DE1185655B - Verzoegerungsvorrichtung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 03 k

Deutsche KL: 21 al-36/18

Nummer: 1185 655

Aktenzeichen:- N 23861 VIII a/21 al

Anmeldetag: 10. Oktober 1963

Auslegetag: 21. Januar 1965

Die Erfindung betrifft eine elektrische Verzögerungsvorrichtung, d. h. eine Vorrichtung, die nach einer bestimmten Zeit, z. B. einer Minute, nach der Zuführung eines Steuersignals ein Ausgangssignal liefert.

Solche Vorrichtungen finden unter anderem auf dem Gebiet der Eisenbahnsignalierung Anwendung. Dabei kann z. B. der Fall eintreten, daß ein Bedienungsmann ein Signal auf frei gesetzt hat und dann bemerkt, daß eine Weiche nicht in der richtigen Lage steht. Er darf dann nicht sofort die Weiche umlegen, da dann die Möglichkeit besteht, daß die Weiche unterhalb eines passierenden Zuges umgelegt wird, was naturgemäß zu schweren Unfällen führen würde. Er muß daher zunächst ein Signal auf Halt setzen, worauf die Weiche erst nach einer solchen Zeit umgelegt werden darf, daß die Sicherheit besteht, daß der Zug entweder vor dem Signal zum Stillstand gekommen ist oder die Weiche bereits passiert hat, mit anderen Worten, die Weiche muß während dieser Zeit unter der Steuerung der Verzögerungsvorrichtung gesperrt bleiben. Es ist einleuchtend, daß solche Verzögerungsvorrichtungen unter allen Verhältnissen äußerst zuverlässig arbeiten müssen und also einen »narrensicheren« Charakter haben müssen, d. h. wenn irgendwo ein Fehler auftritt, muß ein solcher Zustand eintreten, daß keine Unfälle passieren können.

Die Verzögerungsvorrichtung nach der Erfindung besitzt eine an sich bekannte Impulszählschaltung mit einem Kern aus magnetischem Material mit rechtwinkliger Hystereseschleife, wobei Mittel vorgesehen sind, die den Kern in einen bestimmten Ruhe-Remanenzzustand bringen, sowie Mittel, durch die einer ersten Wicklung am Kern und einer mit dieser in Reihe liegenden Ausgangsimpedanz Zeitgeberimpulse zugeführt werden, wobei der Ausgangsimpedanz das Ausgangssignal derart entnommen werden kann, daß die Impedanz der Wicklung normalerweise verhältnismäßig hoch ist gegenüber der Ausgangsimpedanz, bis der Kern in die Sättigung gesteuert wird.

Die elektrische Verzögerungsvorrichtung nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß Mittel zum Erzeugen einer Vormagnetisation zum Überführen des Kernes in den bestimmten Ruhezustand vorgesehen sind und daß das Steuersignal einer zweiten Wicklung am Kern mit solchem Vorzeichen und solcher Stärke zugeführt wird, daß die Vormagnetisation ausgeglichen wird, und daß die Zeitgeberimpulse der ersten Wicklung über eine Torschaltung zugeführt werden, die von dem durch die zweite Wicklung fließenden Signalstrom derart gesteuert wird, daß das Tor nur bei Vorhandensein des Signalstromes durchlässig ist.

Verzögerungsvorrichtung

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Niederlande)

Vertreter:

Dr. H. Scholz, Patentanwalt,

Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:

Gerhard Werner Gore, Purley, Surrey;

Colin Green, Horsham, Surrey (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 11. Oktober 1962 (38 565), vom 6. Juni 1963

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der in

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Verzögerungsvorrichtung nach der Erfindung und in

F i g. 2 ein Beispiel einer Hystereseschleife des in dieser Vorrichtung verwendeten Magnetkernes dargestellt ist.

Die Verzögerungsvorrichtung nach Fig. 1 besitzt einen Kern 10 aus magnetischem Material mit rechtwinkliger Hystereseschleife, wie z. B. in F i g. 2 dargestellt. Auf dem Kern 10 sind drei Wicklungen 11,12 und 13 angebracht.

