Wer hat sich nicht schon einmal gefragt, wie sieht es eigentich hinter den Kulissen in einer Discothek aus? Der Gast sieht die Lightshow, hört den Sound und mancher Gast fragt sich: Wie funktioniert das Ganze?
Hier bekommt man einen kleinen Einblick in die Technik in einer Großraumdiscothek. Viele Teile der Lightshow, der Tontechnik und der Lasertechnik bekommt man hier näher dargestellt und beschrieben. Die Discothek worum es hier geht, ist das Aladin in Bremen.
Dieser Abschnitt befasst sich mit der Lichtanlage und dessen Stromversorgung, den aufwändigsten Teil der Anlage. Die Laseranlage ist mit Abstand der teuerste Teil der Anlage. Im linken Teil der Seite, kann zur Tonanlage oder Laseranlage gewechselt werden.
Für alle die das Aladin nicht kennen, für die habe ich ein paar Fotos zusammengestellt. Einfach auf den Link klicken, es öffnet sich dann ein neues Fenster. (Popup-Blocker müssen deaktiviert sein)
Eine Anmerkung zu den beiden Bildern von der Fernsehaufzeichnung 40 Jahre Beatclub: Da das Licht für das Fernsehen nicht ausreichte, wurde von der Firma AO Lighting die Lightshow aufgerüstet.
Die Lichtanlage (ohne Laseranlage) im Aladin besteht aus diversen Lichteffekten. Die Lichtanlage besteht aus folgenden Komponenten:
1.0 Beschreibung
1.1 Einleitung
Viele Lichteffekte sind DMX-fähig. DMX 512 ist ein Protokoll speziell für die Lichtsteuerung entwickelt worden. Leider sind ältere Geräte nicht DMX-fähig. Diese Geräte werden noch analog oder mit eigenen speziellen Protokollen angesprochen. U.a. sind es einige ältere Dimmerpacks, Intellabeam 700, Dataflash, Stroboskope und ARC-Line. Damit die älteren Dimmerpacks auch über das Lichtmischpult angesprochen werden können, muss das DMX-Protokoll umgewandelt werden. Ältere Dimmerpacks können nur Gleichspannungen von 0 - 10V verarbeiten. Dieses Umwandeln geschieht mit einem Multiplexer. Ein Multiplexer wandelt das DMX-Signal in 48 analoge Kanäle um. An den 4 SUB-D-Buchsen stehen die jeweils 12 Kanäle an. Jeder analoge Kanal kann einen Wert von 0 - 10V Gleichspannung annehmen. Mit dieser Gleichspannung werden dann die älteren Dimmerpacks versorgt. Je höher die Steuerspannung am Dimmerpack ist, desto heller leuchtet die PAR 64 Lampe am Ausgang. Die neueren Dimmerpacks haben diesen Multiplexer bereits eingebaut. Diese grafische Übersicht zeigt die Verdrahtung der Komponenten untereinander.
Der Intellabeam 700 wird mit dem DMX-Protokoll von Lightwave Research angesteuert. Dieses Protokoll ist dem DMX-Protokoll sehr ähnlich. Nur Intellabeams die ein neueres Motherboard eingebaut haben, verstehen das richtige DMX-Protokoll. Daher werden diese Geräte nicht über das Lichtmischpult angesteuert. Die Intellabeams 700 werden daher mit einem eigenen Controller angesteuert. Dieses Bediengerät hat auch analoge 0 - 10V Eingänge. Daher lässt sich das Bediengerät bedingt durch das Lichtmischpult ansteuern.
