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APPAREIL de COMMANDE ELECTRIQUE
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Monsieur Michel, Nathan YARDENY
L'invention est relative à un appareil de commande élec- trique et vise en particulier un appareil pour commander la vitesse de rotation d'un moteur électrique en interrompant pé- riodiquement le courant fourni au moteur.
Un objet de l'invention est de commander la vitesse de moteur électrique à l'intérieur de larges limites et indépen- damment des caraotéristiques du moteur, en interrompant pé- riodiquement l'alimentation de courant au moteur et en faisant varier le taux des interruptions. Une telle commande est spé-
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cialement utile lorsqu'on désira arrêter le moteur d'une ma- .,' ,".1 7.-.
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nière précise dans une position exacte dans laquelle on désire placer une charge actionnée par le moteur
Un antre objet de l'invention est de fournir de l'énergie au moteur par de brèves impulsions indépendamment du type utilisé de dispositif interrompant le courant, de sorte que le moteur ne puisse être laissé en condition excitées Un autre objet de l'invention est de prévoir des moyens pour commander le moteur par l'intermédiaire de relais et d'un dispositifinterrupteur de courant, le moteur recevant ainsi une alimentation de courant constante lorsque le taux des inter- ruptions de courant dans les circuits des moyens de relais at- teint une limite prédéterminée, de sorte que le moteur peut alors être actionné à sa vitesse normale.
Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif, on se réfère au dessin annexé, dans lequel : ( la fig. 1 est une vue schématique d'un appareil selon l'invention ; - la fig. 2 est une vue schématique partielle pour une variante ; - la fig. 3 est une vue analogue d'une autre variante ; - la fig. 4 est une vue analogue pour une troisième va- riante ; - la fig. 5 montre un schéma de circuit d'une autre variante.
L'appareil de commande, dans une de ses réalisations, comme montré sur la fig. 1, comprend un moteur électrique à inversion du sens de marche 1, avec un induit 2, et des enrou- lements inducteurs 3, 4 reliés à une extrémité de l'induit à leurs extrémités jointives, les autres extrémités étant reliées à des contaots 5, 6 d'un commutateur d'inversion 7 relié par
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un conducteur 8 à une borne 9 d'une source de courant 10.
L'autre extrémité d'induit est reliée par un conducteur 12 à l'armature 13 d'un relais 14. Cette armature, lorsqu'elle est attirée par le relais, coopère avec un contact 15, re- lié par un conducteur 16 avec l'autre borne 17 de la source de courant. Une borne du relais 14 est reliée par un con- ducteur 20 avec une borne 21 d'une source de courant 22 qui peut être indépendante de la source de courant 10. L'autre borne 23 de la source de courant est reliée par un conduc- teur 24 à l'armature 25 d'un second relais 26. L'armture 25 est normalement en coopération avec un contact 27 relié par un conducteur 50 à l'autre borne de relais 14. L'arma- ture est mise hors de contact du contact 27 lorsque le re- lais 26 est excité.
Une borne du relais 26 est reliée par un conducteur 31 au conducteur 20, et l'autre borne du relais 26 est reliée par un conducteur 32 à des contacts 28, dont l'un ou l'autre coopère avec un bras de contact 33 d'une roue dentée 34 d'interruption pu productrice d'impulsion.
Le bras 33 est relié par des oonducteurs 35, 24, à la borne 23 de la source de courant 22.
Il doit être noté que, le commutateur d'inversion 7 peut être relié mécaniquement avec le commutateur d'impul- sion 34 actionnable à la main, de manière à commander le sens de rotation du moteur en faisant tourner le commutateur d'impulsion vers la droite ou vers la gauche.
Le commutateur d'impulsion est construit de telle ma- nière que le courant allant au relais 26 est interrompu cha- que fois qu'une des dents 36 coopère avec le bras de contact 33, déplaçant ce dernier d'un contact 28 à l'autre et cir- cule lorsqu'une dent abandonne le bras 33 et jusqutà ce que
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la dent suivante coopère avec ce bras, Le relais 14 reçoit donc de brèves impulsions du courant, faisant vibrer l'ar- mature 13 en correspondance des vibrations de l'armature 25.