Über den Leiter 18 wird von einer nicht dargestellten Quelle der Wicklung 12 ein Hilfsstrom Ib zugeführt, derart, daß die Magnetisation des Kernes 10 normalerweise im Punkt A der Kurve nach F i g. 2 eingestellt ist. Das Steuersignal wird über den Leiter 20 und das Tor 15 der Wicklung 13 zugeführt. Der Wicklungssinn der Wicklungen 12 und 13 und das Vorzeichen und die Stärke der durch diese Wicklungen fließenden Ströme Ib und Is sind derart gewählt, daß bei Vorhandensein des Signals am Leiter 20 die ganze vom Hilfsstrom Ib verursachte Vormagnetisation des Kernes 10 ausgeglichen wird. Das Tor 15 wird vom Hilfsstrom Ib derart gesteuert, daß nur bei Vorhandensein des Hilfsstromes das Tor 15 für den Signalstrom durchlässig ist.

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Über den Leiter 23 und das Tor 16 können von einem nicht dargestellten Impulsgenerator Zeitgeberimpulse Ic der Wicklung 11 am Kern 10 zugeführt werden. Das Tor 16 wird derart von dem durch die Wicklung 13 fließenden Signalstrom Is gesteuert, daß das Tor normalerweise gesperrt ist und also keine Zeitgeberimpulse durchläßt und stromleitend wird, wenn der Strom Is vorhanden ist.

In Reihe mit der Wicklung 11 liegt die Wicklung 24 eines Ausgangstransformators 25; das Ausgangssignal kann der Wicklung 26 am Transformator 25 entnommen werden.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt:

Solange am Leiter 20 kein Signal vorhanden ist, ist das Tor 16 gesperrt, und die Magnetisation des Kernes 10 ist im Punkt A der Hysteresekurve nach F i g. 2 eingestellt. Bei Zuführung eines Signals beseitigt der Strom Is, wie bereits vorher bemerkt wurde, die Vormagnetisation, so daß jetzt in erster Linie die Magnetisation im Punkt C der Kurve nach F i g. 2 eingestellt wird und weiterhin das Tor 16 die Zeitgeberimpulse Ic mit einer Zeitdauer T und einer konstanten Spannungsamplitude V auf die Wicklung 11 überträgt. Unter der Steuerung dieser Impulse ändert sich die magnetische Induktion des Kernes stufenweise, und zwar infolge des ersten Impulses vom Punkt C über a nach b, infolge des zweiten Impulses von b über α und c nach d, infolge des dritten Impulses von α über c und e nach /, usw. Nach dem Induktionsgesetz gilt nämlich, daß die in der Wicklung 11 erzeugte Induktionsspannung proportional zur Änderung des in der Wicklung 11 auftretenden magnetischen Flusses pro Zeiteinheit ist. Ist die Impedanz der Wicklung 24 am Transformator 25 klein genug, so ist diese Induktionsspannung gleich der Spannung V der über das Tor 16 zugeführten Zeitgeberimpulse. Wenn weiterhin der Querschnitt des Kernes 10 gleich A ist, die Windungszahl der Wicklung 11 gleich JV und die magnetische Induktion gleich B ist, so ist der auftretende Flux gleich NAB.

Pro Impuls wird also eine Änderung Δ B der Induk-

NT
tion B gleich ΔΒ — -r=-r auftreten, wobei Γ die Dauer

IS A

jedes Zeitgeberimpulses darstellt. Die Induktion B wird also, wie bereits bemerkt wurde, stufenweise zunehmen (wobei die Abstände C + b, b — d, d — f usw. in F i g. 2 gleiche sind) bis der Punkt D erreicht ist. Der Kern ist dann gesättigt, und es tritt keine weitere Änderung der Induktion B auf, was auch bedeutet, daß die Impedanz der Wicklung 11» die während der Änderung der Induktion eine gewisse Selbstinduktion aufwies, auf einen sehr niedrigen Wert abfällt und die Zeitgeberimpulse jetzt der Wicklung 24 zugeführt werden, also an der Wicklung 26 eine Ausgangssignalspannung auftreten wird.

Die Gesamtänderung der Induktivität zwischen den Punkten C und D ist gleich B_max, so daß die zum Herbeiführen dieser Änderung erforderliche Impulszahl gleich ^f ist.

Durch geeignete Wahl der Zahl der Zeitgeberimpulse pro Sekunde, z. B. 1 pro Sekunde, und der Windungszahl der Wicklung 11 kann die Verzögerungszeit,, d. h. die Zeit zwischen dem Zuführen des Steuersignals zum Leiter 20 und dem Auftreten der Ausgangsimpulse an der Wicklung 26» auf jeden gewünschten Wert eingestellt werden·.

