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Hier kommt ein technischer Artikel aus 1971

von Gert Redlich im Sept. 2021 - Diesen Artikel oder eine Kopie davon hatte ich vor 30 oder mehr Jahren irgendwo mal in den Fingern und er geisterte bei mir im Kopf rum. In der FKT 1971 hatte ich ihn bei der Recherche der Montreux Ausstellungs-Berichte gefunden. Der Sprachgebrauch ist vorbildlich und es steht alles genau drinnen.

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1971 - Der Inkrementalsteller
Ein Element zur Automation in der Studiotechnik

von B. ONKEN aus FERNSEH- UND KINO-TECHNIK 1971 Nr. 9

Der Autor Dipl.-Ing. Bernd Onken ist Entwicklungsingenieur im Fachgebiet Elektroakustik bei AEG-Telefunken, Hannover.

Der Inkrementalsteller wurde speziell als Ersatz des herkömmlichen Flachbahnstellers in prozeßrechnergesteuerten Studioanlagen entwickelt.

Es ist digital im BCD-Code fernsteuerbar, kann aber auch von Hand bedient werden. Sein Kern ist eine Kette von elektronisch schaltbaren Dampfungsgliedern, die durch einen Zähler so kombiniert werden, daß jede Dämpfungsänderung in 1dB-Schritten erfolgt.

Wegen des digitalen Aufbaus des Stellers ist auf einfache Weise die Speicherung von Dämpfungswerten und Blendverläufen möglich. Damit eröffnen sich neue Perspektiven in der Programmproduktion.
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1. Forderungen an automationsgerechte Pegelsteller

Die fortschreitende Automation in der Studiotechnik erfordert die Fernsteuerbarkeit aller Elemente einer Regieanlage.

Besonders problematisch ist diese Aufgabe bei Bausteinen mit Analogfunktionen, beispielsweise den "Pegelstellgliedern".

Hier ist eine Reihe von Überlegungen nötig, um Lösungen zu finden, die sowohl den Erfordernissen der Automation als auch den speziellen Aufgaben der Pegelsteller gerecht werden.

Da in automatisierten Studios in Zukunft Prozeßrechner die Steuerung übernehmen, muß ein "Steller", der hier Verwendung finden soll, digital fernsteuerbar sein. Es lag deshalb nahe, einen Steller zu entwickeln, der nach dem Digitalprinzip arbeitet, zumal dadurch eine große Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Dämpfungswerte gewährleistet ist.

Neben der automatischen Steuerung muß häufig auch eine Handsteuerung zur Verfügung stehen. Ob die automatische Steuerung Vorrang vor der Handsteuerung haben soll oder umgekehrt, ist je nach Einsatzfall zu entscheiden. Bei der Konzeption eines steuerbaren Pegelstellers ist es weiterhin wichtig, die Funktionen zu kennen, die er auszuführen hat.
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1.1. Blender

Der herkömmliche Flachbahnsteller hat drei Aufgaben:

Er arbeitet als

  1. Blender, als
  2. Dämpfungswähler sowie als
  3. Aussteuerung- und Mischregler.


Beim Einsatz eines programmierbaren Pegelstellers als Blender sind folgende Forderungen zu erfüllen:

  • 1. Der Pegel muß auf jeden vollen dB-Wert innerhalb des Regelbereichs vom Rechner programmierbar abgesenkt und angehoben werden können.
  • 2. Eine Pegeländerung muß in einem für das menschliche Ohr analogen Blendvorgang verlaufen, das heißt, es dürfen keine hörbaren Pegelsprünge auftreten.
  • 3. Die Erzeugung verschiedener Blendkurven verlangt eine Änderung der Blendgeschwindigkeit während des Blendvorgangs.


Da der Rechner diese Aufgabe am besten übernehmen kann, muß auch die Blendgesdiwindigkeit digital fernsteuerbar sein.

Ein solcher programmierbarer Blender kann weitgehend alle Forderungen erfüllen, die an einen Blendvorgang gestellt werden. Allerdings kann er eine Ausblendung nicht wie der Mensch der gerade vorhandenen Modulation anpassen.
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1.2. Dämpfungswähler

Ein Dämpfungswähler dient zur reinen Pegelangleichung. Er benötigt einen kleineren Arbeitsbereich (ungefähr ±10dB) als der Blender. Da ein Dämpfungswähler vor Einsatz der Modulation eingestellt wird, ist kein kontinuierlicher Übergang von einem Dämpfungswert zum anderen erforderlich. Die Aufgaben eines fernsteuerbaren Dämpfungswählers lassen sich auch von dem programmierbaren Blender voll erfüllen. Da der Aufwand für den Blender größer ist als für den Dämpfungswähler, lohnt es sich, für diese Aufgabe ein eigenes Gerät zu entwickeln.
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1.3. Mischregler

Die Verwendung eines programmierbaren Pegelstellers als Mischregler scheint zunächst fragwürdig, da am Mischputt der Mensch wohl unersetzlich ist. Doch gerade hier ergibt sich eine interessante Einsatzmöglichkeit.

