelanlage unter Verwendung
von Transduktoren, d. h. von mit Gleichstrom vormagnetisierbaren
Drosselspulen,
so auszubilden, daß ein Beleuchtungsprogramm, das aus mehreren Akten, sogenannten
Beleuchtungsmomenten, besteht, auf einfache Weise durchgeführt werden kann.
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Die Beleuchtungsregelanlage gemäß der Erfindung besteht aus Lampenstromkreisen
mit Transduktoren zur Regelung der Helligkeit der Lampen, d. h. mit Gleichstrom
vormagnetisierten Drosselspulen mit Steuerwicklungen zur Änderung der Sättigung
des Eisenkernes der Drosselspulen und aus einem oder mehreren, mindestens zwei einander
nachgeschaltete Spannungsregler enthaltenden Steuerstromkreisen für die Steuerung
der Erregung der Tran.s:duktoren und sie ist erfindungsgemäß'so ausgebildet, daß
jeder einen Spannungsteiler (Blender) enthaltende Steuerstromkreis (I, II, III.
. .) zwei. Stromkreise (Beleuchtungsmomentstromkreise A, B) speist, die einerseits
an einen Spannungsteilen- (Momentwechsler) so angeschlossen sind, da.ß eine Erhöhung
der Spannung des einen Momentstromkreises eine Abnahme der Spannung des anderen
bedingt und die Spannung jedes Momentstromkreises von Null bis zu einem Höchstwert
geändert werden kann, und an die andereirs:eits je ein Regelorgan (Lichtstä,rkewähleir),
beeide zur Steuerung eines. Lichtstromkreiises dienend und gegebenenfalls auf andere
Momentstromkreise A, B
umschaltbar, so. -angeschlossen ist, daß die Helligkeit
der Lampen durch den. einen, Momentstromkreis während des Betriebes des anderen
einsteldibar ist und der Übergang von der jeweils durch den einen Momentstromkrens
eiinges,tellten Helligkeit zur voreeingestellten des anderen Momentstro#mkreises
stetig erfolgt.
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Die wesentlichen Bestandteile der erfindungsgemäßen Anlage sind Apparate,
die zur Erleichterung der Beschreibung entspmechend ihrer Aufgabe folgendermaßen
bezeichnet werden sollen: i. Blender, d. h. Spannungsregler, die eine! Änderung
der Speisespannung zwischen Null und Maximum erlauben, wodurch entweder die Liehtstärke
der ganzen Anlage oder die der einzelnen Steuerstro;mkreisgruppen eingeblendet wird.
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2. Momentwechsler., d. h. Sp@annungs,regler, die eine kontinuierliche
Änderung der jedem Beleurh: tungsmomentstro@mkreis zugeführten Spannung zwischen
Null und Maximum gestatten. Hierdurch kann wahlweise der Stromkreis zu jedem Beleuchr
tungsmoment eingeschaltet bzw. kurzgeschlossen, d. h. gewechselt werden..
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3. Lichtstärkewähler, d. h. Spannungsregler, z. B. Drehwiderstände
oder Spannungsteiler, durch die die Spannung für die einzelnen Lampen gewählt werden
kann.
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4.. Lichtstärkeregler, d. h. Stromregelanordnungen mit Transduktoren,
deren Gleichstromwicklungen die Sollspannung der Lampen aufgedrückt wird, so daß
die Lichtstärke der Lampen geregelt wird.
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In der Zeichnung, die ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Schaltung
zeigt, bei der die Speisestromquelle eine Wechselstromquelle ist, bezeichnet i das
Speisenetz, -;-- einen Blender für die ganze An-Lage und 2' Blender für die drei
angenommenen Steuerstromkreisgruppen; 3 sind die Momentwechsler, q. Isolier- und
Abwärtstransformatoren, bestehend aus zwei getrennten, aber primärseitig in Reihe
geschalteten Transformatoreinheiten, deren primärer Verbindungspunkt an den beweglichen
Kontakt der Momentwechsler angeschlossen ist, 5 sind Gleichrichter, 6a, 6b die Lichtstärkewähler
und 7 sind die Lichtstärkeregler (Transduktoren) für jede Beleuchtungseinheit oder
-gruppe 8, deren Lichtstärke geregelt werden soll. In der Zeichnung ist nur eine
an einem Lichtstärkewähler angeschlossene Transduktoranordnung dargestellt. In dem
rechten unteren Teil der Zeichnung ist eine wahlweise Transduktoranordnung angegeben.