1.2 Cyberlight
Der Cyberlight besitzt eine doppelwandige Entladungslampe. Dieses Leuchtmittel vom Typ MSR 1200 (5600k, 1.200W) erzeugt eine sehr hohe Leuchtdichte. Am Ende vom Gerät ist ein ovaler Spiegel befestigt. der sich in der X- und Y-Achse bewegen lässt. Das Gerät hat u.a. folgende Effekte:
- stufenlose Farbwahl
- vordefinierte Farben auf dem Farbrad
- vordefinierte Gobos (Muster) auf dem Goborad
- Gobos können nach Kundenwunsch angefertigt werden
- rotierende Gobos
- Zoomfunktion
- Schärfefunktion
- veränderbare Iris
- Shutterfunktion
- dimmbar
1.21 Der Weg vom Leuchtmittel zum Spiegel:
Zuerst trifft der Lichtstrahl auf zwei halbe Shutterbleche, die durch einen Steppermotor (Schrittmotor) angesteuert werden. Der Shutter hat die Aufgabe das Licht entweder zu sperren oder einfach nur durchzulassen. Hiernach kommt das sog. RGB-System. Hier sitzen drei dichriotische Farbfilter. Jeder Filter wird von einem Steppermotor angesteuert. Durch das Fahren eines oder mehreren Filtern kann stufenlos jede Farbe erzeugt werden. Nach dem RGB-System kommt das Farbrad mit seinen fest bestückten dichriotischen Farbfiltern. Hier nach kommt das Goborad. Mit diesem Goborad werden die Muster ausgewählt. Zum Schluss tritt der Lichtstrahl durch das Fokus- und anschließend durch die Zoomlinse.
Das Gerät ist relativ wartungsfreundlich. Zum Leuchtmittelwechsel muss das Gerät nicht von der Traverse abgenommen werden. Dazu werden oben am Gerät zwei Schrauben gelöst und das Leuchtmittel herausgezogen. Das neue Leuchtmittel braucht nur in die Fassung hingesteckt werden und muss nicht zusätzlich festgeschraubt werden. Sitzt das Leuchtmittel zu fest oder zu locker in der Fassung, kann es die Lebendauer des Leuchtmittels erheblich verkürzen. Hier ein Foto eines Leuchtmittels aus einem Intellabeam 700, welches zu locker in der Fassung gesessen hatte. Ein Anschluss ist stark verbrannt. Sobald die beiden Schrauben gelöst worden sind, schaltet sich das Gerät aus. An zwei Stellen sind Sicherheitsschalter eingebaut worden. Falls das Gerät in Betrieb ist und das Leuchtmittel an ist, darf nicht einfach das Gerät geöffnet werden. Die Lampe ist im Betrieb sehr heiß, strahlt einen sehr hohen UV-Anteil aus und könnte auch explodieren. Das kommt zwar selten vor, aber die Explosion ist sehr groß. Das Leuchtmittel vom Typ MSR 1200 ist eine Entladungslampe. In diesem Leuchtmittel ist kein Glühfaden vorhanden. Damit die Lampe eingeschaltet werden kann, sind folgende Schritte notwendig:
- Eine Wechselspannung von 230V muss am Leuchtmittel anliegen
- Ein Zündimpuls von ca. 2kV muss kurzzeitig anliegen
- Wenn das Gas sich in der Lampe entzündet hat, gibt es eine Rückmeldung zum Microcontroller
- Der Microcontroller nimmt den Zündimpuls zurück und schaltet parallel einen Ballastkondensator zu dem Leuchtmittel dazu
Dieser Ballastkondensator bewirkt eine Blindleistungskompensation
Falls das Leuchtmittel nicht zündet, kann das mehrere Ursachen haben. Das Gas im Leuchtmittel ist verbraucht oder das Netzteil hat einen Fehler. Im Aladin wird nicht einfach das Netzteil getauscht, sondern auf der Platine der Fehler gesucht. Ein Austausch kostet gleich immer viel Geld (siehe auch die Preise weiter unten). Falls das Leuchtmittel mal während des Betriebes ausfällt, kann es über den Controller wieder gezündet werden. Das erneute Einschalten kann jedoch nicht sofort erfolgen, da das Leuchtmittel sich erst abkühlen muss. Ein Temperatursensor überwacht diese Funktion.