Durch die eingangs erwähnte Digitalisierung des Pegelstellers ist es nämlich auf recht einfache Weise möglich, von Hand eingegebene Dämpfungswerte und Blendverläufe digital zu speichern und zu gegebener Zeit wieder abzurufen.

Bei der Mischung mehrkanaliger Tonbandaufnahmen kann dem Toningenieur dadurch die Arbeit wesentlich erleichtert werden.

Während des Banddurchlaufs wird jede Veränderung, die der Toningenieur an den Mischreglern vornimmt, gespeichert. Beim nächsten Banddurchlauf führt dann der Steuerungsautomat die vorher vom Toningenieur vorgenommenen Einstellungen automatisch durch, während gleichzeitig alle Korrekturen, die der Ingenieur von Hand ausführt, neu gespeichert werden.

So läßt sich mit mehreren Banddurchläufen eine schrittweise Optimierung der Mischung erreichen. Der letzte Durchgang, die Herstellung der eigentlichen Aufnahme, läuft dann vollautomatisch ab, und der Toningenieur ist von der schwierigen Aufgabe befreit, alle gefundenen günstigen Mischungsverhältnisse nach seinen Notizen wieder rekonstruieren zu müssen.

Voraussetzung für diese Technik ist eine eigene Taktspur auf dem Magnetband, damit der Steuerungsautomat über die Bandstellung orientiert ist. Ein programmierbarer Pegelsteller, der als Mischregler in einer solchen Anlage eingesetzt werden soll, muß eine brauchbare Handsteuerung haben und neben der Speicherbarkeit von Dämpfungswerten und Blendgeschwindigkeiten die gleichen Voraussetzungen erfüllen wie der Blender.

Der im folgenden beschriebene - bei AEG-Telefunken entwickelte - Inkrementalsteller ist für alle genannten Aufgaben geeignet.
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2. Technische Ausführung

Wie schon erwähnt, arbeitet der Steller nach dem Digitalprinzip. Jede Digitalisierung erfordert zuerst eine Quantisierung.

Der gesamte Regelbereich des Stellers (0 ... 78dB) wurde deshalb in 1dB-Stufen aufgeteilt. Soll ein bestimmter Dämpfungswert eingestellt werden, so wird - ausgehend vom gerade vorhandenen Dämpfungswert - eine inkrementale Änderung der Dämpfung, das heißt eine fortlaufende Addition oder Subtraktion von 1dB Schritten, ausgeführt, bis der geforderte Endwert erreicht ist. Da Pegelsprünge von 1dB vom Menschen nicht wahrgenommen werden können, glaubt er, einen analogen Blendvorgang zu hören.

Bild 1 zeigt das Blockbild des Stellers.

Das eigentliche Stellglied besteht aus einer Kette von elektronisch schaltbaren, auf einen festen Dämpfungswert eingestellten Dämpfungsgliedern (Spannungsteilern).

Um für den gesamten Regelbereich mit einer kleinen Anzahl von Dämpfungsgliedern auszukommen, sind die einzelnen Dämpfungswerte im BCD-Code codiert. Die Schalterkette enthält acht Dämpfungsglieder mit den Werten 1, 2, 4, 8, 10, 20, 40 und > 90 dB.

Durch Kombinatton der einzelnen Dämpfungsglieder im BCD-Code lassen sich alle Dämpfungen von O dB bis 78 dB in 1dB-Schritten einstellen. Beim Wert 79 dB wird zusätzlich das Dämpfungsglied > 90 dB eingeschaltet und dadurch die Gesamtdämpfung auf über 100 dB erhöht. Da die Schalterkette im Modulationsweg liegt, muß sie hinsichtlich Klirrfaktor, Geräuschspannung und Frequenzgang Studiobedingungen erfüllen.

Vorwärtstakt (V-Takt) und Rückwärtstakt (R-Takt)

Wie aus Bild 1 ersichtlich, wird die Schalterkette von zwei Vorwärts-Rückwärts-Zählern angesteuert. Die Zähler arbeiten im BCD-Code, so daß von den Zählerausgängen direkt die Transistorschalter der einzelnen Dämpfungsglieder geschaltet werden können.

Die Zähler erhalten einen Vorwärtstakt (V-Takt), wenn die Dämpfung erhöht werden soll, oder einen Rückwärtstakt (R-Takt) zur Dämpfungsverminderung.

Bei jedem Taktimpuls ändert sich der Zählerstand um 1 und damit auch die Dämpfung um 1 dB. Durch diese Schaltung hat man also erreicht, daß jede Dämpfungsänderung in 1dB-Schritten erfolgt und ein für das menschliche Ohr analoger Blendvorgang entsteht.