En faisant varier le taux de rotation du commutateur d'impulsion 34, il est possible de faire varier la vitesse du moteur 1 indépendamment de ses caractéristiques propres de vitesse, le moteur étant périodiquement désexcité et à nouveau excité,, de sorte que sa vitesse moyenne dépendra, non seulement du taux de rotation du commutateur d'impul- sion, mais également de son taux normal d'accélaration et de décélération sous la charge.
Le moteur peut aussi être directement relié aux con- dueteurs 20, 30, en déconnectant les conducteurs 20, 24 de la source 22 et en reliant le conducteur 20 au conducteur 12, et le conducteur 24 au conducteur 16.
Pour régler le longueur des impulsions de courante le premier relais 14 est muni d'un circuit complémentaire com- renant une capacité 40 montée entre la borne du relais 14 et une résistance réglable 41 reliée de manière analogue.
Par cette disposition, le relais 14, à un taux élevé pré- déterminé d'interruptions du courant par le second relais 26,pe sera plus désexcité entre les impulsions de courant et maintiendra l'armature 13 attirée d'une manière continue, maintenant ainsi le circuit du moteur fermé d'une manière oontinue jusqu'à ce que le taux de rotation du commutateur d'impulsion 34 tombe au dessous de ladite limite particu- lière prédéterminée.
Toutefois, le relais 26 peut être ré- glé pour maintenir le circuit ouvert à un taux élevé de fonctionnement de la roue 34,
Dans une forme de réalisation simplifiée, montrée sur @
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la fig. 2, un seul relais 14 est utilisé, une borne du relais étant reliée par un conducteur 37, par l'intermé- diaire d'une capacité 49, à un bras élastique 42 du com- mutateur d'impulsion 34 montré sous forme d'une roue dentée actionnable à la main qui coopère avec un téton 43 du bras 42.
Le bras 4?.,,lorsqu'il vibre par suite de la rota- tion de la roue 34, coopère avec l'un ou l'autre des bras de contact 44 et 45, Le bras 45 est relié par un conduc- teur 46 à la borne 23 die la source de oourant 22 et le bras de contact 44 est relié par un conducteur 47 au conducteur
37.
On comprend qu'un système tel que celui montré sur la fig, 2 présente un taux critique défini d'interruptions auquel l'armature de relais 13 restera attiré et le moteur sera alimenté avec du courant non interrompu. Au-dessus et au-dessous de ce taux, le courant du moteur sera inter- rompu périodiquement, le taux des interruptions étant dé- pendant de la vitesse de rotation du commutateur d'impul- sion 34. La capacité 49 limite l'alimentation de courant au moteur à de brèves impulsions, indépendamment de la ra- pidité de fonctionnement de la roue 34.
Dans une autre forme de réalisation, simplifiée, mon- trée sur la fig. 3, une borne de relais 14 est reliée direc- ' tement au bras de contact 44 par un conducteur 50 et à la borne 21 de la source de courant 22 par un conducteur 48.
Dans cette disposition, un condensateur 49 se décharge à travers le relais 14, de sorte que le taux critique d'in- terruptions sera plus faible que dans la fig. 2 pour le même type de relais. La capacité 49, dans ce cas, limite égaLement le courant à de brèves impulsions, même si le contact 45 coopère d'une manière continue avec le bras 42
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par suite du contact de l'une des dents 36 avec le bras 42,
Dans la variante montrée sur la fig. 4, un conden- sateur 40', de préférence variable, est monté en parallèle aveo l'enroulement de relais 14, et le condensateur 49 est monté en série avec l'enroulement 14 et le condensateur 40'.
Le condensateur 49 limite l'alimentation de courant au re- lais 14 à des impulsions simples de durée limitée prédé- terminée, ainsi que décrit pour lea systèmes des figures 2 et 3. La résistance 51 est montée sur le conducteur 47 pour absorber l'énergie de décharge du condensateur. La décharge dm condensateur 40' après chaque interruption de courant sert à prolonger le temps de fonctionnement du re- lais.. A une certaine vitesse de rotation de la roue d'im- pulsion 34, le condensateur 40' maintiendra le relais 14 dtune manière continue et le moteur recevra alors une ali- mentation continue de courante
Pour commander le sens de rotation du moteur, la roue d'impulsion 34 est reliée par un arbre 52 à un com- mutateur d'inversion 7 par l'intermédiaire d'un embrayage à friction 53.
