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Steuerschaltung für einen Antrieb mit wechselweise elektromagnetisch
gesteuerter Antriebs- und Bremskupplung mit zwei bistabilen elektronischen Schaltern
Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für einen Antrieb mit wechselweise elektromagnetisch
gesteuerter Antriebs- und Bremskupplung mit zwei bistabilen elektronischen Schaltern,
von denen der eine mit der Magnetspule der Antriebskupplung und der andere mit der
Magnetspule der Bremskupplung eine Serienschaltung bildet, und mit einem Energiespeicher
in Form von Kondensatoren, der dazu dient, beim Einschalten einer der beiden Kupplungen
durch Schließen eines Schalters einen das Ansprechen der betreffenden Kupplung beschleunigenden
vorübergehenden Stromstoß zu erzeugen.
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Derartige Steuerschaltungen benötigt man in erster Linie für den Betrieb
von Gleichlaufrollen in Magnetton- oder Bandsteuergeräten, die zusammen mit schnellaufenden
Rechenmaschinen oder anderen Arbeitsmaschinen verwendet werden. So werden beispielsweise
die Bewegungen eines Aggregates mit Gleichlaufrolle (Capstan), welches das Band
antreibt, durch einen elektromagnetischen Kupplungs- und Bremsmechanismus oder eine
in einer Richtung wirkende Kupplung gesteuert. Bei derartigen Antrieben treten relativ
hohe Beschleunigungen und Verzögerungen auf. Diese außerordentlich hohen Beschleunigungen
oder Verzögerungen sind erforderlich, um die Informationen ohne Verzerrungen aus
dem Band herauslesen zu können und die Informationsdichte auf dem Band möglichst
günstig gestalten zu können.
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Erfolgt der Antrieb des Bandes durch ein System mit Gleichlaufrolle,
dann muß auch diese schnell beschleunigt und verzögert werden. Dies erfordert aber
auch eine sehr schnelle Bewegung des Kupplungsbremsmechanismus. Außerdem müssen
die Bewegungen der Bremse bzw. der Kupplung völlig unabhängig voneinander erfolgen,
damit das Capstan-Aggregat nicht durch die Kupplung beeinflußt wird, wenn die Bremse
in Tätigkeit ist, oder umgekehrt. Wegen der großen Massen der Spulen und Anker,
die in den Elektromagneten der Antriebe verwendet werden, ist ein starker Stromstoß
erforderlich, um die vorhandene Trägheit zu überwinden und den Mechanismus in der
gewünschten Weise anzutreiben.
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Es ist bereits eine Steuerschaltung der eingangs erwähnten Art für
einen Antrieb mit elektromagnetisch gesteuerter Antriebs- und Bremskupplung mit
Schnellbremse durchStoßerregung bekanntgeworden, bei welcher der Wicklung der Kupplung
beim Einschalten der Erregung eine erhöhte Spannung zugeführt wird und ein Kondensator
zunächst auf eine Überspannung aufgeladen und dann über die Wicklung der zu betätigenden
Kupplung entladen wird. Bei dieser bekannten Steuerschaltung ist der Erregerstromkreis
für die Spulen über Vakuumschalter oder auch elektronische Schaltelemente geführt.
Außerdem sind zwei Stoßkondensatoren vorgesehen, die aus einer Anzapfung erhöhter
Spannung des Transformators über einen Gleichrichter und Vorschaltwiderstände aufgeladen
werden.
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Wird eines der beiden Schaltelemente geschlossen, dann wird der zuvor
aufgeladene zugehörige Kondensator über die entsprechende Spule entladen, so daß
das gewünschte Feld in dieser Spule sehr rasch aufgebaut und anschließend durch
die an normaler Spannung angeschlossenen Speisegleichrichter auf-, rechterhalten
wird. Bei Unterbrechung des Stromkreises durch Öffnen des zugehörigen Schaltelementes
reißt der Stromüuß sofort ab,, so daß das Feld mit- größter Geschwindigkeit abklingt
und die Kupplung infolgedessen freigegeben wird.
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Diese bekannte Steuerschaltung ist nicht nur verhältnismäßig aufwendig,
sondern hat den Nachteil, daß bei ihrem Betrieb kurz aufeinanderfolgendes wechselweises
Betätigen der Antriebs- bzw. der Bremskupplung von der Ladezeit der entsprechenden
Kondensatoren abhängig ist. Ein genügend hoher Stromstoß für eine rasche und einwandfreie
Betätigung der Bremskupplung kann sich nur dann einstellen, wenn die Antriebskupplung
vorher eine ausreichende
Zeit lang in Betrieb war, um ein vollständiges
Aufladen des entsprechenden Kondensators zu gewährleisten.