Es ist leicht einzusehen, daß die Geschwindigkeit der Dämpfungsänderung ausschließlich von der Taktfrequenz abhängt. Da die 7 bit des Zählerausgangs direkt die Dämpfung angeben, können sie sowohl zur digitalen Dämpfungsanzeige als auch zur Speicherung von Dämpfungswerten benutzt werden.
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Die Vergleichseinheit

Am Zählerausgang sind außerdem noch eine Vergleichseinheit und eine Zählerabfrage angeschlossen. Die Zählerabfrage dient zur Markierung der beiden Endpunkte 0 und 79. Sie verhindert, daß die Zähler über diese Endpunkte hinaus zählen.

Die Vergleichseinheit wird zur Programmierung eines bestimmten Dämpfungswertes von außen benötigt. Sie vergleicht die 7 bit eines eingegebenen Dämpfungswertes mit den 7 bit des Zählerstandes und unterscheidet, ob der eingegebene Wert größer oder kleiner als die Dämpfung der Schalterkette ist oder ob Gleichheit besteht.
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Die Regelung

Auf einen Startimpuls hin gibt die Taktsteuerung, von der Vergleichseinheit programmiert, den Vorwärts- oder Rückwärtstakt an die Zähler, je nachdem, in welche Richtung sich die Dämpfung ändern muß, um den geforderten Wert zu erreichen.

Bei Koinzidenz von Zählerstand und programmiertem Dämpfungswert sperrt die Taktsteuerung den Takt, und der Zähler bleibt stehen. Der gewünschte Dämpfungswert ist nun eingestellt.

Blendgeschwindigkeit

Die Festlegung der Blendgeschwindigkeit erfolgt über die Taktfrequenzsteuerung. Sie ermöglicht es, die Taktfrequenz von außen durch ein bit-Muster zu adressieren und von Hand eingegebene Taktfrequenzen zu speichern.

Die Handsteuerung muß einmal die Taktfrequenz, also die Blendgeschwindigkeit, und zum anderen die Richtung der Dämpfungsänderung einstellen können.

Der Flachbahnsteller

Da die Toningenieure an den Gebrauch des Flachbahnstellers gewöhnt sind, wäre es gut, wenn man die Handsteuerung in Form eines solchen Stellers ausführen könnte.

Hier gibt es jedoch eine prinzipielle Schwierigkeit. Es ist zwar ohne großen Aufwand möglich, die elektronische Dämpfungsschaltung der Bewegung des Stellhebels nachzuführen, jedoch müßte im umgekehrten Fall, bei automatischer Steuerung, dann auch der Stellhebel auf den durch die Automatik eingestellten Dämpfungswert gebracht werden.

Das ist nur mit Hilfe eines Stellmotors möglich und indiskutabel. Es wurde deshalb ein Stellglied entwickelt, dessen Stellhebel eine durch eine Feder fixierte Mittelstellung hat und nach oben und unten ausgelenkt werden kann. Die Richtung der Auslenkung bestimmt die Richtung der
Dämpfungsänderung, das Maß der Auslenkung die Blendgeschwindigkeit.

In der Mittelstellung bleibt der gerade vorhandene Dämpfungswert eingestellt. Die Dämpfung kann zwar nun nicht mehr an der Position des Stellhebels abgelesen werden, aber sie läßt sich jetzt digital durch eine Ziffernanzeige oder mit Hilfe eines D-A-Wandlers auch analog (beispielsweise durch ein Leuchtband) anzeigen.
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Bild 2. - ein Funktionsmuster

Ein Funktionsmuster des Inkrementalstellers mit dieser Handbedienung zeigt Bild 2. Oben ist die zweistellige Ziffernanzeige zu sehen, unten das Stellglied. Um mit der Speicherung von Dämpfungswerten experimentieren zu können, wurde in dieses Gerät ein 5-Wort-Speicher eingebaut, der es gestattet, fünf verschiedene Dämpfungswerte zu speichern.

Die Bedienung des Speichers erfolgt über die acht Tasten auf der Frontplatte. Die Tasten 1 bis 5 wählen den Speicherplatz.

Durch gleichzeitiges Drücken der Taste "S" (Speichern) und einer der Tasten 1 bis 5 wird der gerade angezeigte Dämpfungswert in den jeweiligen Speicherplatz eingelesen. Soll nun ein gespeicherter Dämpfungswert automatisch eingestellt werden, dann wählt man zuerst den gewünschten Speicherplatz und drückt anschließend die Taste "L" (Lesen).

Da die Bandgeschwindigkeit bei diesem Gerät noch nicht gespeichert werden kann, muß sie von Hand an dem kleinen Potentiometer "t" unterhalb der Tasten eingestellt werden. Mit der Taste "K" (Kontrolle] kann man kontrollieren, welche Dämpfungswerte auf den Plätzen 1 bis 5 gespeichert sind. Das im Bild 2 dargestellte Gerät dient zur Erprobung des Inkrementalstellers und der Demonstration seiner Einsatzmöglichkeiten.

Bild 1 (links), Blockbild des Inkrementalstellers
Bild 2 (rechts), Funktionsmuster des Inkrementalstellers
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