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Anordnung für optische Signalubertragungseinrichtungen mit lichtelektrischen Zellen, insbesondere zur Ausscheidung der Wirkung fremden Lichtes.
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tragungseinrichtungen auf eine gewisse Weglänge des Zuges abgehalten wird.
Eine andere Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung besteht darin, dass die plötzliche schlagartige Einwirkung des Signallichtes auf die signalgebende, lichtelektrische Zelle ausgenutzt wird. Durch Verwendung von Kondensatoren oder Drosselspulen lassen sich die durch die plötzliche Belichtung der lichtelektrischen Zellen. auftretenden Stromänderungen von allmählich erfolgenden Schwankungen, wie sie durch fremdes Licht oder durch Inkonstanz der Zelle entstehen können, unterscheiden. Die erfindungsgemässe Einrichtung wird dabei derart getroffen, dass neben der eigentlichen
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feld, wie es die erste Zelle hat, und so geschaltet wird, dass sie bei Anwesenheit von fremdem Licht im allgemeinen die Wirkung desselben auf die Empfangszelle neutralisiert.
In den beigefügten Figuren sind einige praktische Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Einrichtung dargestellt, an Hand welcher im folgenden der Erfindungsgegenstand näher erläutert wird.
In Fig. 1 bedeutet 1 einen Scheinwerfer und 4 und 4'je einen Empfänger mit einer in ihm vor- gesehenen lichtelektrischen Zelle. Diese Apparate befinden sich auf dem Fahrzeuge und sind an diesem zweckmässig seitlich derart angebracht, dass sie während der Fahrt in das optische Gesichtsfeld der auf der Strecke angebrachten Blende 5, welche beispielsweise aus einem Blechschirm besieht, und des Spiegels'2 gelangen. Das Licht des Scheinwerfers 1 bildet einen Lichtkegel mit dem Öffnungswinkel a. Auf der Strecke ist, wie bereits erwähnt, der Spiegel 2 angeordnet, der beispielsweise als Winkelspiegel mit zwei spiegelnden Flächen ausgebildet ist. Die Linse 3 am Empfänger 4 entwirft in diesem auf die lichtelektrische Zelle 9 ein Bild der Ebene des Spiegels 2 und des Abschirmbleches 5.
Im Empfänger 4 ist ausser-
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welche unter Zwischenschaltung einer Batterie 18 mit einer Verstärkeranordnung 20 in Verbindung steht, so dass bei Belichtung der Zelle 9, d. h. wenn diese Strom durchlässt, dieser im Verstärker 20 verstärkt wird und dadurch mit Hilfe der an den Verstärker angeschlossenen Beeinflussungseinrichtung E entweder ein optisches oder akustisches Signal, eine Bremsung oder Geschwindigkeitsbegrenzung auslöst.
Die von der Lichtquelle 1 ausgehenden Strahlen 7 und 8 treffen die Schiimebene in den Punkten 10 und 11.
In diesen Punkten schneiden auch die äusseren Strahlen 7', 8'die Schirmebene. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass das vom Spiegel 2 reflektierte Licht auf die Zelle 9 trifft, so lange der Spiegel sich im Bereich des Scheinwerferlichtkegels befindet. Ein von der Lichtquelle 1 ausgehender Strahl ist mit S und der vom Spiegel 2 reflektierte mit S'bezeichnet. Ohne besondere Zusatzeinrichtungen wurde die
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desselben entwirft in der Ebene der Blende 14 ein Bild der Ebene des Schirmes 5. Der Blendenausschnitt ist so gewählt, dass nur die zwischen den Randlinien 15 und 16 liegenden Lichtstrahlen auf die Zelle 12 gelangen können.
Der Randstrahl j ! 5 schneidet die Ebene des Schirmes im Punkt 10, der Wandstrahl 16 läuft parallel zum Randstrahl 8'der Empfangseinrichtung 4 und schneidet die Sehirmebene im Punkt 17.
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übertragung gehörigen Einrichtungen unwirksam, so lange die Zelle 12 belichtet ist, d. h. wenn fremdes Licht auf die Empfangseinrichtung trifft und in dieser eine falsche Wirkung auslösen würde. Über die Art, wie die Zelle 12, d. h. die an die Klemmen 19 und M'angeschlossene Apparatur die Wirkung fremden Lichtes auf die Zelle 9 unschädlich macht, ist in den folgenden Fig. 2-6 dargestellt und wird an Hand dieser weiter unten näher erklärt.