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Neuerdings werden an magnetische Antriebs- und Bremskupplungen aus
den oben angegebenen Gründen außerordentlich hohe Anforderungen gestellt. Werden
die Kupplungen beispielsweise für Bandwickel für magnetisierbare Bänder in Datenverarbeitungsmaschinen
verwendet, dann müssen die Bänder, die mit hoher Bandgeschwindigkeit angetrieben
werden, häufig innerhalb winziger Bruchteile von Sekunden angehalten werden, um
eine aufgespeicherte Information herauslesen zu können.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Steuerschaltungen
dieser Art zu verbessern. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst,
daß der Speicherkondensator einerseits mit der einen der beiden Serienschaltungen
in Reihe und andererseits zu der anderen Serienschaltung parallelgeschaltet ist,
so daß der Kondensator beim Schließen des einen Schalters über die die eine Serienschaltung
enthaltende Magnetspule aufgeladen und beim Schließen des anderen Schalters auf
die die andere Magnetspule enthaltende Serienschaltung entladen wird.
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Vorzugsweise wird dem ersten Kondensator ein Widerstand, der gegebenenfalls
auch veränderbar sein kann, parallel geschaltet.
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Der entscheidende Vorteil der neuen Steuerschaltung besteht darin,
daß der Kondensator Stromstöße in außerordentlich rascher Folge abgeben kann, weil
er abwechselnd geladen und entladen wird. Dabei ist es nicht erforderlich, den Kondensator
nach einer plötzlichen Entladung über einen Widerstand langsam wieder aufzuladen.
Durch die neue Steuerschaltung wird die erreichbare Schaltgeschwindigkeit für die
Kupplungen außerordentlich stark erhöht. Ein weiterer Vorteil der neuen Steuerschaltung
besteht darin, daß sie wesentlich weniger Teile erfordert als die bekannten Schaltungen
dieser Art.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gehen an Hand eines
Ausführungsbeispiels aus der folgenden Beschreibung hervor, in der auf die Zeichnung
Bezug genommen wird. In der Zeichnung stellt dar F i g. 1 im Querschnitt eine übliche
Kupplungsbremse, F i g. 2 schematisch den Kreis, der zur Steuerung der Kupplungsbremse
dient, und F i g. 3 eine graphische Darstellung des Stromverlaufs in der Kupplungs-
bzw. Bremsspule, wenn das entsprechende Thyratron gezündet ist.
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In F i g. 1 ist im Querschnitt eine übliche, in einer Richtung wirkende
Kupplung oder Kupplungsbremse dargestellt. Dieser Mechanismus ist nicht Teil der
Erfindung, und die Anwendung der Erfindung ist nicht auf die dargestellte spezielle
Kupplungsbremse beschränkt. Der in F i g. 1 veranschaulichte Mechanismus dient lediglich
als Beispiel. Um die Wirkungsweise des Steuerkreises, der Gegenstand der Erfindung
ist, besser verstehen zu können, ist jedoch eine Beschreibung der Kupplungsbremse
angebracht. Der F i g. 1 ist zu entnehmen, daß die Ausgangswelle 100 geeignet ist,
an ihrem einen Ende eine Vorrichtung aufzunehmen, welche einen sich drehenden Eingang
aufweist, z. B. ein ein Band antreibendes Capstan-Aggregat (nicht dargestellt).
An ihrem anderen Ende ist die Ausgangswelle 100 mit einem Teller
102
verbunden, wobei als Verbindungsmittel Bolzen oder Muttern dienen können,
die auf einem mit Gewinde versehenen Teil eines Zapfens sitzen. Natürlich können
der Teller 102 und die Welle 100 aus einem Stück bestehen, das in
üblicher Weise, z. B. maschinell oder durch Gießen, hergestellt ist. Die Welle 100
läuft durch eine im wesentlichen zylindrisch geformte Buchse 104. Ein Muffenlager
106 sorgt für eine axiale Zentrierung der Welle 100 in der zylindrischen
Verlängerung der Buchse 104. Auf der flachen Oberfläche des Bodens der Buchse
ist ein Bremsring 108 angebracht. Dieser kann z. B. aus hartem Gummi oder Kork oder
einem ähnlichen Material bestehen. Die Buchse 104 wird von einer Bremsspule 110
umgeben. Diese ist besonders groß und kann einen Strom von der Größenordnung einiger
Ampere aufnehmen.