Wird das Steuersignal wieder ausgeschaltet, so wird das Tor 16 gesperrt, und die Magnetisation des Kernes wird unter der Einwirkung des Hilfsstromes Ib wieder im Punkt A eingestellt, d. h., die Wirkung des Steuersignals wird völlig behoben, und bei einer nächsten Verzögerungsperiode wird von einem deutlich definierten magnetischen Zustand ausgegangen.

Wenn aber aus irgendeinem Grunde kein Hilfsstrom durch die Wicklung 12 fließen würde, so wäre das Rückstellen des Kernes in den Ruhezustand nicht gewährleistet. Jedoch in diesem Falle kann das Steuersignal nicht wirksam werden und eine Verzögerungsperiode einleiten, da das Tor 15 gesperrt ist. Es wird daher kein Strom durch die Wicklung 13 fließen können, und das Tor 16 bleibt gesperrt, so daß keine Zeitgeberimpulse übertragen werden.

Im Prinzip brauchen die den Wicklungen 12 und 13 zugeführten Ströme keine Gleichströme zu sein. Sie können auch von Impulsen gebildet werden, die gegenseitig synchronisiert sind, was unter bestimmten Verhältnissen Vorteile bieten kann. Die Frequenz dieser Impulse kann gleich der der Zeitgeberimpulse sein, aber auch viel höher, z. B. 5 kHz.

Weiterhin braucht die Vormagnetisation des Kernes 11, wodurch dieser in einen bestimmten Ruhezustand gebracht wird, nicht von einem Strom Ib durch eine Wicklung 12 am Kern 11 erzeugt zu werden, die Vormagnetisierung kann auch von einem Dauermagneten herbeigeführt werden. Die Wicklung 12 und das Tor 15 können dann weggelassen werden, so daß das Steuersignal unmittelbar der Wicklung 13 zugeführt wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektrische Verzögerungsvorrichtung zum Liefern eines Ausgangssignals nach einer bestimmten Zeit, nachdem ein Steuersignal zugeführt wird, welche einen Kern aus magnetischem Material mit rechtwinkliger Hystereseschleife besitzt, wobei Mittel zum Überführen des Kernes in einen bestimmten Ruhe-Remanenzzustand vorgesehen sind, sowie Mittel, durch die einer ersten Wicklung am Kern und einer mit dieser in Reihe liegenden Ausgangsimpedanz Zeitgeberimpulse zugeführt werden, wobei der Ausgangsimpedanz das Ausgangssignal derart entnommen werden kann, daß die Impedanz der Wicklung normalerweise verhältnismäßig hoch ist gegenüber der Ausgangsimpedanz, bis der Kern in die Sättigung gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Erzeugen einer Vormagnetisation zum Überführen des Kernes in den bestimmten Ruhezustand vorgesehen sind und daß das Steuersignal (Is) einer zweiten Wicklung (13) am Kern mit solchem Vorzeichen und solcher Stärke zugeführt wird, daß die Vormagnetisation ausgeglichen wird, und daß Zeitgeberimpulse (23) der ersten Wicklung (11) über eine Torschaltung (16) zugeführt werden, die von dem durch die zweite Wicklung (13) fließenden Signalstrom (Is) derart gesteuert wird, daß das Tor (16) nur bei Vorhandensein des Signalstromes (Is) durchlässig ist.

2. Elektrische Verzögerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die V<m> magnetisation des Kernes von einem Hilfsstrom (Ib) durch eine dritte Wicklung (12) am Kern erzeugt wird und das Steuersignal (Is) der zweiten Wicklung (13) über eine zweite Torschaltung (15) zugeführt wird, die von dem durch die dritte

Wicklung (12) fließenden Hilfsstrom (Ib) derart gesteuert wird, daß dieses Tor (15) nur bei Vorhandensein des Hilfsstromes (Ib) durchlässig ist.

3. Elektrische Verzögerungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsstrom (Ib) und der Steuersignalstrom (Zy) von gegenseitig synchronisierten Impulsen gebildet werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 068 752; USA.-Patentschriften Nr. 2 920 191, 3 015 038.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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