Im gezeichneten Fall der Fig. 1 liegt der ganze Strahlenkegel zwischen den
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zum mindesten kein Tageslicht. Im allgemeinen kann jedoch das Signallicht, welches vom Scheinwerfer 1 kommt, zum Teil auch auf die Zelle 12 wirken. Um die Wirkung des künstlichen Lichtes auf die Zelle 12 auszuschalten, kann die Linse 13 blau gefärbt werden oder es kann ihr, wie in der Zeichnung dargestellt, ein entsprechendes Farbfilter D vorgeschaltet werden, das nur blaue und ultraviolette Strahlen durchlässt. Im Gegensatz zum Tageslicht wird künstliches Licht, das keine oder nur wenige von diesen kurzwelligen Strahlen enthält, unwirksam bleiben. Es ist aber nicht schwer, die Anordnung so zu treffen, dass die zur Ausscheidung der Wirkung fremden Lichtes dienende Zelle 12 von dem zur Signalgebung benutzten Licht überhaupt nicht getroffen wird.
In Fig. 1 ist dies ohne weiteres-der Fall. Durch die Eigenschaften des Winkelspiegels, der eine Öffnung von etwas mehr als 900 bat, wird beim Vorbeifahren des Zuges unter der Signaleinrichtung das reflektierte Licht immer nur in Richtung auf die Linse 3 und 3' fallen, so lange der Spiegel 2 überhaupt im Lichtkegel des Scheinwerfers 1 sich befindet. Noch ausgeprägter wird diese Eigenschaft, wenn direkt vor dem Spiegel eine Sammellinse angeordnet ist, die alles reflektierte Licht auf die Linsen 3 bzw. 3'zusammenfasst. Die Sammellinse ist jedoch'nicht gezeichnet,
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da bie nicht unbedingt notwendig ist.
In Wirklichkeit wird zweckmässig. nieht ein Winkelspiegel, der im dargestellten Beispiel der Übersichtlichkeit wegen gezeichnet wurde, verwendet, sondern ein Raumspiegel bekannter Art, der die zwei dimensionalen Eigenschaften des Winkelspiegels entsprechend in das Räumliche übersetzt. Auch wenn statt des Spiegels 2 auf der Strecke selbstleuchtende Lichtquellen verwendet werden, kann durch Zusammenfassung der von den Signallichtern ausgehenden Strahlen zu Lichtkegeln die Zelle 12 örtlich so angeordnet werden, dass sie bei Vorbeifahrt am Signal vom Signalliehtkegel nicht berührt wird.
Im übrigen bietet der Fortfall des Farbfilters den Vorteil, dass zur Ausscheidung fremden Lichtes das Vorhandensein bestimmter Lichtstrahlen in Fremdlicht nicht notwendig ist, so dass also auch
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nung ohne weiteres ersichtlich ist, muss der Schirm um das Mass a über den Punkt 17 und um das Mass b über Punkt 10 verlängert werden, wenn angenommen wird, dass die Fahrtrichtung in der Zeichenebene liegt und sich das Fahrzeug von rechts nach links bewegt. Ebenso ist aus der Zeichnung ersichtlich, dass Gegenstände beliebiger Ausdehnung, die ebensoweit oder weiter entfernt sind als das Abschirmblech 5, zu Störungen keinerlei Anlass geben können, da bis in unendliche Entfernung der Lichtkegel 15, 16 den Kegel 7', 8'umhüllt.
Ausserhalb des Abstandes des Schirmes von der Empfangseinrichtung verbreitern sich zwar die Strahlenkegel etwas, jedoch wurde das in der Zeichnung der Deutlichkeit wegen nicht berücksichtigt, da grundsätzliche Änderungen dadurch nicht eintreten. Als Beispiel ist lediglich der Strahl 16' eingezeichnet, der ausserhalb des Sc-hirmabstandes aus dem Strahlenkegel 15, 16 austritt.
Um bei praktischen AusfÜhrungen aus Sicherheitsgründen Ungenauigkeiten, welche durchFahrzeug- schwankungen u. dgl. auftreten können, zu berücksichtigen, wird man den Öffnungswinkel ss und das Abschirmblech 5 grösser wählen, als es nach den oben angegebenen Regeln nötig wäre. Bei mässiger Ver- grösserung ist es aber immerhin noch notwendig, dass die Umschalteinrichtungen für die Übertragungs- einrichtungen praktisch trägheitslos arbeiten. Werden Einrichtungen verwendet, die eine auch nur mässige Trägheit besitzen, so muss wegen der hohen Fahrtgeschwindigkeit der Züge besonders das Abschirmblech weiter vergrössert werden, was jedoch keinerlei Schwierigkeiten bereitet. Bei einer Fahrtrichtung von links nach rechts muss z.
B. das Schirmbleeh nach links so stark verlängert werden, dass der Strahlen-
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vollständig auf dem Schirm befindet. Nach rechts muss der Schirm so weit reichen und der Strahlenkegel so weit geöffnet sein, dass mindestens die Verzögerungszeit vergeht, ehe nach genügender Belichtung der Zelle 12 der Strahl 8'den Schirm verlässt.