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Die Spule 110 ist dasjenige Mittel, welches den Solenoideffekt
der Bremse erzeugt, wie weiter unten näher erläutert wird. Außerdem ist die Bremsspule
110 mit dem Rahmengestell des bandgesteuerten Systems fest verbunden, so daß sie
sich in keiner Richtung bewegen kann. Ein Muffenlager 112 sitzt in einer axialen
Ausbohrung eines Ringteiles 110 a, welches als Aufnahme für die Bremsspule
110 dient. Das Lager 112 besitzt Mittel, um die Buchse 104 zentrieren zu
können, und ermöglicht eine Bewegung der Buchse 104 innerhalb der zentralen Bohrung
des Ringteils 110 a. Ein Bremsanker 114 ist am rechten Ende der Buchse 104 angeordnet.
Die Buchse 104 und der Anker 114 sitzen konisch ineinander und sind auf diese Weise
kraftschlüssig miteinander verbunden, so daß beide Teile eine Einheit bilden. Der
Anker 114 besteht aus magnetisierbarem Material, z. B. Weicheisen, und zwischen
ihm und den Polstücken der Spule 110 ist ein sehr kleiner Zwischenraum 158. Dieser
ist von der Größenordnung einiger tausendstel Zoll (etwa 0,1 mm), so daß eine schnelle
Wirkung des Bremsmechanismus erzielt wird.
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Mit dem Anker 114 ist ein Kuppelteil 116 verbunden.
Dieses kann an dem Anker 114 mittels Schrauben 118 befestigt sein. Diese Schrauben
können auf der Oberfläche des ringförmigen Ankers verteilt sein und voneinander
einen Abstand von etwa 120° haben. Ein weiteres Kuppelteil116a ist an dem Rahmen
des Apparates ähnlich wie das Ringtei1110a befestigt. Das Kuppelteil116a kann an
dem Rahmen ebenfalls mittels Schrauben 120
befestigt sein, die in einem Abstand
von 120° auf der ringförmigen Oberfläche des Rahmens angeordnet sein können. Zwischen
den Kuppelteilen 116 und 116a sitzt ein drittes Kuppelteil 122. Dieses Element dient
dazu, die Kuppelteile 116 und 116a miteinander zu verbinden, wobei sie sich in radialer,
aber nicht in Umfangsrichtung relativ zueinander bewegen. Dabei gleitet der Anker
114 auf der Welle 100 in Richtung auf die Bremsspule 110 (oder von ihr fort),
aber er kann sich nicht um die Welle 110 drehen. Eine Druckfeder 124 regelt
den Zwischenraum zwischen Anker 114 und Spule 110. Diese Feder muß
in der Lage sein, den Anker 114 gegen die Spule 110 zu drücken, wobei
beide Teile völlig in Kontakt miteinander stehen. Der Zeichnung ist zu entnehmen,
daß die Welle 100 in einem ringförmigen Rahmen 126 sitzt und von diesem getrennt
ist durch ein Lager, .das aus einer inneren Lagerschale 128 a, einer äußeren
Lagerschale 128 und Druckelementen 128 b besteht. Die innere Lagerschale und die
äußere
Lagerschale sind in bekannter Weise ausgebildet, so daß sie
für Operationen der genannten Art zusammen mit den Druckelementen 128b, die beispielsweise
als Kugeln ausgebildet sein können, geeignet sind. Die Welle 100 wird durch
die innere Lagerschale 128a zentriert und kann sich innerhalb des festen Rahmens
126 drehen.
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Die Kupplung ist dem Bremsmechanismus ähnlich. Die Kupplungsspule
130 liegt innerhalb eines Ringteils 130a, das mit dem Rahmengestell des Apparates
verbunden ist. Durch eine zentrale Ausnehmung in dem Ringteil läuft eine Buchse
132. Diese wird in der Ausnehmung durch ein Muffenlager 134 zentriert. Das im wesentlichen
flache Ende der Buchse 132 ist mit einem Kupplungsring 136 versehen.
Dieser ist ähnlich ausgebildet wie der Bremsring 108
und kann aus Kork, hartem
Gummi oder einem ähnlichen Stoff bestehen. Ein bevorzugtes Material ist Rulon A.