Das Motherboard ist die "Zentrale" vom Cyberlight. Hier werden alle Sensoren erfasst und ausgewertet. Auf dem Bild ist unten der Prozessor (Microcontroller) in seiner quadratischen PLC-Fassung zu erkennen. Genau über dem Prozessor sitzt der Quarz für die Takterzeugung. Links neben dem Prozessor ist das EPROM und weiter links sitzt der RAM-Baustein. Weiter oben sind die D/A-Wandler für die Steppermotoren zu sehen. Diese ICs beinhalten auch gleich die Endstufe für einen Steppermotor. Alle 12 Steppermotoren werden vom Motherboard angesteuert. Die Ausgänge zu den Steppermotoren werden über die kurzen Kabelenden zu den Motoren geführt. Alle Funktionen werden von einem Microcontroller übernommen. Damit der Microconroller weiß, was er wann und wie zu tun hat, muss ihm das Ganze mitgeteilt werden. In einem IC (Integrierten Schaltkreis, EPROM) ist das Programm gespeichert. Ein EPROM kann man löschen. Dazu ist auf der Oberseite ein kleines Glasfenster angebracht worden. Mit UV-Licht wird dann das EPROM gelöscht. Daher ist auf jedem programmierten EPROM ein Aufkleber angebracht. Auf diesem Aufkleber wird dann meist die Programmversion im Speicherbaustein vermerkt. Auf der Seite von Lightwave Research kann man unterschiedliche Programmversionen herunterladen. Z.B. wird hier auch festgelegt, wie der Selbsttest des Gerätes abzulaufen hat. Wird z.B das Gerät von der DMX-Leitung getrennt, leuchtet das Leuchtmittel noch ca. 10 min weiter. Erst danach wird abgeschaltet. Die Lüftermotoren laufen dann noch weitere 10 min nach. Auch diese Zeiten sind im EPROM verankert.
In der Mitte der Platine ist ein gelber Kasten zu erkennen. Das ist ein kleines Relais. Falls das Gerät ohne Strom ist fällt das Relais ab. Der RS232-Baustein kann ohne Strom kein DMX-Signal mehr weiterleiten, In diesem Fall wird das DMX-Signal über die Relaiskontakte zum nächsten Gerät weitergeleitet. Über dem Relais sind die beiden XLR-Buchsen aufgelötet.
Vor den Lüftern sitzen Schaumstoffteile. Diese sog. "Baffle-Kits" sorgen dafür, dass die angesaugte Luft gefiltert wird. Hiedurch wird der Reinigungsintervall verlängert. Leider kann man nicht ganz auf die Reinigung verzichten, da Nebel und Nikotin sich auf den dichriotischen Filtern ablagern. Zum Reinigen kann das Gerät an der Traverse hängen bleiben. Man kommt problemlos an alle reinigungs relevanten Stellen heran.
Zum Schluss noch ein Foto von einem Gerät mit geöffneten Klappen und den Ersatzteilpreisen dazu:
- Sicherheitsschalter (schaltet das Gerät ab, wenn Deckel für Leuchtmittel geöffnet wird)
- Leuchtmittel 150 €
- Motherboard 2.010 €
- Reflektor für das Leuchtmittel 32 &euro
- Infrarotfilter 149 &euro
- Farbrad (ohne Bestückung) 34 €
- Effektrad
- Zoomlinse 116 €
- Fokuslinse 151 €
- Goborad mit drehbaren Filtern (ohne Bestückung) 868 €
- RGB-System (für stufenlose Farbwahl)
- Steppermotor 45€
- Netzteil 564 €
- Ballastkondensator 74 € (schlecht zu erkennen)
- Baffle-Kit 47 &euro (nicht im Bild)
- Goborad (ohne Bestückung) 47 € (schlecht zu erkennen)
- Dichriotischer Filter 35 &euro (schlecht zu erkennen)
Ob diese Preise gerechtfertigt sind, kann ich nicht sagen. Jedenfalls geht eine Reparatur sehr schnell ins Geld.
