|
Drie-kanaals uitbreidbaar lichtregel paneel |
|
klik hier voor compleet overzicht |
- Twee preset banken
- Master- en cross-fader
- Absoluut dipless cross-fade
- Black-out schakelaar
- Flash-toets per kanaal
INLEIDING
Zoals reeds in het inleidend verhaal geschreven, moet het regelpaneel voldoen aan de
specifieke eisen die gesteld worden door de praktijk van de scène-belichting. Een theaterstuk is opgebouwd uit een aantal
elkaar opvolgende scènes, die in de meeste gevallen ieder op een andere manier moeten worden uitgelicht. De lichtintensiteiten
van alle kanalen voor alle scènes worden tijdens de repetities genoteerd en de bedoeling is dat de lichttechnicus
tijdens de voorstelling soepel kan omschakelen van de ene lichtinstelling naar de volgende. Dat is alleen mogelijk als de
instellingen van alle kanalen reeds op de een of andere manier op het regelpaneel aanwezig zijn en men met een vloeiende beweging
van één algemene regelaar van de bestaande naar de nieuwe uitlichting kan omschakelen.
Regelpanelen voor theatertechnische toepassingen beschikken dan ook over een aantal typisch benoemde schuifpotentiometers, de
preset's en de cross-fader. Ieder kanaal van de installatie heeft minstens twee preset's. Deze preset's zijn ingedeeld in groepen en
alle preset's van een groep zijn naast elkaar gemonteerd. Op iedere groep kan men de uitlichting van één scène
instellen. Bij de eenvoudige regelpanelen, zoals het hier besproken, kan men dus twee scènes voorprogrammeren. Met de
cross-fade schuifpotentiometer kan men ofwel de ene preset-groep ofwel de andere inschakelen. Terwijl de eerste scène wordt
uitgelicht (cross-fader in de ene uiterste stand) kan men in relatieve rust de tweede preset-groep programmeren. De
lichttechnicus loopt dus steeds een scène voor op de acteurs en actrices.
Naast deze scène-omschakeling moet het regelpaneel een knop hebben waarmee men gelijktijdig de intensiteit van alle spot's van
de preset-waarde naar nul kan regelen. Deze potentiometer noemt men de master-fader en uiteraard is ook dit regelpaneel daarmee uitgerust.
De enige extra's bij dit ontwerp zijn een black-out schakelaar en een flash-toets per kanaal. Met de eerste kan men de volledige
belichting plotseling uitschakelen, met de tweede kan men ieder kanaal volledig uitsturen. De flash-toetsen hebben absolute
voorrang op alle andere instellingen. En omdat deze vaak gebruikt worden voor speciale effecten zoals het simuleren van bliksems,
zijn deze uitgevoerd met aanraaktoetsen. Men kan deze schakelaars dus vederlicht en erg snel bespelen.
HET BLOKSCHEMA
Aan de hand van de in de vorige paragraaf opgesomde ontwerp-criteria kan men het blokschema van het regelpaneel als
getekend in onderstaande figuur opstellen. Het zal duidelijk zijn dat de master-fader, de cross-fader en de black-out schakelaar
invloed hebben op alle kanalen. Het is dus logisch dat men deze drie regelaars aantreft in het eerste blok. Dit blok leidt uit de
-15 V voedingsspanning, afkomstig van een dimmerprint, twee spanningen af, de zogenaamde preset-lijnen. Deze lijnen worden aan
de twee preset-potentiometers van ieder kanaal aangeboden.
Figuur 1: Het blokschema.
De grootte van de spanningen op de preset-lijnen is afhankelijk van de stand van de master-fader en van de positie van de
cross-fader. De stand van de twee preset's van een kanaal bepaalt de uitgangsspanning en dus de intensiteit van de op dat kanaal
aangesloten spot. De aanraak-sensoren sturen de flash-schakelingen. De uitgangsspanningen van de preset-schakeling
en van de sensor-schakeling worden gemengd in een zeer eenvoudige menger en aan de uitgang aangeboden.
De twee preset-lijnen A en B staan ter beschikking voor het voeden van een of meerdere expanders, zodat men het systeem met meerdere
kanalen kan uitbreiden en alle kanalen toch door de master- en cross-faders van de hoofd regelprint gestuurd worden.