Das linke, konisch ausgebildete Ende der Buchse 132 sitzt in einem Anker 138. Zwischen
diesem und der Spule 130 ist ein Zwischenraum 140.
Letzterer ist sehr
klein, um die durch die Trägheitskräfte auftretenden Schwierigkeiten zu überwinden,
eine schnelle Bewegung des Ankers und eine kurze Ansprechzeit der Kupplungsbremse
zu erreichen. Wegen des Kraftschlusses infolge des konischen Sitzes des Ankers
138 auf der Buchse 132 bewegt sich letztere mit dem Anker
138, wenn dieser durch die Spule 130 angezogen wird. Der Anker
138 ist z. B. mittels Schrauben 146 ebenfalls an einem Kupplungsglied
befestigt, daß Kupplungselemente142 und 142 a und ein Kupplungsorgan
144 aufweist. Das Kupplungselement 142 a ist an dem ringförmigen Rahmen
148 beispielsweise mittels Schrauben 150
befestigt. Das Kupplungsorgan
144 verbindet die Elemente 142 und 142a, so daß eine lineare Bewegung möglich
ist. Im Gegensatz zudem ringförmigen Rahmen 126 ist das Gehäuseteil 148 nicht
an dem Rahmengestell des Apparates befestigt und kann sich infolgedessen frei drehen.
Die Kupplungselemente 142, 142a und 144 drehen sich also zusammen mit dem Gehäuseteil
148. Die Druckfeder 152 erzeugt ähnlich wie die Druckfeder 124 eine Vorbelastung
des Ankers 138, so daß ein bestimmter Zwischenraum 140 eingehalten
wird. Ein Stift 154 sitzt in einer CSffnung des Gehäuseteils 148 und
einem Loch der Motorwelle 156, so daß auf diese Weise das Gehäuseteil 148 mit der
Welle 156 verbunden ist. Letztere stellt die Ausgangswelle eines Motors od. dgl.,
also eines ersten Antriebsaggregates dar. Infolge der Verbindung rotiert die Motorwelle
156,
wenn sich der Motor dreht, wobei der ganze Kupplungsmechanismus außer
der Kupplungsspule 130
mitrotiert.
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Die Wirkungsweise der Kupplungsbremse ist derart, daß sich, wie oben
beschrieben, die Kupplung dauernd dreht. Zwischen dem Kupplungsring 136
und
dem Teller 102 der Ausgangswelle existiert ein sehr kleiner Abstand, so daß
sich zunächst die Ausgangswelle 100 nicht mitdreht, es sei denn, die Spule
130 wird an Spannung gelegt. Dabei wird der Anker 138 angezogen. Dieser nimmt
die Buchse 132 mit, wobei- der Kupplungsring 136 gegen den Teller
102
der Ausgangswelle 100 gedrückt wird. Dadurch wird ebenfalls die
Welle 100 in Drehung versetzt. Wenn nun der Strom für die Kupplungsspule
130 abgeschaltet wird, setzt die Welle 100 ihre Rotation infolge der
Trägheitskräfte zunächst noch fort. Das hat zur Folge, daß der Bremsmechanismus
betätigt werden kann, um die Welle 100 anzuhalten. Diese Operation wird durch
Speisung der Bremsspule 110
erreicht, wobei der Anker 114 von der Spule
110
angezogen wird. Sobald sich der Anker 114 bewegt, bewegt sich die
Buchse 104 ebenfalls, was bedeutet, daß der Bremsring 108 die Ausgangswelle
102 berührt. Da die Buchse 104, die mit dem Anker 114 verbunden ist, nicht rotieren
kann, weil die Kupplungsglieder 116, 116 a und 122 fest mit dem Rahmen
126 verbunden sind, wird die Welle 100 abgebremst.
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Für den Mechanismus ist ein Steuerkreis nötig, der die Zeiten, in.
denen die Brems- und Kupplungsspulen eingeschaltet werden, steuert. In- F i g. 2
ist ein derartiger Kreis dargestellt. Der Teil des Kreises, der den Bremsmechanismus
beeinflußt, weist eine Röhre 200 auf. Dafür nimmt man vorzugsweise ein Thyratron,
bei dem ein hoher Stromfluß möglich ist. Die Kathode des Thyratrons 22 liegt
an Erde. Ihre Anode ist mit dem einen Ende eines Widerstandes 204 verbunden.