9 ist ein Transformator mit Zusatzwicklung für die Transduktoren 7. Weitere Hilfseinrichtungen
werden im Laufe der Beschreibung angegeben.
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Die Blender 2 bzw. 2' sind Spartransformatoren, längs deren blanken
Wicklungsteilen bewegliche Kontakte gleiten, diese bieten gegenüber Schiebe-oder
Drehwiderständen den Vorteil, daß sie den Momentstromkreisen Teilspannungen liefern,
die in einem konstanten, eindeutig definierten Verhältnis zu der Speisespannung
stehen, und daß sie weniger Leistung verbrauchen. Die Blender können von Hand oder
elektrisch betätigt werden. Die für diese Zwecke benötigten Geräte sind schematisch
in der Zeichnung gezeigt, so ist io ein Handrad für Handsteuerung, il ein Motor
mit Regler 12 und Startrelais 13 und Druckknopfsteuerung 1q.. Mit 15 sind Signallampen
bezeichnet.
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Die Momentwechsler 3, die ebenfalls manuell oder elektrisch bedient
werden können, haben die Aufgabe, den einen Momentstromkreis, z. B. A, allmählich
spannungslos zu machen, während der andere, z. B. B, in entsprechendem Maße unter
Spannung gesetzt wird. Der bewegliche Kontakt des Momentwechslers 3, der mit dem
Verbindungspunkt der Primärwicklungen der Transformatoren verbunden ist, liegt normalerweise
in der einen oder anderen Außenstellung, so dä,ß einer der beiden Transformatoren
q. an der vollen Spannung vom Blender 2' liegt, während der andere Transformator
q. primärseitig kurzgeschlossen ist. Wenn nun der bewegliche Kontakt des Momentwechslers
3 von einer Außenstellung in die andere bewegt wird, sinkt die Spannung an dem bisher
unter Spannung liegenden Transformator q., aber gleichzeitig wächst die Spannung
an dem bisher kurzgeschlossenen Transformator q.. Da die beiden Transformatoren
q. primärseitig in Reihe an den Außenklemmen des Momentwechslers 3 liegen und nur
das Potential des Verbindungspunktes von der Stellung des beweglichen Kontaktes
des Momentwechslers 3 beeinflußt wird, bleibt die Summe der Primär- oder Sekundärspannungen
der beiden Transformatoren 4 unabhängig von der Lage des beweglichen Kontaktes immer
gleich der vollen Spannung vom Blender 2'.
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Die Transformatoren .l speisen je ihre Trockengleichrichter 5, die
gleichstromseitig zwischen zwei Außenleitern 17 reihengeschaltet sind und
deren
Verbindungspunkt an einem Innenleiter 18 angeschlosen ist.
Zwischen den Außenleitern 17 liegt, wie ausgeführt, eine Gleichspannung,
die der vollen Spannung des Blenders 2' proportional und von der Stellung des beweglichen
Kontaktes des Momentwechslers 3 unabhängig ist. Das Potential des Innenleiters 18
wird aber von der Stellung des beweglichen Kontaktes bestimmt, und zwar so, daß
dieses Potential eine Teilung der Spannung zwischen den Außenleitern 17 ergibt,
die der Stellung des beweglichen Kontaktes zwischen den Außenstellungen auf dem
Momentwechsler 3 entspricht.
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Die Lichtstärke jeder Lampe der Beleuchtungsanlage wird von einem
Lichtstärkeregler (Transduktor) 7 beeinflußt, dessen Steuerspannung zwei Lichtstärkewählern
6" und 6b entnommen wird. Diese sind unter sich in Reihe mit den Außenleitern 17
geschaltet, ihre Verbindungsleitung ist mit dem gemeinsamen Innenleiter 18 verbunden.