HET PRINCIPE VAN DE REGELING
De uitgangsspanning van een kanaal is afhankelijk van vier potentiometers en één schakelaar:
- de algemene master-fader;
- de cross-fader;
- de preset A;
- de preset B;
- de black-out schakelaar.
Bovendien moet men bij het ontwerp van de schakeling rekening houden met de in de inleiding gestelde eis van dipless cross-fade
werking. Als de twee preset's van een kanaal in dezelfde stand staan en men schuift de cross-fader van de ene naar de andere
uiterste stand, dan moet de intensiteit van de op dat kanaal aangesloten spot constant blijven.
Al deze eisen kunnen met een verbazingwekkend eenvoudige schakeling vervuld worden. Het enige probleem is dat men deze
schakeling nauwelijks fysisch kan verklaren. Aan de hand van het uitgewerkte schema van onderstaande figuur kan men echter de goede
werking van de schakeling door middel van enige eenvoudige berekeningen aantonen.
Figuur 2: Het principeschema.
De schakeling gebruikt operationele versterkers, die in drie configuraties zijn geschakeld:
|
Interessante elektronica links Klik hier ... Kattenschrikdraad installatie houdt katten in of uit uw tuin Klik hier ... Boeken voor de elektronicus Klik hier ... Software voor schema tekenen, print ontwerpen en simulatie Klik hier ... Goedkope digitale oscilloscopen, via USB aan te sluiten op uw PC Klik hier ... Goedkope meetapparatuur voor het testen van uw onderdelen Klik hier ... Draadloze elektronica in uw huis Klik hier ... Inbraakalarm van Marmitek en KlikAanKlikUit Klik hier ... Bespaar energie met PowerSafer |
CONCLUSIES
Uit deze ingewikkelde formule kan men enige interessante conclusies trekken.
HET PRINCIPE VAN DE SENSOR-SCHAKELING
Er is in de loop der jaren een groot aantal zeer spitsvondige schakelingen ontwikkeld, die het aanraken van een elektrisch
geleidend oppervlak omzetten in een mooi elektrisch signaal. Er zijn zelfs een aantal speciaal voor dit doel ontwikkelde IC's op
de markt gekomen. In deze schakeling wordt echter een systeem gebruikt, dat niet zo bekend is, uitstekend werkt en bovendien het
toppunt van eenvoud is.
Het menselijke lichaam bevindt zich steeds in het elektromagnetisch veld van het 50 Hz wisselspanningsnet. Dit veld
genereert een spanning in het lichaam. Die spanning kan nu, met de schakeling van onderstaande figuur, aangeboden worden aan een zeer
hoogohmige gelijkrichter. Het resultaat is een mooie gelijkspanning van ongeveer +12 V, meer dan voldoende voor het
volledig opensturen van de triac's, die immers genoegen nemen met een stuurspanning van +10 V.
Figuur 3: De sensor-schakeling.
De hoogohmige weerstand R1 is aangebracht om de ingang van de op-amp niet open te laten. De schakeling wordt dan veel te gevoelig en spreekt aan op stoorsignalen in de lucht. De operationele versterker is geschakeld als positieve top-detector. Zonder afvlakcondensator C1 volgt de uitgang het verloop van de positieve halve perioden op de ingang en is gelijk aan nul als de ingang negatief wordt. De diode geleidt bij positieve signalen en de versterker is geschakeld als buffer met een ingangsimpedantie die alleen door de waarde van R1 wordt bepaald. Bij negatieve signalen spert de diode. De terugkoppeling wordt onderbroken en de op-amp werkt in open lus. De uitgang loopt vast tegen de negatieve voeding, maar de sperrende diode belet dat deze spanning doordringt tot de uitgang van de schakeling. De positieve halve perioden op de uitgang worden afgevlakt door C1, op de uitgang ontstaat een positieve gelijkspanning.