Das andere Ende dieses Widerstandes ist mit dem einen Ende der Bremsspule
206 verbunden. Das andere Ende dieser Spule ist mit dem einen Ende der veränderbaren
Impedanz 208 zusammengeschaltet, deren anderes Ende mit der Spannungsquelle
+E1 verbunden ist. Letztere erzeugt eine hohe Spannung, z. B. von 600 Volt. Die
veränderbare Impedanz 208 kann beispielsweise ein I'otentiometer oder ein
Stellwiderstand sein, dessen Mittelabgritf mit demjenigen Ende des Widerstandes
208 verbunden ist, das an dem einen Ende der Bremsspule 206 liegt.
Typische Werte für diesen Widerstand sind 2,5 kg und 400 W. Dieser Widerstand, der
in Serie mit dem Widerstand 204 liegt, der z. B. die Werte 500 62
und 500 W aufweist, begrenzt den Strom, der durch die Bremsspule 206 und
das Thyratron 200 fließt. Eine Kapazität 210 liegt parallel zu dem
Widerstand 208. Die Kapazität 210
kann beispielsweise 4 l,F betragen.
Die eine Seite derselben ist mit der Spannungsquelle +Ei und die andere Seite mit
dem Mittelabgriff des Widerstandes 208 verbunden. Diese Kapazität bewirkt,
daß ein großer Stromstoß durch die Bremsspule 206 fließen kann, wie im einzelnen
weiter unten auseinandergelegt wird. Das Eingangsgitter des Thyratrons
200
ist mit einem Spannungsteilernetzwerk verbunden, das aus den Widerständen
212, 214 und 216 besteht. Der Widerstand 212 liegt zwischen dem Gitter
des Thyratrons 200 und der Verbindungsstelle zwischen den Widerständen
214 und 216. Ein typischer Wert für den Widerstand 212 wäre
100 kg. Der Widerstand 214, der beispielsweise 150 kg betragen kann,
ist einerseits mit Erde und andererseits mit dem einen Ende des Widerstandes
212 und einem Ende des Widerstandes 216 verbunden. Letzterer ist etwa
von der Größe 630 kg, 1 W. Sein anderes Ende ist mit der Spannungsquelle -E2 verbunden,
die etwa -150 V liefert. Das Spannungsteilernetzwerk, welches mit dem ersten Gitter
des Thyratrons 200 verbunden ist, dient dazu, bei Abwesenheit eines Eingangssignals
das Thyratron normalerweise in der Schließstellung zu halten.
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Mit dem Widerstand 212 ist eine Flipflopsteuerschaltung 218 verbunden.
Diese Flipflopschaltung ist als Eingangsquelle für das Thyratron dargestellt und
ist in bekannter Weise aufgebaut. Wenn Flipflopschaltung 218 ein Signal an
die Verbindungsstelle
Widerstand 212 gibt, zündet das Thyratron
200, und zwischen dem Spannungsteilernetzwerk und dem die Bremsspule 206 wird mit
Strom beaufschlagt. Das zweite Gitter des Thyratrons 200 ist mit einem Filterkreis
verbunden, der aus einer Kapazität 220 und einem Widerstand 222 besteht. Außerdem
ist das zweite Gitter mit einer Diode 224 zusammengeschaltet. Die Polarität dieser
Diode ist so gewählt, daß ihre Anode mit dem Gitter des Thyratrons 200 und ihre
Kathode mit einem Widerstand 226 verbunden ist, der mit seinem anderen Ende mit
einem Widerstand 228 zusammengeschaltet ist, der seinerseits an Erde liegt. Die
Kapazität 220 beträgt etwa 0,1 NF, der Widerstand 222 etwa 12 kg, der Widerstand
226 etwa 4,7 kg und der Widerstand 228 100 kg. Der Kreis dient dazu, das zweite
Gitter des Thyratrons 200 auf einen bestimmten Arbeitspunkt einzustellen. Die Diode
224 ist außerdem derart geschaltet, daß das Thyratron 200 durch ein Signal, welches
von dem Thyratron 202 über die Kapazität 230 abgegeben wird, nicht eingeschaltet
werden kann. Letztere liegt zwischen der Anode des Thyratrons 202 und der
Verbindungsstelle des Widerstandes 226 mit dem Widerstand 228. Die Kapazität 230
beträgt etwa 0,01 #tF und wird in Verbindung mit der Diode 224 benutzt, um eine
Kreuzverbindung zwischen dem Thyratron 200 und dem Thyratron 202 zu
schaffen. Dadurch wird erreicht, daß das Thyratron 202 in der Schließstellung gehalten
wird, wenn das Thyratron 200 eingeschaltet und das Thyratron 202 automatisch gelöscht
worden ist, wie noch weiter unten beschrieben wird. .