Zwischen den Lichtstärkewählern 6" und 6b und Leitern 17, 18 sind Widerstände 21
und Umschalter i9 eingeschaltet. Die Steuerspannung für den Lichtstärkeregler 7
wird zwischen den beiden beweglichen Kontakten 2o" und tob der Lichtstärkewähler
6" und 6b entnommen, sie besteht deshalb aus der Summe der beiden Spannungen, die
zwischen dem Innenleiter i8 und dem Kontakt 20, bzw. Kontakt tob der Lichtstärkewähler
6, und 6b abgegriffen werden. Wie oben erwähnt, liegt der bewegliche Kontakt
des Momentwechslers 3 normalerweise in der einen Außenstellung, wobei einer der
Lichtstärkewähler, z. B. 6b, spannungslos ist, während der andere 6" die volle vom
Blender 2' über die Momentwechsler 3 abgegebene Spannung erhält. Die Steuerspannung
wird dann von der Stellung des beweglichen Kontaktes 2o" bestimmt, die Stellung
des Kontaktes tob beeinflußt den Steuerstrom nicht, vorausgesetzt, daß der Widerstand
im stromlosen Lichtstärkewähler 6b im Verhältnis zum totalen Widerstand des Steuerstromkreises
vernachiässigbar ist. Nach der Zeichnung kann dies auch dadurch erreicht werden,
daß Stromventile 22, z. B. Selengleichrichter, die im Steuerstromkreis liegenden
Teile der Lichtstärkewähler überbrücken. Die von den Lichtstärkewählern 6" und 6b
entnommenen Teilspannungen behalten die von den Gleichrichtern g bestimmte Polarität
und beaufschlagen deshalb die Ventile 22 dauernd in der Sperrichtung, aber das den
spannungslosen Lichtstärkewähler 6b überbrückende Ventil läßt den vom anderen Lichtstärkewähler
6" bestimmten Steuerstrom in der Durchlaßrichtung passieren, so daß der Steuerstrom
vom Widerstand des spannungslosen Lichtstärkewählers 6b nicht beeinflußt wird.
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Wenn also der bewegliche Kontakt des Momentwechslers 3 in der unteren
Außenstellung steht, so daß der Lichtstärkewähler 6b spannungslos ist, ist die Lichtstärke
der Lampe 8 eindeutig von der Einstellung des Kontaktes 2o" bestimmt, und der Kontakt
tob kann ohne Einwirkung auf die Lichtstärke in die Lage gestellt werden, die der
Lichtstärke des nächsten Beleuchtungsmomentes entspricht. Wenn der bewegliche Kontakt
des Momentwechslers 3 in die andere Außenlage geführt wird, wird die Spannung vom
Lichtstärkewähler 6a allmählich auf den Lichtstärkewähler 6b übertragen, und die
Lichtstärke der Lampe 8 wird dadurch von dem auf dem Wähler 6a bestimmten Wert auf
den am Wähler 6b bestimmten Wert geändert. Wenn der Lichtwechsel beendet ist, ist
der Lichtstärkewähler 6a spannungslos, und die im nächsten Beleuchtungsmoment gewünschte
Lichtstärke kann sofort mittels des Kontaktes 20a eingestellt werden.
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Hat man also mit den Wählern 6a, 6b die Lichtstärke für eine Lampe
beispielsweise auf 30% in einem Beleuchtungsmoment und auf 80°/o in dem anderen
Beleuchtungsmoment eingestellt, so ändert sich das Licht während des Wechsels kontinuierlich
und ungefähr mit konstanter Geschwindigkeit zwischen den angegebenen Werten. Für
alle Lampen, die an demselben Momentwechsler angeschlossen sind, braucht der Wechsel
natürlich gleich lange Zeit, unabhängig davon, wie stark die Lichtstärke proportional
geändert wird. Daraus folgt, daß die Lichtstärke während des Wechsels ungleich rasch
sich für die einzelnen Lampen ändert, und zwar in Abhängigkeit von der Größe der
Änderung, die man eingestellt hat. Auf diese Weise wird jeder Sprung sowohl in der
Lichtstärke der einzelnen Lichtquellen als auch der gesamten Bühnenbeleuchtung vermieden,
eine wertvolle Wirkung, die mit bekannten Hebelstellwerken nicht erzielt werden
kann. Wünscht man, daß während des Wechsels gewisse Lampen in ihrer Lichtstärke
nicht geändert werden, so wird das dadurch erreicht, daß die Kontakte 20" und tob
an den zugehörigen Lichtstärkewählern 6" und 6b .auf denselben Skalenteil d. h.