Des butées 54,55, limitent le mouvement du bras commutateur 7 dans l'un et l'acre sens, de sorte que, le bras 7 coopérera avec l'un ou ltautre des contacts 5, 6, suivant le sens de rotation de la roue 34,,
Le système suivant la fig.
5 fonctionne de la manière suivante t
Lorsque l'opérateur tourne un bouton 60, un arbre 67 relié d'une manière opératoire à ce bouton, entraîne une lame de contact 62 par l'intermédiaire d'un embrayage à friction 61 dans un sens correspondant au sens de rotation du bouton 60, jasqu'à ce que les contacts 62, 63, et 64, 65 soient fermés, l'embrayage commençant alors à patiner
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tout en maintenant lesdits contacta fermés aussi longtemps qu'on tourne le bouton, La rotation du bouton provoque également la rotation d'une roue dentée 68 qui est portée par l'arbre 67 et coopère aveo un bras de contact flexible 66.
Il en résulte que le bras 66 est verrouillé et coopère avec l'un ou l'autre des deux contacta 69 ou 70, Ceci pro- voque que le courant alternatif pris aux bornes 71 et 72 est redressé par un redresseur des deux alternances 73. Un po- tentiel continu est appliqué à travers la capacité de fil- tration 74.
Pendant le temps que le bras pivotant 66 coopère avec le contact 70, un courant continu chargeant la capa- cité circule dans le circuit suivant
A partir du point 75, il comprend le conducteur 76, l'enroulement de relais 77, le conducteur 78, le contact 64, le contact 65, le conducteur 79, le contact 80, le contact 81, le conducteur 82, la capacité 83, le courant de charge de la capacité 83 fermant le circuit en traver- sant la résistance 84, la lame de contact 66, le contact 70 (pendant le temps où la lame 66 est dans la position cor- respondante), le conducteur 85 et le point 86, Un circuit parallèle est établi à partir du point 75 à travers le con- ducteur 76,
la capacité 87 qui est chargée pendant que le circuit est fermé pour le oourant de charge par l'intermé- diaire de la capacité 83, la résistance 84, la lame de con- taot 66, le contact 70, le Conducteur 85 et le point 86.
Une résistance 88, réglable, est montée en parallèle avec la capacité 87. Il est clair que lorsque la lame de contact 66 coopère avec le point de contact 70, un courant de char- ge traversera le relais 77 et excitera ce relais pour une
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période de temps commandée par la constante de temps de charge de la capacité 83 - résistance 84, et de la oons- tante de temps de décharge de la capacité 87 - résistance 88 et de l'impédance de l'enroulement du relais 77,,
Lorsque le relais 77 est ainsi excité pour une brève période de temps, il attire son armature fermant les contacts 89, 90 envoyant ainsi une impulsion d'éner- gie de temps réglée au circuit du moteur qui, à partir de la borne d'alimentation 91 est le suivant le contact 90, le contact 89, le conducteur 92, le contact 62,
le oon- tact 63, le conducteur 93, l'inducteur de moteur 94, l'in- duit de moteur 95, le conducteur 96 jusqu'à l'autre borne d'alimentation en énergie 97. Le sens de la rotation du moteur est ainsi donné par le sens de rotation du bouton. qui, dans ce cas, a fermé le contact 62 et 63, On voit facilement que la durée de l'impulsion dépendra des ca- ractéristiques des circuits capacité - résistance 83, 84 et 87,88, 77. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, la résistance 88 est réglable, afin de réduire le temps de décharge de la capacité 87 en établissant un parcours parallèle de résistanoe réglable.
Aussitôt que la lame de contact 66 est repoussée contre l'action de rappel du ressort 98, en raison de la rotation de la roue dentée 68, les contacts 66, 69, sont fermés et la capacité 83 se décharge à travers la résis- tance 84, la lame de contact 66, le contact 69, et le con- duoteur 82, Le système est ainsi prêt pour l'impulsion suivante lorsqu'en continuant la rotation de la roue dentée 68, celle-ci permet au contact 66 de toucher à nouveau le contact 70.