HET VOLLEDIG SCHEMA
Het volledig schema van het regelpaneel is gesplitst in de twee volgende figuren. De schakeling die in het vette gestippelde
kader is getekend is drie maal aanwezig, voor ieder kanaal een maal. Het schema in de eerste tekening vormt de schakeling die de twee
preset-signalen genereert. De master-fader R2 stuurt de buffer-versterker IC1. De uitgang van deze schakeling voedt de
cross-fader R4 en één ingang van de verschil-versterker IC3.
Figuur 4: Het volledig schema, deel 1.
De buffer die de cross-fader afsluit is uitgerust met een vermogenstrapje. De uitgang van IC2 stuurt de basis van de
transistor T1, de spanning over de emitterweerstand wordt teruggekoppeld naar de inverterende ingang van de versterker. Door
deze terugkoppeling zal de spanning op de emitter van de halfgeleider steeds gelijk zijn aan de spanning op de
niet-inverterende ingang, dus op de loper van potentiometer R4.
Deze buffer zou niet noodzakelijk zijn als de
preset-lijnen alleen de drie kanaal-schakelingen uit het basis regelpaneel zouden moeten sturen. Maar omdat het de bedoeling is
dat de schakeling met een in principe onbegrensd aantal kanalen kan worden uitgebreid, moet men er rekening mee houden dat de
preset-lijnen tamelijk zwaar belast worden. Te zwaar voor de uitgang van een gewone op-amp buffer.
Ook de mengversterker, die de tweede preset-lijn stuurt, is voorzien van een identieke transistor-buffer.
?
De twee preset-lijnen en de voedings-aansluitingen van de twee bufferende operationele versterkers worden ontkoppeld door
condensatoren C1 tot en met C6. De twee externe aansluitingen van de preset-lijnen worden via kortsluitbeveiligings-weerstanden R11
en R12 met de lijnen verbonden.
De vier weerstanden R6 tot en met R9 stellen de op-amp IC3 in als verschil-versterker en moeten een zo klein mogelijke tolerantie
hebben. Gebruik dus 1 % metaalfilm-weerstanden.
Hetzelfde geldt trouwens voor de vier weerstanden RB, RD, RE en RF in de onderstaande figuur, die de inverterende sommeer-versterker
ICA instellen.
Figuur 5: Het volledig schema, deel 2.
De uitgang van deze schakeling gaat via de diode DA naar het punt waar het signaal van de sensor-gelijkrichter via DB wordt
aangevoerd. Omdat er alleen met positieve gelijkspanningen wordt gewerkt, kan men de menger zonder problemen op deze wel heel
eenvoudige manier opbouwen. De twee dioden verhinderen dat de twee signalen elkaar wederzijds beïnvloeden.
Tussen het mengpunt en de uitgang van een kanaal is een beveiligings-weerstand RG opgenomen.
De twee voedingsspanningen van +/-15 V worden geleverd door een dimmer-print die door de regelschakeling wordt gestuurd. Beide
spanningen worden op de regelprint nog eens ontkoppeld met condensatoren van 10 µF. De LED D1 maakt kenbaar dat de
schakeling onder spanning staat.