auf gleichen Abstand vom Innenleiter 18 eingestellt werden. Da es unter gewissen
Umständen wünschenswert sein kann, den Wechselvorgang augenblicklich durchzuführen,
so kann eine Umschaltvorrichtung 16 vorgesehen werden, die ebenfalls von Handoder
elektrisch durch die angedeutete Druckknopfsteuerung 14 betätigt werden kann.
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In dem gezeigten Schaltschema ist, wie oben erwähnt, die Anlage in
drei Steuerstromkreisgruppen I, II und III aufgeteilt, um eine gruppenweise Regelung
zu ermöglichen. Der unterste Stromkreis III in,der Zeichnung ist beispielsweise
für Scheinwerfer und Rampenbeleuchtung im Zuschauerraum bestimmt, während die Lampen
auf der Bühne auf die beiden oberen Stromkreise I und II von Fall zu Fall beliebig
verteilt werden können. Zu diesem Zweck ist jeder Lichtstärkewähler 6a, 6b im letzteren
Fall über einen Umschalter i9 an die Steuerstromkreise I, II anschließbar. Dies
ist eine wertvolle Erleichterung, um beim Lichtwechsel einer geringeren Anzahl Lampen
nicht so viel Lichtstärkewähler umstellen zu müssen oder um das Einblenden gewisser
Lampen zu ermöglichen, während die anderen nicht eingeblendet bleiben.
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Damit der freie Hebel auf dem Wähler 6, oder 6b ohne wahrnehmbare
Lichtschwankungen bewegt werden kann, die durch Widerstandsänderungen im Steuerstromkreis
verursacht sind, da ja die
Ventile 22 nicht vollkommen sind, und
um einen absolut linearen Lichtwechsel zu erzielen, sind erfindungsgemäß Vorschaltwiderstände
21 in den Zuleitungen zu den Wählern 6a, 66 sowie vor deren Verbindungspunkt vorgesehen.
Bei geeigneter Bemessung dieser Vorschaltwiderstände kann auf die genannten Stromventile
verzichtet werden. In diesem Fall ist es auch möglich, ohne die Ventile 5 auszukommen
und dafür besondere Gleichrichter 5' (angedeutet in der Zeichnung im Steuerstromkreis
III) für jede Transduktoranordnung 7 anzuordnen, d. h. in den Verbindungsleitungen
von den Wählern zu den Transduktoren. Die Transformatoren 4 werden dann sekundärseitig
geschaltet wie primärseitig. Der Vorteil dieser Anordnung ist, daß die Gesamtleistung
der Ventile 5' um eine Größenordnung geringer wird als die der Ventile 5, und daß
größere Betriebssicherheit dadurch erreicht wird, daß die Zahl der für die Anlage
gemeinsamen Teile verringert wird. Wird die speisende Wechselspannung und die den
Transduktoren zugeführte Steuerspannung so gewählt, daß die Transformatoren 4 das
Übersetzungsverhältnis i : i haben würden, so können natürlich die Transformatoren
4 ganz weggelassen werden, wie im Steuerstromkreis III angedeutet ist. Dies hat
jedoch den Nachteil, daß die Lichtstärkewähler und die Regelwicklungen der Transduktoranordnungen
oder andere Stromregelorgane direkt mit dem Netz galvanisch verbunden sind. Die
Transformatoren 4 dienen somit auch als Isoliertransformatoren. Um diese Wirkung
zu erzielen, ist es auch denkbar, entweder einen gemeinsamen Isoliertransformator
vor oder hinter dem Blender 2 anzuordnen oder einen für jeden Steuerstromkreis,
z. B. vor den Blendern z' oder Wechslern 3 (s. ¢' Steuerstromkreis III).