Lorsque le bouton 60 est mis en rotation dans
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le sens opposé, l'embrayage à friction 61 libère les contacts 62, 63 et 64, 65, et sollicite le contact 62 à la coopération aveo un contact 99 et un contact 100 à la coopération avec un contact 101. Ains. le circuit est opé- ratoire pour exciter le moteur dans le sens opposé de ro- tation, ce circuit s'établissant comme suit à partir de la borne d'alimentation 91 : le contact 90, le contact fermé 89, le conducteur 92, le contact 62, le contact 99, le conducteur 103; l'enroulement inducteur 102, l'induit 95, le conducteur 96 jusqu'à l'autre borne d'alimentation en énergie 97.
Un perfectionnement supplémentaire consiste à exciter d'une manière continue le relais 77 lorsqu'on tourne légèrement et enfonce la bouton 60, qui alors sol- licite l'arbre 67 contre la lame de contact 80 et le res- sort de rappel 106, fermant le contact 80 - 104. Le courant continu circule alors d'une manière oontinue à travers le relais 77 à partir de la borne d'alimentation en courant continu 75, par l'intermédiaire du conducteur 76, de l'en- roulement de relais 77, des contacts 64,65 ou 100, 101, au conducteur 79, à la lame de contact déprimée 80 au con- tact 104, la résistance 105, la borne de courant continu 85.
Le sens de rotation du moteur est à nouveau déterminé par le sens de la flexion de la lame de contact 62 comme il a été expliqué ci-dessus.
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ELECTRICAL CONTROL UNIT
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Mr Michel, Nathan YARDENY
The invention relates to an electrical control apparatus and relates in particular to an apparatus for controlling the rotational speed of an electric motor by periodically interrupting the current supplied to the motor.
It is an object of the invention to control the speed of an electric motor within wide limits and independent of the characteristics of the motor, by periodically interrupting the supply of current to the motor and by varying the rate of the interruptions. . Such a command is speci-
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This is particularly useful when it is desired to stop the engine at one speed., ', ". 1 7.-.
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precise position in an exact position in which it is desired to place a load actuated by the motor
Another object of the invention is to supply power to the motor in short pulses regardless of the type of current interrupting device used, so that the motor cannot be left in energized condition. Another object of the invention is to provide means for controlling the motor by means of relays and a current switch device, the motor thus receiving a constant current supply when the rate of current interruptions in the circuits of the relay means reaches a predetermined limit, so that the motor can then be operated at its normal speed.
In the description which follows, given by way of nonlimiting example, reference is made to the appended drawing, in which: (FIG. 1 is a schematic view of an apparatus according to the invention; FIG. 2 is a partial schematic view for a variant; - Fig. 3 is a similar view of another variant; - Fig. 4 is a similar view for a third variant; - Fig. 5 shows a circuit diagram of another variant.
The control apparatus, in one of its embodiments, as shown in FIG. 1, comprises an electric motor with reversal of the direction of travel 1, with an armature 2, and field windings 3, 4 connected to one end of the armature at their contiguous ends, the other ends being connected to contacts 5 , 6 of a reversing switch 7 connected by
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a conductor 8 to a terminal 9 of a current source 10.
The other end of the armature is connected by a conductor 12 to the armature 13 of a relay 14. This armature, when it is attracted by the relay, cooperates with a contact 15, connected by a conductor 16 with the other terminal 17 of the current source. One terminal of relay 14 is connected by a conductor 20 with a terminal 21 of a current source 22 which may be independent of the current source 10. The other terminal 23 of the current source is connected by a conductor. - tor 24 to the armature 25 of a second relay 26. The armature 25 is normally in cooperation with a contact 27 connected by a conductor 50 to the other relay terminal 14. The armature is switched off. contact of contact 27 when relay 26 is energized.
One terminal of relay 26 is connected by a conductor 31 to conductor 20, and the other terminal of relay 26 is connected by a conductor 32 to contacts 28, one or the other of which cooperates with a contact arm 33 d a pulse-producing interrupting gear 34.