Die Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Anordnung zur Ausscheidung fremden Lichtes. Die Sperrzelle 12 liegt über dem Widerstand 21 an den Batterien 0, A und einem Teil von B. Dieser Widerstand 21 ist derart bemessen, dass die Röhre 22, welche von der Batterie A aus geheizt wird, bei unbelichteter Zelle 12 so viel negative Vorspannung erhält, dass kein Anodenstrom fliessen kann. Wird die Zelle 12 belichtet, so wird ihr Widerstand kleiner und es fliesst durch diese Strom. Damit wandert das Gitterpotential nach der positiven Seite, so dass bei richtiger Wahl der Anzapfung 2. 3 der Batterie B ein Anodenstrom fliessen kann. Das in den Anodenstromkreis eingezeichnete Relais 24 zieht damit seinen Anker 25 an.
Da dieser gelenkig gelagert ist, und eine Abdeckklappe 25'trägt, wird die unter dieser Klappe sich befindende lichtelektrische Zelle 9 abgedeckt, so dass das durch die Linse 3 hindurchdringende Licht die Zelle 9 nicht treffen kann. Die zuletzt beschriebene Anordnung ist in geeigneter Weise in dem Empfänger 4 der Fig. 1 eingebaut. Die Zelle 9 ist, wie bereits erwähnt, über die Anschlussklemmen 39 und 39'mit einer Verstärker- einrichtung 20 verbunden. So lange also fremdes Licht auf die Zelle 12 fällt, die, wie in Fig. 1 dargestellt ist, in dem Empfänger 4'eingebaut ist, so lange wird auch jede Signalübertragung über Zelle 9 unterdrückt. Verschwindet die Belichtung der Zelle 12, so sinkt der Anodenstrom der Röhre 22, das Relais 24 lässt den Anker 25 los.
Dieser wird durch die Feder 26 in die Ruhelage zurückgeholt, und die Abdeck- klappe 25'gibt dabei den Weg für die Lichtstrahlen zur Zelle 9 frei, macht sie also empfangsbereit. Das Relais 24 wird einer geringen Trägheit wegen nach dem polarisierten oder dynamometrischen System zu
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wendet werden.
Im Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, ist die Anordnung der lichtelektrischen Zelle 12, der Röhre 22 und des Relais 24 die gleiche wie in Fig. 2. Der vom Relais 24 gesteuerte Anker 29 bewirkt wie in Fig. 2 wiederum eine mechanische Abdeckung der lichtelektrischen Zelle 9. Der Anker 29 ist dabei gelenkig gelagert und trägt zwei SperrkIinken28 und 33. Zur Abdeckung dient eine Lochscheibe27, die in der gezeichneten Stellung die von der Linse kommenden Lichtstrahlen von der Zelle 9 abhält. Die Lochscheibe ist an ihrem äusseren Umfange mit zwei Zahnkränzen versehen. Durch den äusseren Zahnkranz 30 und den Sperrhaken 28 am Anker 29 wird die Scheibe 27 an der Drehung in der Pfeilrichtung gehindert.
Die Scheibe steht unter der Einwirkung eines dauernden Drehmomentes in der Pfeilriehtung, welches beispielsweise durch eine Feder, eine Reibungskupplung, einen elektrischen Motor mit zwischengeschalteter Feder 31 od. dgl. hervorgerufen werden kann. In der gezeichneten Stellung führt das Relais 24 Strom, die Zelle 12 ist also, wie in Fig. 2 beschrieben, durch fremdes Licht belastet. Bei Verschwinden der
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Belichtung der Zelle 2 zieht die Feder 35 den Anker 29 an und gibt dadurch die Lochscheibe 2 ?, welche durch den Sperrhaken 28 an der Drehung verhindert wurde, frei, so dass diese sieh so weit drehen kann, bis sie durch den Sperrhaken 33, welcher in den Zahnkranz 32 eingreift, wieder gehemmt wird.
Die Lochseheibe dreht sich dabei um eine Vierteldrehung weiter, und eine Aussparung 34 der Lochscheibe kommt iiber die liehtelektrisehe Zelle 9 zu stehen, so dass diese Licht empfangen kann und eine entsprechende
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in Fig. 2 dargestellten besteht darin, dass das Relais 6 nur kleine Steuerkräfte aufzubringen hat. Der doppelte Zahnkranz gewährt unter allen Umständen Synchronismus zwischen Anker 29und Lochscheibe 27.
Die mechanischen Anordnungen gemäss der Fig. 2 und 3 haben allerdings den kleinen Nachteil der Trägheit, jedoch ist ihr Vorteil, welcher darin besteht, dass selbst stärkstes Fremdlicht, z. B. direktes Sonnenlicht, keine Ermüdung der Zelle hervorrufen kann, nicht zu unterschätzen.
In Fig. 4 wird die Einwirkung fremden Lichtes auf die Zelle 9 dadurch unschädlich gemacht, dass diese durch den Kontakt 36 von ihrer Spannungsquelle abgeschaltet wird, wenn fremdes Licht auf die Signalempfangseinrichtung trifft. Die Schaltung der Sperrzelle 12, der Röhre 22 und der Relaiswicklung 24 ist wieder die gleiche wie in den Fig. 2 und 3. Bei Beleuchtung der Zelle 12 wird das Relais 24 erregt und zieht den Anker an, womit der Stromkreis der Zelle 9 aufgetrennt wird, welcher über einen Widerstand 38, einen Teil der Batterie B, die Batterien A und C geschlossen wäre.
