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Schaltungsanordnung für Beleuchtungslämpchen elektromotorisch angetriebener Spielfahrzeuge
Bei elektromotorisch angetriebenen Spielfahrzeugen, insbesondere Modelleisenbahnen, bei denen die Motordrehzahl, d. h. die Fahrgeschwindigkeit durch Änderung der Speisespannung gesteuert wird, besteht der Übelstand, dass sich die Helligkeit der Beleuchtungslämpchen der Triebfahrzeuge und auch der angehängten Wagen gemäss der jeweils anliegenden Fahrspannung ändert, wenn diese Lämpchen, i wie dies allgemein üblich ist, ebenfalls von der Fahrspannung gespeist werden.
Da hiebei die Glüh- lämpchen auf die höchste Fahrspannung ausgelegt werden müssen, ist ihre Beleuchtungsintensität bei niederen Fahrgeschwindigkeiten sehr gering und im Stillstand sind die Lämpchen überhaupt abgeschal- tet, was den Verhältnissen der grossen Vorbilder widerspricht und die Modelltreue solcher Anlagen be- einträchtigt.
Ein Ziel der Erfindung besteht demgemäss darin, die bei herkömmlichen Spielfahrzeugen als Folge der sich ändernden Speisespannung auftretenden Helligkeitsschwankungen der Beleuchtungslämpchen zu vermeiden. Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass den Lämpchen eine entsprechend be- messene Zenerdiode parallel geschaltet ist. Diese Zenerdiode gewährleistet eine Konstanthaltung der ihr und demgemäss den parallel geschalteten Glühlämpchen anliegenden Spannung, wobei die parallel geschalteteGlühlampebzw. die Glühlampen, die parallel zu ihr liegen, jeweils nur in Sperrichtung der
Zenerdiode vom Strom durchflossen werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass auch bei Stillstand des Fahrzeuges die Be- leuchtungslämpchen mit ihrer vollen Helligkeit erstrahlen.
Die genannten Verbesserungen werden gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass wenigstens eine aus einer Zenerdiode und Lämpchen bestehende Parallelschaltung in Reihe mit dem Ankerstromkreis des
Fahrzeugmotors liegt und dass die Nennspannung der Glühlämpchen kleiner ist als die Anlaufspannung des Motors. Um die Haltestellung mit voll leuchtenden Lämpchen zu fixieren, wird zweckmässigerweise das Steuergerät so ausgelegt, dass in einer Nullstellung oder einer Rast- bzw. Anschlagstellung am Ende des Langsamfahrbereichs die Speisespannung noch den für die Erregung der Glühlämpchen erforderlichen
Wert hat.
Ein weiteres Problem bei der Beleuchtung elektrischer Spielfahrzeuge besteht darin, eine Umschal- tung von Lampen bzw. Lampengruppen in Abhängigkeit von der Fahrtrichtung vorzunehmen. Im allge- meinen ist es bei Triebfahrzeugen erwünscht, jeweils nur die in Fahrtrichtung vorne liegenden Glüh- lämpchen leuchten zu lassen und hinten die Lampen zu löschen oder dort rote Schlusslichter zum Auf- leuchten zu bringen.
Bei wechselstrombetriebenen Spieleisenbahnen wird die Glühlämpchenumschaltung im allgemeinen in Verbindung mit der Drehrichtungsumsteuerung des Motors über ein durch ein Überspannungsrelais be- tätigtcs mechanisches Schaltwerk bewerkstelligt. Bei gleichstrombetriebenen Spieleisenbahnen mit Per- manentmagnet-Motoren, bei denen die Drehrichtungsumkehr allein durch Umpolung der Fahrspannung bewirkt wird, ist es bekannt, mit den Beleuchtungslämpchen Gleichrichterelemente derart in Reihe zu
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schalten, dass mit den in Sperrichtung liegenden Gleichrichtern die in Reihe liegenden Lämpchen jeweils jene Lämpchen sind, die bei der betreffenden Fahrstellung nicht brennen sollen und umgekehrt.