| WEERSTANDEN | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| R1 | 25 kOhm | instelpotentiometer, liggend 15x15 mm | R2 | 47 kOhm | schuifpotentiometer, mono, lin |
| R3 | 10 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % | R4 | 47 kOhm | schuifpotentiometer, mono, lin |
| R5 | 1 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % | R6 | 100 kOhm | 1 % metaalfilm |
| R7 | 100 kOhm | 1 % metaalfilm | R8 | 100 kOhm | 1 % metaalfilm |
| R9 | 100 kOhm | 1 % metaalfilm | R10 | 1 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % |
| R11 | 1 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % | R12 | 1 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % |
| R13 | 1 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % | RA | 47 kOhm | schuifpotentiometer, mono, lin |
| RB | 1 MOhm | 1 % metaalfilm | RC | 47 kOhm | schuifpotentiometer, mono, lin |
| RD | 1 MOhm | 1 % metaalfilm | RE | 1 MOhm | 1 % metaalfilm |
| RE | 1 MOhm | 1 % metaalfilm | RF | 1 MOhm | 1 % metaalfilm |
| RG | 1 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % | RH | 47 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % |
| RI | 47 kOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % | RJ | 5,6 MOhm | 1/4 W koolweerstand, 5 % |
| CONDENSATOREN | |||||
| C1 | 100 nF | MKH | C2 | 100 nF | MKH |
| C3 | 100 nF | MKH | C4 | 100 nF | MKH |
| C5 | 100 nF | MKH | C6 | 100 nF | MKH |
| C7 | 10 µF | 25 V print-elco | C8 | 10 µF | 25 V print-elco |
| CA | 10 µF | 25 V print-elco | - | - | - |
| HALFGELEIDERS | |||||
| D1 | LED | 5 mm, rood | DA | 1N4148 | universele Si-diode |
| DB | 1N4148 | universele Si-diode | DC | 1N4148 | universele Si-diode |
| T1 | BC107 | universele NPN-transistor | T2 | BC107 | universele NPN-transistor |
| IC1 | 741 | op-amp, mini-DIL | IC2 | 741 | op-amp, mini-DIL |
| IC3 | 741 | op-amp, mini-DIL | ICA | 741 | op-amp, mini-DIL |
| ICB | 741 | op-amp, mini-DIL | - | - | - |
| DIVERSEN | |||||
| S1 | 2 x OM | tuimelschakelaar | 3 | 3 x 20 mm | afstandsbusje, kunststof |
| 3 | M3x25 | boutje | 3 | M3 | moertje |
| 9 | IC-voetje | 8 pennen | 9 | 3 mm | soldeerlipje |
| 8 | knop | voor schuifpotentiometer | - | - | - |
BOUW VAN DE SCHAKELING
Vego kiest steeds voor een 'alles op de print'-ontwerp met als groot voordeel het totaal gebrek aan bedrading en als klein nadeel een
tamelijk forse print van 17,5 cm bij 18,0 cm. De plaats van de onderdelen kan men afleiden uit onderstaande figuur.
Figuur 6: De componentenopstelling.
Een paar opmerkingen over de bouw.
AFREGELEN VAN DE SCHAKELING
Het afregelen beperkt zich tot het instellen van de spanning over de master-fader R2. De uitgang moet regelbaar zijn tussen 0 V en -10 V.
De schakeling bevat slechts een onderdeel dat een spanningsverlies veroorzaakt tussen de spanning op de loper van R2 en de
uitgangsspanning: de diode DA. Regel vandaar met trimmer R1 de spanning over R2 af op -10,7 V.
INTEGREREN IN HET SYSTEEM
Het regelpaneel heeft twee uitgangen.
Op de eerste plaats moet het paneel met een zesaderige kabel op de dimmerschakeling aangesloten worden. Er bestaan tal van bruikbare
connectoren, de keuze wordt eigenlijk alleen bepaald door de hoeveelheid Euro's die men ervoor op tafel wil leggen. Bespaar echter
niet op kabels en connectoren! Zij zijn de meest kwetsbare onderdelen van het volledige systeem en niets is vervelender dan dat er midden in
een voorstelling een kabel wordt kapotgetrapt of een connector uit een chassisdeel gerukt.
Op de tweede plaats zal men drie verbindingen moeten leggen tussen de hoofdprint en een of meerdere expanders van een meerkanaals-systeem: de
preset-lijnen A en B en de massa. Men kan dus drie-aderige kabel gebruiken en bijvoorbeeld driepolige DIN-stekers en -chassisdelen.
EXTRA SERVICE: DOWN-LOADEN VAN HET PRINTONTWERP
U kunt het ontwerpje van de print van deze nabouwschakeling uit onze Internet-site down-loaden. Het ontwerp werd gescand met een resolutie van
600 dpi en staat ter beschikking als TIF-file, LZW-compressie.
Deze file kan in ieder grafisch programma geopend worden en geprint op transparante folie. Gebruik hiervoor bij voorkeur een inkjet-printer!
Druk het ontwerpje af met de afmetingen die hieronder staan vermeld!
Nadien kunt U met dit transparant een stukje foto-gevoelige printplaat belichten.
Klik hier ... en ga terug naar het begin van deze pagina
Klik hier ... en ga terug naar de bouwbeschrijvingen van Vego
Klik hier ... en ga terug naar het hoofd-menu van de Vego-site