An den Klemmen 39 und 39'ist die erste Röhre 40 der Verstärkereinrichtung angeschlossen, welche unter Zwischenschaltung einer Batterie 42 mit der weiteren Verstärkereinrichtung 20 in Verbindung steht. Erst wenn Kontakt 36 durch die Feder 37 geschlossen ist, d. h. wenn Zelle 12 kein fremdes Licht mehr erhält, ist die Zelle 9 empfangstereit und kann bei ihrer Belichtung eine Änderung des Anodenstromes der ersten Verstärkerrohre 40 hervorrufen und dadurch eine entsprechende Wirkung in der Beeinflussungseinrichtung auslösen.
Die Fig. 5 und 6 zeigen zwei Beispiele, bei denen die Herstellung der Bereitschaft zur Signalü1 : er- tragung bei Verwendung von Photozellen praktisch trägheitslos vor sich geht. Die Schaltung der licht-
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Widerstand 44 wird bei den in beiden Figuren dargestellten Beispielen vom Anodenstrom der Röhre 22 durchflossen, wenn die Sperrzelle 12 fremdes Licht erhält.
In Fig. 5 liegt die Empfangszelle 9für das Signallicht unter Zwischenschaltung des Widerstandes 45 an der Spannung der Punkte 43 und 46. Die Anzapfung 46 der Batterie B wird dabei so gewählt, dass die Gesamtspannung zwischen 46 und 43 bei der Belichtung der Zelle 12 durch den Anodenstrom der Röhre 22 kompensiert wird, d. h. gleich oder annähernd gleich Null ist, womit der Stromkreis der Zelle 9 spannungslos ist. Verschwindet nun die Belichtung der Sperrzelle 12, so verschwindet mit dem Anodenstrom der Röhre 22 auch der Spannungsabfall am Widerstand 44, so dass nunmehr die Batteriespannung zwischen 46 und 42 über die Widerstände 44 und 45 als Speisespannung für den Stromkreis der Zelle 9 auftritt und diese damit für die Signalübertragung in Bereitschaft stellt.
Parallel zu dem Widerstand 45 ist an den Klemmen 39 und 39'wieder der Eingang in den Verstärker für die Signalübertragung angeschlossen, der durch die Röhre 40 angedeutet ist. Die Zelle 9 kann infolgedessen nur bei Belichtung durch das Signallicht eine Wirkung in der Beeinflussungseinrichtung auslösen.
In Fig. 6 hat der Stromkreis der Zelle 9 seine eigene Speisebatterie 49. Die Schaltung der ersten
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strom der Röhre 40 unterdrückt wird. Die Röhre 22 hat nur Einfluss auf die Vorspannung der Klemme 39" gegen den Heiziaden der Röhre 40. Ist die Zelle 12 unbelichtet, fÜhrt also Widerstand 44 praktisch keinen
Strom, so hat die Klemme 39"annähernd das Potential des Heizfadens von Röhre 40. Diese ist also empfangsbereit. Wird die Zelle 12 von fremdem Licht erregt, so bekommt die Klemme 39"durch den
Anodenstrom der Röhre 22 im Widerstand 44 positive Vorspannung, die ausreichend ! ist, um selbst bei
Belichtung von Zelle 9 den Anodenstrom der Röhre 40 aufrechtzuerhalten.
Auch hier ist demnach eine
Signalübertragung nur möglich, wenn von der Signallampe 1 oder vom Spiegel 2 (Fig. l) kommendes
Licht auf die Zelle 9 auftrifft.
Bei den im folgenden beschriebenen Einrichtungen wird die Einwirkung Hemden Lichtes auf die Ii'htelektrische Empfangszelle dadurch unschädlich gemacht, dass diese nur bei einer schlagartigen plötz- lichen Belichtung, wie es beim Durchfahren des Signallichtkegels der Fall ist, eine Wirkung auf die Beein- flussungseinrichtung auslöst. Dabei wird der bei den in Fig. 1-6 dargestellten Beeinflussungseinrich- "tungen nötige Schirm 5 überflüssig.
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schaltet, zu dem in Serie die Wicklung eines Relais 55 liegt. Die eine der beiden Zellen dient als Signalzelle, die zweite als Sperrzelle. Die dazugehörige Optik ist so ausgebildet, dass das Signallicht im wesentlichen nur eine lichtelektrische Zelle treffen kann, während fremdes Licht beide Zellen belichtet.