The arm 33 is connected by oonductors 35, 24, to the terminal 23 of the current source 22.
It should be noted that, the reversing switch 7 may be mechanically connected with the hand actuatable pulse switch 34, so as to control the direction of rotation of the motor by rotating the pulse switch to the right. right or left.
The pulse switch is constructed in such a way that current to relay 26 is interrupted each time one of the teeth 36 cooperates with contact arm 33, moving the latter from contact 28 to contact. other and circulates when a tooth leaves the arm 33 and until
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the next tooth cooperates with this arm. The relay 14 therefore receives short pulses of the current, causing the armature 13 to vibrate in correspondence with the vibrations of the armature 25.
By varying the rate of rotation of the pulse switch 34, it is possible to vary the speed of the motor 1 independently of its own speed characteristics, the motor being periodically de-energized and again energized, so that its average speed will depend not only on the rate of rotation of the pulse switch, but also on its normal rate of acceleration and deceleration under load.
The motor can also be directly connected to leads 20, 30, by disconnecting leads 20, 24 from source 22 and connecting lead 20 to lead 12, and lead 24 to lead 16.
In order to adjust the length of the current pulses, the first relay 14 is provided with a complementary circuit comprising a capacitor 40 mounted between the terminal of the relay 14 and an adjustable resistor 41 connected in a similar manner.
By this arrangement, the relay 14, at a predetermined high rate of current interruptions by the second relay 26, pe will be more de-energized between the current pulses and will keep the armature 13 attracted in a continuous manner, thus maintaining the motor circuit continuously closed until the rate of rotation of the pulse switch 34 falls below said particular predetermined limit.
However, relay 26 can be set to keep the circuit open at a high rate of operation of wheel 34,
In a simplified embodiment, shown on @
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fig. 2, only one relay 14 is used, one terminal of the relay being connected by a conductor 37, through a capacitor 49, to an elastic arm 42 of the pulse switch 34 shown as a. a hand-actuated toothed wheel which cooperates with a stud 43 of the arm 42.
The arm 4?. ,, when it vibrates as a result of the rotation of the wheel 34, cooperates with one or the other of the contact arms 44 and 45, The arm 45 is connected by a conductor 46 to terminal 23 die the current source 22 and the contact arm 44 is connected by a conductor 47 to the conductor
37.
It is understood that a system such as that shown in Fig, 2 has a defined critical rate of interruptions at which the relay armature 13 will remain attracted and the motor will be supplied with uninterrupted current. Above and below this rate, the motor current will be interrupted periodically, the rate of the interruptions being dependent on the rotational speed of the pulse switch 34. The capacitor 49 limits the supply. of current to the motor in short pulses, regardless of the speed of operation of the wheel 34.
In another simplified embodiment shown in FIG. 3, a relay terminal 14 is connected directly to the contact arm 44 by a conductor 50 and to terminal 21 of the current source 22 by a conductor 48.
In this arrangement, a capacitor 49 is discharged through the relay 14, so that the critical rate of interruptions will be lower than in FIG. 2 for the same type of relay. The capacitor 49, in this case, also limits the current to short pulses, even if the contact 45 cooperates continuously with the arm 42.
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as a result of the contact of one of the teeth 36 with the arm 42,
In the variant shown in fig. 4, a capacitor 40 ', preferably variable, is connected in parallel with the relay winding 14, and the capacitor 49 is connected in series with the winding 14 and the capacitor 40'.
Capacitor 49 limits the supply of current to relay 14 to single pulses of predetermined limited duration, as described for the systems of Figures 2 and 3. Resistor 51 is mounted on conductor 47 to absorb power. capacitor discharge energy. The discharge of capacitor 40 'after each current interruption serves to prolong the operating time of the relay. At a certain speed of rotation of the impulse wheel 34, the capacitor 40' will hold the relay 14 in a certain manner. continuous and the motor will then receive a continuous supply of current
In order to control the direction of rotation of the motor, the impulse wheel 34 is connected by a shaft 52 to a reversing switch 7 via a friction clutch 53.