1.2 Lichtmischpult R2D2
Das Herz der Lichtanlage ist das Lichtmischpult vom Typ R2D2. Hier werden alle Befehle in ein DMX-Signal umgewandelt. Das Gerät lässt sich in Kurzform so beschreiben: Jeder Lampe wird ein DMX-Kanal zugeordnet. Jeder Taste am MIDI-Keyboard wird einem oder mehreren Kanälen zugeordnet. Möglich wäre z.B. Taste 1 vom MIDI-Keyboard den Kanälen 1 - 6 zuzuordnen. Drückt man diese Taste leuchten sechs PAR64 Lampen auf.
In unserem Falle würden aber 12 PAR64 Lampen aufleuchten. Im Aladin sind jeweils zwei PAR64 auf ein Kanal vom Dimmerpack gelegt worden. Das ist gemacht worden, damit sich Anzahl der Dimmerpacks in Grenzen hält. Da ein Dimmerpack pro Kanal ca. 3kW Verlustleistung hat, wäre beim Anschluss einer PAR64 Lampe (500W) das Dimmerpack nicht ausgelastet.
Das Lichtmischpult kann aber noch viel mehr. Die Cyberlights können damit angesteuert werden. Da die Cyberlights bereits das orginal DMX-Protokoll verstehen, kann man sie an das Lichtmischpult problemlos anschließen. Hierbei muss man bedenken, dass ein Cyberlight mehr als ein Kanal im Mischpult belegt. Das Farb- oder Goborad benötigt bereits alleine für sich 8 Kanäle. Dazu kommen noch die beiden Goboräder, Shutter, Spiegel [Pan (Schwenken) und Tilt (Neigen)], sowie Fokus- und Zoomlinse. Ein Cyberlight belegt demnach 48 Kanäle! Wie nun welcher Kanal zuzuordnen ist, ist im Handbuch vom Cyberlight beschrieben. Hat man diese Grundeinrichtung fertiggestellt, kommt die eigentliche Programmierung. Hier legt man fest, auf welcher Taste oder auf welchem Poti, welcher Cyberlight welche Effekte macht. Z.B. kann man die Maße der Tanzfläche eingeben und jeden Spiegel auf exakt einer Ecke von der Tanzfläche stellen. Hier sind dem Programmierer fast keine Grenzen gesetzt. Alle Befehle vom Lichtmischpult werden dann nacher über ein DMX-Kabel zum ersten Dimmerpack geschickt. Jeder "Verbraucher" weiß, welches Packet vom DMX-Singnal für ihn bestimmt ist und führt dann die entsprechden Kommandos aus.
1.3 Stromversorgung Lichtanlage Aladin:
Die Lichtanlage muss mit Strom versorgt werden. Wenn man die Leistung jeder Lampe und von jedem Effektgerät zusammenaddiert, kommt man auf eine Verlustleistung von knapp 100kW! Eine Einspeisung von 3x125A ist daher notwendig. Der Strom von 3x125A wird in dem Schrank auf Stromschienen verteilt. An den Stromschienen sind 5 große Lasttrenner mit 3x63A vorgesehen. Der erste Lasttrenner ist in dem Bild geöffnet worden. Rechts neben dem Lasttrenner sind 3 Stromwandler zu erkennen. Diese Wandeln den Strom, der durch die jeweilige Stromschienen fließt, in eine Spannung um. Diese Spannung wird an der Vordertür an 3 analogen VU-Metern angezeigt. An dieser Anzeige lässt sich der jeweilige Strom der Phase ablesen. Diese 3 Phasen sollten gleichmäßig stark belastet werden. Die E-Verteilung besteht hauptsächlich aus Stromschienen, Sicherungen, Schützen und Reihenklemmen. Jedes Gerät ist über eine Sicherung abgesichert. Ein Dimmerpack ist über drei Sicherungen, die mechanisch gekoppelt sind, abgesichert. Hat also hier ein Kanal einen Kurzschluss, fällt gleich das ganze Dimmerpack aus. Das ist zur Sicherheit eingebaut worden. Damit die E-Verteilung nicht beim Einschalten schlagartig belastet wird, ist die Anlage in fünf Felder aufgeteilt worden. Schaltet man die Anlage ein, werden alle fünf Felder nacheinander mit einer eingestellten Verzögerung eingeschaltet.