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Der Kupplungsteil des Kreises weist ein Thyratron 202 als Steuerelement
auf. Die Anode dieses Thyratrons ist über einen Widerstand 232 (z. B. 50 SL, 50
W) mit der Kupplungsspule 234 verbunden, die mit ihrem anderen Ende an der
Spannungsquelle +Ei liegt. Die Kathode des Thyratrons 202 liegt an einem veränderbaren
Widerstand 236 (z. B. 2,5 kg,
400 W), dessen anderes Ende an Erde liegt. Außerdem
ist der Mittelabgriff mit Erde verbunden. Die Widerstände 236 und 232 begrenzen
den Strom, der durch das Thyratron 202 fließt, wenn die Kupplungsspule 234 mit Strom
beaufschlagt wird. Die Kathode des Thyratrons 202 ist außerdem mit der Verbindungsstelle
zwischen der Kapazität 210 und dem Widerstand 208 verbunden. Zwischen dem ersten
Gitter des Thyratrons 202 und seiner Kathode liegt ein Widerstandsnetzwerk, das
aus dem Widerstand 238 (z. B. 10 k52) und dem Widerstand 240 (z. B. 100
kg) besteht. Die Verbindungsstelle des Widerstandsnetzwerkes ist mit dem
einen Ende des Widerstandes 242 (z. B. 680 kg, 2 W) zusammengeschaltet, dessen
anderes Ende an -E2 liegt. Das Widerstandsnetzwerk dient zusammen mit dem Widerstand
236 dazu, die Steuerspannungen an der Kathode und dem ersten Gitter des Thyratrons
202 einzustellen. Zwischen dem zweiten Gitter und der Kathode des Thyratrons
202 liegt ein Filternetzwerk, das aus der Kapazität 244 und dem einstellbaren
Widerstand 246
besteht. Der Widerstand 246 kann beispielsweise 20
kg und die Kapazität 244 0,1 [,F groß sein. Der veränderbare Abgriff
des Widerstandes 246 liegt an dem einen Ende dieses Widerstandes, das mit
der Kathode des Thyratrons 202 verbunden ist. Ferner ist an das Gitter des Thyratrons
202 eine Diode 248 angeschlossen. Letztere ist so gepolt, daß ihre Anode mit dem
Gitter des Thyratrons 202 und ihre Kathode mit dem Widerstand 250 verbunden ist,
der beispielsweise 4,7 kg groß sein kann. Das andere Ende des Widerstandes 250 ist
mit dem Widerstand 252 und der Kapazität 254 verbunden. Der Widerstand 252, der
beispielsweise 1.00 k62 betragen kann, ist mit seinem anderen Ende an die Kathode
des Thyratrons 202 gelegt. Die Kapazität 254, die etwa 0,01 l,F betragen kann, ist
mit ihrem anderen Ende mit der Anode des Thyratrons 200 verbunden. (Falls es erwünscht
ist, kann natürlich die Kapazität 254 auch mit der Verbindungsstelle zwischen dem
Widerstand 204 und der Bremsspule 206 verbunden sein.) Wie der Zeichnung zu entnehmen
ist, arbeitet der zuletzt beschriebene Kreis ebenfalls als Kreuzverbindung zwischen
den Thyratronen 202 und 200, wobei das Thyratron 200 in der
Schließstellung gehalten wird, wenn das Thyratron 202 durch ein Signal von der Flipflopschaltung
218 an das erste Gitter des Thyratrons 202 über den Widerstand 238 eingeschaltet
und das Thyratron 200 ausgeschaltet wird.
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Zwischen den Anoden der Thyratrons 200 und 202 liegt eine der Löschung
dienende Kreuzverbindung. Dieses Netzwerk weist einen Widerstand 256 (z. B. 250
S2, 25 W) auf, der in Serie mit einer Kapazität 258 (z. B. 0,25 RF) liegt.
Dieses Netzwerk dient dazu, das eingeschaltete Thyratron zu löschen, wenn das bisher
ausgeschaltete Thyratron durch ein Signal der Flipflopschaltung 218 eingeschaltet
wird.