Ein bekanntes Mittel zu der erwähnten örtlichen Zusammenfassung des Signallichtes ist beispielsweise, wie bereits erwähnt, ein sogenannter Raumspiegel, der auch sonst bei optischen Signalübertragungen ver-
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wandt wird. Die hier dargestellte Schaltung ist eine besondere Ausführungsform einer Bruckenschaltung. Eine Neutralisierung der von den beiden Zellen empfangenen Eindrücke in einer normalen Brückensehal- tunglässt sich bekanntlich immer dann erreichen, wenn die Zellen 52 und 53 einander vollkommen gleich oder wenigstens potentiale Charakteristik besitzen, d. h. wenn die Leitfähigkeit der beiden Zellen in Abhängigkeit von der sie treffenden Lichtmenge einander proportional sind.
Die besonderen Vorteile, die gegenüber den bekannten Brückensdialtungen durch das Prinzip der schlagartigen Beleuchtung erreicht werden, bestehen darin, dass es nicht notwendig ist, diese Brücken vorher abzugleichen, und dass fernerhin langsame Stromänderungen, die durch allmähliche Änderung der Intensität des auf die Zellen auftreffenden Lichtes hervorgerufen werden, keinen Einfluss haben. Es dürfen beispielsweise die Punkte 63 und 64 ruhig verschiedenes Potential besitzen ; das über die Kapazität 54 eingeschaltete Relais 55 wird trotzdem nur dann ansprechen, wenn sich das Potential zwischen den Punkten 63 und 64 schlagartig ändert.
Das stromempfindlich ausgebildete Relais 55 wird auf dem plötzlichen Ladestrom des Kondensators 54 reagieren und beispielsweise einen Kontakt 56 schliessen, welcher, wie bereits bei den vorhergehenden Beispielen beschrieben, über die Klemmen 39 und 59'an die Verstärkereinrichtung angeschlossen ist, und damit die Verstärkereinrichtung steuert.
In Fig. 8ist die gleiche Brückenschaltrng dargestellt, nur mit dem rnterschfed, dass in dem Brückenzweig zwischen den Klemmen 63 und 64 eine Drossel 57 eingeschaltet ist. Parallel zu dieser wird ein
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sein kann, die in der gebräuchlichen Schaltung im Anodenstromkreis eine Relaiswicklung 55 enthält.
Wird nun beispielsweise die Zelle 52 stossartig belichtet, so kann sich der zwischen den Punkten 63 und 64 auftretende Potentialunterschied nicht sofort über die Drossel 57 ausgleichen, und die Folge ist eine Erhöhung der von der Batterie C herrührenden Gitterspannung der Röhre 58. Damit steigt auch der Anodenstrom dieser Röhre, schliesst den Kontakt 56 und Relais 55 und verursacht über die an die Klemmen 39 und 39'angeschlossene Verstärkereinrichtung eine Beeinflussung des Fahrzeuges.
In Fig. 9 liegen parallel zur Spannungsquelle 5 ein Widerstand 61 und die lichtelektrische Zelle 53, welche in Serie geschaltet sind. Zur Spannungsqrelle 51 ebenfalls parallel liegen der Widerstand 62 und die lichtelektrische Zelle 52, welche wiederum unter sich in Reihe geschaltet sind. An die Punkte 63 und 64 ist, wie in Fig. 7 dargestellt, der Kondensator 54 und das die Kontakte 56 steuernde Relais 55 eingeschaltet. Die Wirkung dieser Einrichtung ist die gleiche wie die der Einrichtungen gemäss Fig. 7 und 8.
Die Anschlussstelle 63 in den Fig. 7 und 8 kann auch, ohne eine Änderung in der Wirkung dieser Einrichtungen zu verursachen, aus der Mitte der SrannungsqreIle 51 an deren Ende verlegt werden. Damit kommt man zur Schaltung gemäss Fig. 10. In dieser sind parallel zu der Spannungsquelle 5j ! die in Serie geschalteten lichtelektrischen Zellen 52 und 53 angeschlossen. An die Anschlussstellen 63 und 64 liegt wieder die signalgebende Einrichtung, wie sie bereits beschrieben wurc'e.
Wenn bis jetzt die Rede davon war, dass die Wirkung der Signalzelle durch eine besondere Sperrzelle neutralisiert wird, so ist es doch im allgemeinen nicht notwendig, die Zahl der für die verschiedenen
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bildung des erwähnten Raumspiegels einander paarweise zuordnen lassen und so jede Signalzelle als
Sperrzelle zu der ihr zugeordneten andern Signalzelle wirkt. Erhalten beide gleichzeitig Licht, so heben sie sich in ihren Wirkungen gegenseitig auf. Erhält nur die eine oder die andere Licht, was der Fall ist, wenn Signallicht auf die Empfangseinrichtung fällt, so entsteht im Blindwiderstand, der in den erwähnten
Beispielen als Kapazität oder Induktivität dargestellt wurde, eine Wirkung des einen oder andern Vorzeichens, die durch entsprechende Vorrichtungen, beispielsweise Relais, übertragen werden kann.