Im Aladin, Tivoli und Party Point gibt es mehrere Einspeisungen und E-Verteilerschränke. Im Aladin gibt es zwei Einspeisungen. Einmal für die Lichtanlage und einmal für die Allgemeinbeleuchtung (Tresenstrom, Kühlschränke, Außenbeleuchtung, Küche etc). Im Tivoli ist eine Einspeisung und im Party Point eine Weitere. Jede Einspeisung im Aladin und Tivoli liefert 3x125A, die Einspeisung im Party Point 3x125A. Dieser Strom wird von einer 10kV-Station sichergestellt. Diese Station steht rechts neben dem Aladin auf dem Parkplatz. In diesem Trafohaus steht ein größerer Transformator. Die Primärseite (Eingangsseite) wird mit 3x10kV versorgt. Auf der Sekundärseite stehen 5 Felder mit jeweils 3x250A zur Verfügung.
1.4 Stromversorgung Aladin und Tivoli:
Der gesamte Gebäudekomplex Aladin wird von einer 10kV-Anlage neben dem Aladin versorgt. Da es in früheren Zeiten des öfteren mal zu kleineren Stromausfällen kam, musste die Stromversorgung verbessert werden. Neben dem Aladin am Parkplatz ist daher eine 10kV-Trafoanlage installiert worden. Von dem Energieversorger in Bremen (swb) ist eine 10kV-Leitung in das Trafohaus gelegt worden. Diese 10kV (dreiphasig) werden auf Stromschienen gelegt, durchlaufen dabei einen 10kV-Schalter (Lasttrenner), einen Strom- und Spannungsmesser und über drei 32A-Sicherungen (10kV) gelangt diese Spannung auf einen größeren Transformator. Hier wird die Spannung auf 3x230V heruntertransformiert. Diese Abbildung zeigt die Anschlüsse vom Transformator.Der Trafo hat 5 Abgänge a 3x230V/250A. Vier Abgänge sind wie Folgt belegt:
- Stromversorgung Aladin mit Allgemeinstrom
- Stromversorgung Aladin Bühne für Licht- und Tonanlage
- Stromversorgung Tivoli Bühne für Licht- und Tonanlage
- Stromversorgung Party Point (nebem dem Aladin)
Der fünfte Abgang ist frei und wird von Radio Bremen Fernsehen bei Bedarf genutzt.
Hier ein paar technische Daten zum Trafo:
- Nennspannung = 10kV
- Nennleistung = 500kVA
- Nennstrom primär = 28,9A
- Nennstrom sekundär = 722A
- Gesamtgewicht = 1,7t
- Kühlungsart = ONAN (oil natural air natural)
Bei der Kühlungsart ONAN handelt es sich hier nicht um ein Kühlmittel mit dem Namen ONAN, sondern diese Buchsaben stehen für eine besondere Kennzeichnung der Kühlungsart.