Auch bei dieser Anordnung ergeben sich jedoch die störenden Helligkeitsschwankungen gemäss den Änderungen der Fahrspannung.
Der Erfindung liegt daher die weitere Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für gleichstromgespeiste Fahrzeuge zu schaffen, die unter Vermeidung von bei variabler Fahrspannung auftretenden Helligkeitsschwankungen inAbhängigkeit von derF ahrtrichtung ohne Zuhilfenahme mechanischer Schaltelemente eine Schaltung von Glühlampen oder Glühlampengruppen in dem gewünschten Sinne durchzuführen gestattet.
Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass zwei Zenerdioden gegensinnig zueinander in Reihe geschaltet sind und dass parallel zu jeder Zenerdiode je ein Lämpchen oder eine Gruppe von Lämpchen liegt, wobei der einen Zenerdiode diejenigen Lämpchen parallel geschaltet sind, die nur bei Vorwärtsfahrt brennen sollen und der andern Zenerdiode jene Lämpchen, die nur bei Rückwärtsfahrt brennen sollen. Bei dieser Schaltungsanordnung übernehmen demgemäss die Zenerdioden nicht nur die Aufgabe der Spannungskonstanthaltung, sondern gleichzeitig bewirken sie eine Umschaltung der Lampengruppen in dem gewünschten Sinne.
Auch bei dieser Schaltungsanordnung ist es zweckmässig, die in Reihe geschalteten Zenerdioden mit den zu ihnen parallelen Lämpchen ihrerseits mit dem Ankerstromkreis des Fahrmotors in Reihe zu schalten.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles an Hand der Zeichnung. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein schematisches Schaltbild einer erfindungsgemässen Schaltungsanordnung in der Anwendung für gleichstrombetriebene Spielfahrzeuge, die mit einem Elektromotor mit Permanentmagneten ausgestattet sind.
In der Zeichnung sind mit den Bezugszeichen 1 und 2 die Zuführungsleitungen bezeichnet, die bei elektrisch betriebenen Spieleisenbahnen im allgemeinen mit den beiden Schienen bzw. einer äusseren Schiene und einer mittleren Stromschiene oder einer äusseren Schiene und einer Oberleitung identisch sind. Diese Leitungen 1 und 2 werden mit variabler Gleichspannung gespeist, wobei diese Gleich- spannung umpolbar ist. Die Erzeugung und Regelung der Spannung kann über herkömmliche Gleichrichtertransformatoren mit Regler erfolgen, die in verschiedenen Ausführungsformen bekannt, aber nicht Gegenstand der Erfindung sind und demgemäss nicht im einzelnen beschrieben zu werden brauchen.
Zwischen den beiden Leitungen 1 und 2 (bzw. zwischen den entsprechenden Stromabnehmern des Triebspielfahrzeuges) liegen in Reihe die Zenerdioden Z undZ und der Ankerkreis des Motors M. Die Zenerdioden Zl und Z sind gegensinnig geschaltet. Parallel zu den Zenerdioden Z bzw. Z2 liegen die Glühlampengruppen LR bzw. LV. Dabei sollen die Glühlampen LV jene Lampen sein, die bei Vorwärtsfahrt des Triebfahrzeuges leuchten und die Glühlampen LR jene, die bei Rückwärtsfahrt leuchten. Es soll ferner angenommen werden, dass die Motorfelderregung derart ist, dass der Motor M das Triebfahrzeug in Vorwärtsrichtung antreibt, wenn die Leitung 1 ein gegenüber der Leitung 2 positives Potential aufweist.
In letztgenanntem Falle (Vorwärtsfahrt) fliesst der Strom in Durchgangsrichtung über die Zenerdiode Zl und schliesst somit die Lampengruppe LR kurz, so dass diese Lampen dunkel bleiben. Die Zenerdiode Z liegt demgegenüber jetzt in Sperrichtung. Wenn die Fahrspannung von Null an nach oben gesteuert wird, leuchten die Glühlämpchen LV mit zunehmender Helligkeit auf, bis die Zener- durchbruchspannung erreicht ist. Von diesem Zeitpunkt an bewirkt eine Erhöhung der Speisespannung keine weitere Zunahme der den Glühlampen LV anliegenden Spannung, weil die Zenerdiode diese Spannung stabilisiert. Die Erhöhung der Fahrspannung wirkt sich dann lediglich in einer Erhöhung der Motordrehzahl aus.