In Fig. 11 ist eine derartige Anordnung dargestellt, die im übrigen prinzipiell der Fig. 10 gleicht. Die Verstärkerröhre 65 liefert im unbeeinflussten Zustand einen mittleren Anodenstrom, da das Gitter dieser Röhre über den Widerstand 66 dauernd unter Spannung steht. Das Relais 67, welches in den Anodenkreis der Röhre 65 eingeschaltet ist, sei so dimensioniert, dass, im Falle ein mittlerer Anodenstrom fliesst, der Anker dieses
Relais sich gerade in der Mittellage zwischen den beiden Kontakten 68 befindet.
Bekommt der Punkt 64 schlagartig ein anderes Potential, so pflanzt sich diese Wirkung über den Kondensator 54 nach dem Gitter der Röhre 65 fort und bewirkt hier je nach seinem Vorzeichen entweder das Ansteigen des Anodenstromes auf einen höheren Wert oder seine Unterdrückung. Der Anker des Relais 67, welcher sich, wie erwähnt, beim normalen Anodenstrom in der Mittellage befindet, wird daher beim Sinken des Anodenstromes den einen Kontakt und beim Steigen des Anodenstromes den andern Kontakt 68 schliessen und damit den Stromkreis des an die Klemmen 39 und 39'angeschlossenen Verstärkers schliessen.
Die Wirkung der Potentialänderung im Punkt 54 auf den Anodenstrom der Röhre 65 ist deshalb verschieden, weil, je nachdem die Zelle 52 oder die Zelle 53 schlagartig beleuchtet wird, im Gitterstromkreis entweder eire Spannungserhöhung oder eine Spannungsverminderung auftritt.
Zweckmässig werden an Stelle des Relais 67 zwei normale Relais vorgesehen, die so geschaltet sind, dass der Anker des einen Relais beim halben Stromwert angezogen und der Anker des andern Relais abgefallen ist. Steigt dann der Strom auf den vollen Stromwert, so zieht auch das zweite Relais seinen Anker an, fällt dagegen der Strom auf einen sehr kleinen Wert oder wird er zu Null, so lässt das erste Relai
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lich gemacht wird, ob die Zelle 52 oder die Zelle 53 schlagartig belichtet wurde. Bei dieser Anordnung besteht jedoch eine gewisse Schwierigkeit. Angenommen, die Zelle 52 sei soeben durch das Eintreten in den Signalkegel plötzlich belichtet worden. Wie beabsichtigt, wird der Punkt 64 und damit das Gitter der Röhre 65 ein höheres Potential bekommen.
Tritt die Zelle 52 wieder schnell genug aus dem Lichtkegel aus, so hat sich das Gitterpotential weder über den Gitterwiderstand 66 noch über den Ableitwic'erstand des Kondensators 54 genügend ausgleichen können. Kehrt also mit dem Austreten aus dem Lichtkegel der Punkt 64 auf sein früheres Potential zurück, so erhält auch das Gitterpotential der Röhre 65 wieder ungefähr den früheren Wert. Bleibt jedoch die Zelle 52 einmal zufällig längere Zeit im Lichtkegel stehen, so gleicht sich das Potential des Gitters über den Kondensator 54 und den Widerstand 66 aus.
Falls keine weiteren Vorkehrungen getroffen werden, würde auch der Anker des Relais 67 damit wieder in seine Ruhelage zurückkehren. Wenn nun die Zelle 52 aus dem Lichtkegel austritt, d. h. das Potential des
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so wird das Gitterpotential der Röhre 65 etwa um den gleichen Betrag negativer, als es vorher positiver geworden war. Das Verschwinden des auf die Zelle 52 auftreffenden Lichtes wirkt dann in diesem Falle genau so, wie wenn eine Belichtung der Zelle 35 schlagartig stattgefunden hätte, d. h. es tritt wiederum eine Beeinflussung des Fahrzeuges ein, da der Anker des Relais 67 sich auf den andern Kontakt umge- legt hat.
Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, kann die Einrichtung bei Verwendung zweier Relais derart getroffen werden, dass die Anker in den Endstellen festgehalten werden und dadurch die obenbesehriebenen Wirkungen entgegengesetzten Vorzeichens verriegeln. In Fig. 12 ist eine derartige Schaltung gezeigt, die beispielsweise als Ruhestromschaltung gedacht ist. Im wesentlichen ist die Schaltung die gleiche wie in Fig. 11. Der Anodenstrom der Röhre 65 durchfliesst dabei jedoch die Wicklungen zweier Relais 69 und 70. Die Anker des Relais 69 und 70 sind so angeordnet, wie es bereits oben bei Fig. 11 beschrieben wurde. Die gezeichnete Stellung der Anker dieser Relais entspreche der Ankermittellage des Relais 67 in Fig. 11. Fällt nun z.