Stops 54, 55, limit the movement of the switch arm 7 in one and the other direction, so that the arm 7 will cooperate with one or the other of the contacts 5, 6, depending on the direction of rotation of the wheel 34 ,,
The system according to fig.
5 works as follows t
When the operator turns a button 60, a shaft 67 operatively connected to this button, drives a contact blade 62 by means of a friction clutch 61 in a direction corresponding to the direction of rotation of the button 60 , until contacts 62, 63, and 64, 65 are closed, the clutch then begins to slip
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while keeping said contacts closed as long as the knob is turned, the rotation of the knob also causes the rotation of a toothed wheel 68 which is carried by the shaft 67 and cooperates with a flexible contact arm 66.
It follows that the arm 66 is locked and cooperates with one or the other of the two contacts 69 or 70, This causes that the alternating current taken at the terminals 71 and 72 is rectified by a rectifier of the two half-waves 73. Continuous potential is applied through filter capacitor 74.
During the time that the pivoting arm 66 cooperates with the contact 70, a direct current charging the capacity circulates in the following circuit
From point 75, it includes conductor 76, relay winding 77, conductor 78, contact 64, contact 65, conductor 79, contact 80, contact 81, conductor 82, capacitor 83 , the load current of the capacitor 83 closing the circuit by crossing the resistor 84, the contact blade 66, the contact 70 (during the time when the blade 66 is in the corresponding position), the conductor 85 and point 86, A parallel circuit is established from point 75 through conductor 76,
capacitor 87 which is charged while the circuit is closed for the charging current through capacitor 83, resistor 84, contact blade 66, contact 70, Conductor 85 and point 86.
An adjustable resistor 88 is connected in parallel with the capacitor 87. It is clear that when the contact blade 66 cooperates with the contact point 70, a charging current will flow through the relay 77 and will energize this relay for one.
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period of time controlled by the charging time constant of capacitor 83 - resistor 84, and the discharging time constant of capacitor 87 - resistor 88 and the impedance of the winding of relay 77 ,,
When relay 77 is thus energized for a short period of time, it attracts its armature closing contacts 89, 90 thus sending a regulated time energy pulse to the motor circuit which, from the power supply terminal 91 is the following contact 90, contact 89, conductor 92, contact 62,
switch 63, conductor 93, motor field 94, motor inductor 95, conductor 96 to the other power supply terminal 97. The direction of motor rotation is thus given by the direction of rotation of the button. which, in this case, closed the contact 62 and 63. It is easily seen that the duration of the pulse will depend on the characteristics of the capacitance-resistance circuits 83, 84 and 87,88, 77. In a preferred embodiment of the invention, the resistor 88 is adjustable, in order to reduce the discharge time of the capacitor 87 by establishing a parallel path of adjustable resistanoe.
As soon as the contact blade 66 is pushed against the return action of the spring 98, due to the rotation of the toothed wheel 68, the contacts 66, 69, are closed and the capacitor 83 is discharged through the resistor. 84, the contact blade 66, the contact 69, and the driver 82, The system is thus ready for the next impulse when, continuing the rotation of the toothed wheel 68, the latter allows the contact 66 to touch contact 70 again.
When button 60 is rotated in
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the opposite direction, the friction clutch 61 releases the contacts 62, 63 and 64, 65, and urges the contact 62 to cooperate with a contact 99 and a contact 100 to cooperate with a contact 101. Ains. the circuit is operative to excite the motor in the opposite direction of rotation, this circuit being established as follows from the supply terminal 91: the contact 90, the closed contact 89, the conductor 92, the contact 62, contact 99, conductor 103; the inductor winding 102, the armature 95, the conductor 96 to the other power supply terminal 97.
A further improvement consists in continuously energizing relay 77 when turning slightly and depressing button 60, which then presses shaft 67 against contact blade 80 and return spring 106, closing. contact 80 - 104. Direct current then flows continuously through relay 77 from direct current supply terminal 75, through conductor 76, of the relay coil. 77, from contacts 64, 65 or 100, 101, to conductor 79, to depressed contact blade 80 to contact 104, resistor 105, direct current terminal 85.
The direction of rotation of the motor is again determined by the direction of bending of the contact blade 62 as explained above.