Die nachfolgende Tabelle zeigt die Kennzeichnung der Kühlungsart von Öltransformatoren:
| Erster Buchstabe inneres Kühlmittel, das mit den Wicklungen in Berührung steht: |
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| O |
Mineralöl oder syntesische Isolierlüssigkeit mit einem Brennpunkt ≤ 300°C | |
| K |
Isolierlüssigkeit mit einem Brennpunkt > 300°C | |
| L |
Isolierlüssigkeit mit nicht messbaren Brennpunkt |
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Zweiter Buchstabe
Art des Kreislaufs des inneren Kühlmittels (Kühlmittel bewegung): |
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| N |
natürliche Thermosiphonströmung durch Wicklung und Kühler | |
| F |
erzwungener Umlauf durch die Kühler, Thermosiphonströmung durch die Wicklung | |
| D |
erzwungener Umlauf durch die Kühler, vom Kühler zumindest in den Hauptwicklungen gerichtet |
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| Dritter Buchstabe äußeres Kühlmittel: |
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| G |
Gas | |
| A |
Luft | |
| W |
Wasser |
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Vierter Buchstabe
Art des Umlaufs des äußeren Kühlmittels |
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| N |
natürliche Konvektion | |
| F |
erzwungener Umlauf (Ventilatoren, Pumpen) | |
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Tabelle 1: Kennzeichnung der Kühlungsart von Öltransformatoren
Die durch Verluste des Transformators entstehende Wärme wird auf das Öl im Transformatorkessel übertragen. Durch die Erwärmung des Öls entstehenden Dichteunterschiede, steigt das warme Öl nach oben und fließt durch die Radiatoren wieder nach unten. Dabei gibt das Öl seine Wärme an die durch natürliche Konvektion (ONAN) bewegte Luft ab. Das so gekühlte Öl fließt aus den Radiatoren wieder in den unteren Bereich des Transformatorkessels zurück.
Bevor die Spannung von 230V auf die Blindleistungskompensierungsanlage gelangt, durchläuft sie einen Lasttrenner und Sicherungen.
Die Verbraucher im Aladin und Tivoli sind nicht alle rein ohmsche Verbraucher. Fast jedes Gerät hat einen Netztransformator. Weiterhin gibt es dort Motoren für Lüfter, Kettenzüge, sowie Neonröhren und Halogenlampen für 12V Systeme. All diese Verbraucher erzeugen einen Blindstrom und somit eine Blindleistung. Der Anteil der Blindleistung muss reduziert werden. In diesem Trafohaus ist daher eine automatische Blindleistungskompensationsanlage eingebaut worden. Die Blindleistung wird hier durch Hinzuschalten eines Kondensators oder mehreren Kondensatoren reduziert. Da jedoch ständig der Blindleistungsanteil wechselt (cos phi), müssen auch ständig anderere Kondensatoren hinzu- oder abgeschaltet werden. Dadurch wird immer der bestmöglichste cos phi erreicht. Was hier in dem Bild nicht zu erkennen ist: Der Wert schwankt ständig. Fast alle zwei Sekunden hört man die Schütze in der Blindleistungskompensationsanalge schalten und der Wert ändert sich dabei.
Zum Ablesen des "verbrauchten Stroms" ist in jedem Haushalt ein Zähler eingebaut, der jedes Jahr abgelesen wird. Hier ist es ein etwas anderer Zähler. Bei diesem Zähler kann der Zählerstand per Fernabfrage abgefragt werden. Hier zu erkennen an der TAE-Dose.
Abschließend bleibt noch anzumerken, dass dort gefährliche Spannungen vorhanden sind. Bei den drei 32A-Sicherungen liegen 10kV an. Der Sicherheitsabstand beträgt 1cm/1kV. In unserem Fall muss ein Schutzabstand von 10cm eingehalten werden. Auf dem Bild kann man erkennen, dass die drei Sicherungen einen Abstand von mind. 10cm zur Plexiglasscheibe haben. Trotzdem sollte man bei eingeschalteter Spannung einen größeren Abstand einhalten. Ein Stromschlag wäre tödlich.
Einmal im Jahr wird diese Anlage durch eine Fachfirma gewartet. Die Firma Sitte in Bremen Hemelingen führt regelmäßig einmal im Jahr diese Wartung durch. Vor den drei 32A-Sicherungen hat nur der Energieversorger in Bremen swb Zutritt. Hier in dieser Abbildung sind die Schaltschränke zu erkennen. In dem linken Schrank wird eine 10kV-Messung durchgeführt. Weiterhin ist an dem zweiten Schrank von links zu erkennen, dass dort ein Lasttrenner für 10kV untergebracht ist und an dem zweiten Schrank von rechts steht der Name der Station "Gisela". Zu der gesamten Anlage hat das Aladin keinen Zutritt.
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