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Mechanisch können je zwei Lichtstärkewähler eine Einheit bilden. Die
Einstellung erfolgt durch Hebel, die längs einer zweckmäßigerweise für je zwei Wähler
gemeinsamen Skala vertikal bewegt werden. Die Schaltstellung der Beleuchtungsmomente
wird durch verschiedenfarbige Signallampen 15 unterschieden.
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Die Sollspannung wird von den einzelnen Lichtstärkewählern 6 den Transduktoranordnungen
7 für jede Lampe 8 zugeführt. jede solche Anordnung besteht im wesentlichen aus
einem vorerregten Verstärkertransduktor 23, der Gleichstromwicklungen für Soll-
und Isterregung trägt, und aus einer Wechselstromwicklung, die über einen Gleichrichter
die Steuerwicklung des selbsterregten, mit Vormagnetisierung versehenen Haupttransduktors
24 speist. Dieser ist über eine Sammelschiene 25 an das Lichtnetz i zweckmäßigerweise
über einen Transformator 9 mit Zusatzwicklung zur Kompensierung des Spannungsabfalles
in den Transduktoren angeschlossen.
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An Stelle der dargestellten Schaltung kann auch die Zuleitung zu den
Lichtstärkewählern für jeden Beleuchtungsmomentstromkreis getrennt sein. In diesem
Fall ist jeder Transduktor mit einer der Anzahl der Momente im Beleuchtungsprogramm
entsprechenden Anzahl Gleichstromsteuerwicklungen versehen, in denen der Wechsel
durchgeführt wird. Die Addition der Spannungskomponenten geschieht in diesem Fall
unter dem Wechselvorgang magnetisch in den Transduktoren im Gegensatz zu der galvanischen
Addition bei dem oben beschriebenen Wechselvorgang.
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Um auch bei besonders geringer Lampenkennleistung die schwächsten
Lampen löschen zu können, kann, wie im rechten unteren Teil der Zeichnung angedeutet
ist, mit der Belastung ein Zusatztransduktor 26 parallel geschaltet werden, der
eine von der Speisespannung hergeleitete Hilfsspannung erhält. Dieser Transduktor
tritt in Tätigkeit, wenn der Haupttransduktor nicht ausreicht, um die Spannung aufzunehmen,
die die Lampen mit sehr geringer Kennleistung bei niedriger Last Weiterbrennen läßt.
Da diese Anordnung nur ausnahmsweise benötigt ist, ist es zweckmäßig, sie als ein
Zusatzgerät zu bauen, das an die gewöhnlichen Transduktoranordnungen je nach Bedarf
angeschaltet werden kann. Selbstverständlich ist die Anlage auch mit Anordnungen
zur individuellen Ein- und Ausschaltung der ganzen Anlage oder der einzelnen Stromkreise
versehen. Bei kleinen Anlagen, d. h. solchen mit geringer Lampenzahl, können die
als Blender und Momentwechsler dienenden Spannungsteiler durch einfache Regelwiderstände
ersetzt werden oder durch Spannungsreglertransduktoren.
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Bei dem beschriebenen und dargestellten Beispiel zur Erläuterung der
Erfindung wurde angenommen, daß der Momentwechsler 3 mit Wechselstrom gespeist wird,
und daß die Lichtstärkeregler 7 Transduktoren sind. Natürlich fallen in den Rahmen
der Erfindung auch solche Abänderungen, bei denen der Momentwechsler mit Gleichstrom
gespeist wird, so daß die Isolier- und Abwärtstransformatoren entfallen, die zwischen
den Haupttransduktoren 24 und den Lichtstärkewählern 6Q, 6b liegenden Vorverstärker
23 brauchen nicht Transduktoren zu sein.
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Durch die beschriebene sinnreiche Kombination von Anordnungen und
Elementen gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Beleuchtungsregelanlage geschaffen,
die eine geschlossene Einheit bildet, wenig Steuerleistung braucht, leicht an irgendeiner
geeigneten Stelle eingebaut werden kann und eine genaue Lichtregelung ohne störendes
Flackern oder unbeabsichtigte Lichtschwankungen gewährleistet.
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Die neue Anlage ist besonders wirtschaftlich, sehr vorteilhaft und
hat eine Mindestzahl beweglicher Teile, wodurch sie besonders übersichtlich, einfach,
leicht bedienbar und betriebssicher ist.