Zum Zweck der Rückwärtsfahrt des Triebfahrzeuges wird die Speisespannung umgepolt, so dass die Leitung 2 nunmehr ein positives Potential und die Leitung 1 ein negatives Potential aufweist. Der
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schlossen ist und diese Lämpchen erlöschen, während die Lampen LR aufleuchten.
In jedem Falle, gleichgültig ob Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt, gewährleisten die den jeweils brennenden Lampengruppen zugeordneten Zenerdioden nach Erreichen der Durchbruchspannung eine Spannungsstabilisierung der Glühlampen, so dass diese unabhängig von der Fahrspannung jeweils mit der gleichen Helligkeit aufleuchten. Die Nennspannung der Glühlampen ist entsprechend der Durchbruch- spannung der Zenerdioden gewählt, so dass diese bei der Zenerspannung, die im ganzen Fahrbereich aufrechterhalten wird, mit ihrer optimalen Intensität leuchten.
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Um die Helligkeitsunterschiede der Glühlämpchen in dem unter der Zenerspannung liegenden Bereich beim Hochfahren der Speisespannung zu vermeiden, werden erfindungsgemäss Motor und Zenerdiode so ausgelegt, dass, zu dem Zeitpunkt, in dem die Fahrspannung der Zenerdurchbruchspannung entspricht, der Motor im Ankerstromkreis noch nicht von einem so hohen Strom durchflossen wird, dass das Anlaufmoment erzeugt ist. Bei einer solchen Anordnung wird es möglich, die Lämpchen mit ihrer optimalen Helligkeit sogar im Stillstand brennen zu lassen, wodurch gegenüber herkömmlichen Anordnungen die Modelltreue wesentlich erhöht wird.
Um zu gewährleisten, dass im Stillstand die Lämpchen mit eben dieser durch die Zenerdiode stabilisierten Spannung brennen, ist es zweckmässig, die Spannungsquelle bzw. derenReglersozu gestalten, dass die Fahrtstellung"0"als Raste oder Anschlag die erforderliche etwas über der Zenerdurchbruchspannung liegende Spannung liefert.
Die in der Zeichnung dargestellte Schaltungsanordnung mit in Reihe geschaltetem Motor ist aus Zweckmässigkeitsgründen im allgemeinen zu bevorzugen. Es soll jedoch für die Erfindung auch vorbehalten bleiben, den Motor unmittelbar an die Leitungen 1 bzw. 2 anzuschalten und die mit den Beleuchtungslämpchen parallel geschalteten Zenerdiodengruppen gegebenenfalls über geeignete Widerstandselemente an die Leitungen 1 und 2 anzuschalten. Die Schaltungsanordnung zur Spannungsstabilisierung eignet sich in der dargestellten Schaltung auch für wechselstrombetriebene Spielfahrzeuge. Allerdings ist in diesem Falle das kontaktlose Umschalten der Glühlampengruppen nicht auf so einfache Weise möglich, wie dies bei der oben beschriebenen gleichstrombetriebenen Anlage der Fall ist.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Schaltungsanordnung für Beleuchtungslämpchen elektromotorisch angetriebener Spielfahrzeuge, insbesondere Modelleisenbahnen, die aus einer zum Zweck der Drehzahlsteuerung des Motors variablen Spannungsquelle gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine aus einer Zenerdiode und Lämpchen bestehende Parallelschaltung in Reihe mit dem Ankerstromkreis des Fahrzeugmotors liegt und dass die Nennspannung der Glühlämpchen kleiner ist als die Anlaufspannung des Motors.
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dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung derSpeisespannung nach unten auf die Nennspannung der Glühlämpchen bzw. die Zenerdurchbruchspannung begrenzt ist.
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