B. der Anker des Relais 69 durch Eintritt der Zelle 53 in den Signallichtkegel ab, so unterbricht er den Ruhestromkreis e-t und schliesst dadurch einen Kontakt M, der zu dem vom Anker des Relais 70 in Ruhezustand geschlossenen Kontakt 72 parallel liegt. Zieht nun das Relais 70 später bei Austritt-aus dem Lichtkegel seinen Anker an, da in diesem Falle die Änderung des Anodenstromes in der entgegengesetzten Richtung erfolgt wie beim Eintritt der Zelle in den Lichtkegel, so wird am Stromauf e-g nichts geändert. Die Anker der beiden Relais, die in ihrer Endlage festgehalten werden, werden durch eine Rückholvorrichtung, deren Verzögerung beispielsweise von der von der Lokomotive durchfahrenden Lichtstrecke abhängt, wieder in ihre Ruhelage zurückgebracht.
Bei der obenbeschriebenen Schaltung führt die Röhre 65 im normalen Fall einen mittleren Anodenstrom, und die beiden Relais 69 und 70 sprechen auf die Änderung dieses Stromes an. Aus Gründen der Betriebssicherheit ist es jedoch erwünscht, mit Schaltungen zu arbeiten, bei denen der Strom zwischen Null und einem festen Endwert schwankt, weil dadurch die Sicherheit des Anspreehens eines Relais bedeutend vergrössert wird. Eine derartige Schaltung ist in Fig. 13 dargestellt. 52 und 53 sind die beiden lichtelektrischen Zellen, welche an die Stromquelle 51 angeschlossen sind. Der im Brückenzweig dieser Anordnung liegende Widerstand 66 ist in der Mitte angezapft und-steuert über die Kondensatoren 54 und 54', welche mit dem Gitter der Röhren 65 und 65'in. Verbindung stehen, den Anodenstrom derselben.
In dem Anodenkreis der Röhre zist die Wicklung eines Relais 74 eingeschaltet, während im Anodenstromkreis der Röhre 65'die Wicklung des Relais 76 liegt. Im normalen Fall führen die beiden Röhren 65 und 65'einen durch ihr Kathodenpotential vorgeschriebenen vollen Anodenstrom. Bei Belichtung der Zelle 52 bleibt der Strom in der Röhre 65 auf seinem vollen Wert, in der Röhre 65'dagegen wird er abgedrosselt, wodurch der Anker des Relais 76 abfällt und einen zweiten Kontakt 75 schliesst. Die Schwierigkeit, die sich bei der Schaltung gemäss Fig. 11 ergibt, wenn die belichtete Zelle längere Zeit im Lichtkegel stehenbleibt, besteht auch hier, lässt sich jedoch in der gleichen Weise beseitigen, wie es in Fig. 12 angegeben ist.
Die Kontakte 73, welche vom Relais 74 gesteuert werden, und die vom Relais 76 betätigten Kontakte 75 sowie die Anker dieser beiden Relais sind daher in der gleichen Weise wie bei dem vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel geschaltet.
Bei Verwendung des schon erwähnten Raumspiegels zur örtlichen Zusammenfassung des Signallichtes erhält man infolge der besonderen optischen Eigenschaften dieses Spiegels nicht nur ein, sondern zwei reflektierte Strahlenbündel bzw. Lichtflecke. Verzichtet man auf die Ausnutzung der beiden Lichtbündel und begnügt sich nur mit dem einen, so lässt sich der freigewordene Platz zur Unterbringung von Sperrzellen verwenden. Man hat zwar dann mehr Zellen, braucht aber den EmpfangsappaTat nicht grösser machen als bisher. Man muss nur dann die Schaltung so treffen, dass die Belichtung der Sperrzelle für sich allein (durch Signallicht) keine Wirkung auslöst. Fig. 14 : zeigt eine derartige Schaltung.
Der Spiegel,
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Schaltungen mit Vorteil verwenden kann, kann selbstverständlich auch durch eine entsprechend geschaltete Induktivität erfolgen.
Die Schaltung gemäss Fig. 17 entspricht vollkommen der in- Fig. 16 gezeigten, nur wirkt die Sperrzelle 53 nicht direkt auf den Widerstand 80, sondern unter Vermittlung der dazu geschalteten Röhre 65.
Man erreicht dadurch, dass man diesen Widerstand 80 zugleich zur Velriegelung einer ganzen Anzahl von Signalzellen, von denen nur die Zelle 52 gezeichnet ist, benutzen kann.
Eine andere Art der Verriegelung zeigt die Fig. 18. Auch hier ist es möglich, mit der einzigen Spearzelle 53 eine grössere Anzahl Signalzellen, von denen wiederum nur die Signalzelle 52 gezeichnet ist, zu
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Anodeilstrom der Rohre 65'gebildeten Spannungsabfall. Die Wirkungsweise der ganzen Anordnung ist dann die folgende :
Eine Belichtung der Signalzelle 52 bewirkt eine Verminderung des Anodenstromes der Röhre 65 und damit das Abfallen des Ankers 73. Wird zugleich die Zelle 53 belichtet, so wird auch der Anodenstrom von Röhre 65'vermindert, das Potential des Punktes 86 rückt stark in das Positive und bewirkt so über den Kondensator 84, dass das Gitter der Röhre 65 so stark positiv wird, dass die Einwirkung der Zelle 52 ohne Belang ist.
Eine analoge kapazitive Verriegelung lässt sich erreichen, indem man das Potential des Punktes 86 auf ein besonderes zweites Gitter der Röhre 65 wirken lässt.
Selbstverständlich kann statt der kapazitiven Beeinflussung des Röhrengitter durch den Konden-
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Sämtliche hier angeführten Schaltungen, insbesondere die nach Fig. 16, 17 und 18 haben den Vorteil, dass man von der Inkonstanz der Zellen in weiten Massen unabhängig wird. Verwendet man diese Schaltungen zu Signalübertragungen nach oder von bewegten Gegenständen, z. B. von der Strecke aus auf Eisenbahnzüge oder umgekehrt, so ergibt sich im allgemeinen schon durch das Vorbeifahren am Signal, dass das Signallicht mit einer gewissen Mindestgeschwindigkeit zur Wirkung auf die lichtempfindliche Zelle kommt. Man hat es durch die angegebenen Mittel in der Hand, langsamere Änderungen unwirksam zu machen.
Die Bedingungen für den Ausgleich oder die Verriegelung werden ungünstiger, wenn man vorschreibt, dass eine Einwirkung des Signallichtes auch bei ganz geringen Geschwindigkeiten erfolgen soll ; doch lässt sich diese Schwierigkeit umgehen, wenn man das Signallicht in irgendeiner regelmässigen oder unregelmässigen Weise zerhackt, z. R durch Vorsetzen einer Lochscheibe oder durch wechselndes Einund Ausschalten oder ähnliches. Man kann dann dieses Zerhacken entweder dauernd vornehmen oder auch, vielleicht noch besser, die Einrichtung so treffen, dass dieses Zerhacken nur bei geringen Zugsgeschwindigkeiten stattfindet, während bei den grösseren Zugsgeschwindigkeiten das Signallicht dauernd ausgestrahlt wird. Man hat dann den Vorteil, dass man die Anzahl der Lichtstösse pro Sekunde gering
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In vorliegenden Beispielen wurden zur Unterscheidung der Zellenbeeinflussung durch schlagartiges Signallicht gegenüber andern langsamer erfolgenden Einflüssen einfache Blindwiderstände verwendet. Eine absolut scharfe Abgrenzung lässt sich damit jedoch nicht ganz erreichen, insbesondere da aus Sicherheitsgründen normaleiweise mit mehrfachem Lichtüberschuss des Signallichtes gearbeitet werden muss.
Es wird daher fremdes Licht, das etwa die Stärke des normalen Signallichtes hat'oder noch stärker ist, auch dann noch über die einfachen Blindwiderstände hinweg wirksam sein, auch wenn es etwas langsamer auftritt als das langsamste Signallicht. Die Grenze der Mindestgeschwindigkeit, die also zunächst auch noch von der Amplitude der stärksten Einwirkung abhängt, wird dadurch herabgesetzt. Da jedoch die Aufgaben der Ausscheidung fremden Lichtes durch Ausgleich oder Verriegelung erleichtert werden, wenn die Mindestgeschwindigkeit hoch liegt, ist eine schärfere Abgrenzung der Mindestgeschwindigkeit bei geringerer Amplitudenabhängigkeit der Grenze erwünscht. Dies wird durch Anwendung siebkettenartiger Kombinationen von Widerständen an Stelle der einfachen Blindwiderstände erreicht.
Eine Siebkette aus einer Reihe von Kondensatoren mit querge3chalteten Drosseln hat z. B. die Eigenschaft, dass eine schlagartige Spannungsänderung nur durchtreten kann, wenn sie mit einer gewissen, durch die Daten der Kette bestimmten Mindestgeschwindigkeit erfolgt ; die Siebkette verhält sieh hier ganz ähnlich wie gegenüber Wechselspannungen, die auch nur über einer bestimmten Grenzfrequenz durchgelassen werden.
Die Fig. 19 stellt z. B. eine derartige Ergänzung der Schaltung nach Fig. 11 dar. Der Kondensator 54 in Fig. 11 ist in Fig. 19 durch die Kette aus den Kondensatoren 54a, 54b 54cund den Drosseln 87 a, 87b, 87 c ersetzt. Selbstverständlich lassen sich auch alle andern Beispiele in diesem Sinne ergänzen.
Zum Schluss sei noch darauf hingewiesen, dass man die hier angegebenen Verfahren mit allen übrigen bekannten Verfahren zur Ausscheidung fremden Lichtes kombinieren kann und dadurch eine wesentlich
EMI8.3
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung für optische Signalübertragungseinrichtungen mit lichtelektrischen Zellen, insbesondere zur Ausscheidung der Wirkung fremden Lichtes, dadurch gekennzeichnet, dass neben der die Signaleinrichtung steuernden Zelle eine weitere Zelle vorgesehen ist, welche bei Anwesenheit von fremdem Licht die Wirkung der ersten Zelle auf die Signaleinrichtung aufhebt.