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Wenn der Kreis in Tätigkeit ist, wird ein Bremssignal durch die Flipflopschaltung
218 an das Thyratron 200 über den Widerstand 212 gegeben, wobei das
Thyratron zündet. Die Flipflopschaltung 218 zündet, wenn der Kreis anfänglich betätigt
wird, zuerst das Bremsthyratron 200. Auf diese Weise wird das Thyratron 200
von einem hohen Widerstand auf einen niedrigeren Widerstand gebracht, und ein großer
Strom fließt von der Spannungsquelle +Ei zur Erde. Damit eine plötzliche Veränderung,
die in etwa als Stufenfunktion mit hohen Frequenzen ausgebildet ist, in dem Kreis
auftreten kann, ist die Kapazität 210 vorhanden, die einen niedrigen Widerstand
in dem Kreis darstellt. Infolgedessen fließt ein großer Strom über die Kapazität
210, durch die Spule 206, durch den Widerstand 204 und durch das Thyratron
200 zur Erde. Infolge der Aufladung der Kapazität 210 wächst jedoch ihr Widerstand
sehr schnell an. Das hat zur Folge, daß der Strom beginnt, mehr und mehr über den
kleineren Widerstand 208 zu fließen. Es entsteht also ein großer Anfangsstromstoß,
welcher geeignet ist, den Bremsanker 114 gegen die Bremsspule 110 zu bewegen
(F i g. 1). Wenn der Widerstand der Kapazität 210 hinreichend groß ist, wird der
Strom über den Widerstand 208 durch die Spule 206 usw. geleitet. Dieser Strom ist
der Haltestrom, durch den der Anker 114 an den Polenden der Spule 110 festgehalten
wird (F i g. 1).
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Wenn andererseits ein Signal von der Flipflopschaltung 218 an das
erste Gitter des Thyratrons 202 über den Widerstand 238 gegeben wird, so schaltet
sich dieses Thyratron ein. Wegen der Verbindung zwischen der Kathode dieses Thyratrons
und der Kapazität 210 wird diese Kapazität augenblicklich entladen, und zwar über
das Netzwerk, welches aus der Kupplungsspule 234, dem Widerstand 232, dem Thyratron
202 und dem Draht 260 besteht. Durch die Entladung der Kapazität 210 wird ein anfänglicher
Stromstoß erzeugt, durch den der Kupplungsanker 138 gegen die Polenden der Kupplungsspule
130
gezogen wird, was zur Folge hat, daß die Ausgangswelle 100 angetrieben wird
(F i g. 1). Wenn die Kapazität 210 völlig. entladen ist, fließt der Strom durch
den Kupplungsspulenkreis von der Stromquelle +E1 zur Erde über das Thyratron 202
und die den Strom begrenzenden Widerstände 232 und 236, die miteinander in Serie
liegen. über diesen Strompfad fließt der Haltestrom für den Kupplungsspulenkreis.
Wegen der Kreuzverbindung wird das Thyratron 200 in der Schließstellung gehalten,
während das Thyratron 202 leitet.
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Man sieht, daß dieser Steuerkreis eine schnelle und wirksame Arbeitsweise
des Kupplungsbremsmechanismus ermöglicht. Wenn der Bremskreis arbeitet, wird die
Kapazität 210 aufgeladen, wobei ein anfänglicher Ladestromstoß entsteht,
der die Trägheit des Ankers überwinden soll. Die Kapazität 210 ist vollständig geladen
und infolgedessen für die weitere Benutzung geeignet, wenn der Kupplungskreis durch
ein Eingangssignal der Flipflopschaltung 218 geschaltet wird. Die Kapazität 210
kann also unabhängig durch den einen oder anderen Kreis von dem Ladezustand in den
Entladezustand gebracht werden. Wenn der nichtarbeitende Kreis geschaltet und dadurch
in Tätigkeit gesetzt wird, steht ein anfänglicher Stromstoß augenblicklich für den
Kreis zur Verfügung. Da dieser Stromstoß entweder für den Brems-oder für den Kupplungskreis
benutzt werden kann, gibt es keine Verzögerungszeiten, die zum Laden der Kapazität
bei vielen anderen Steuerkreisen erforderlich sind.
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Eine typische Arbeitscharakteristik ist in der F i g. 3 dargestellt.
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Diese Figur zeigt graphisch den Verlauf des Stromes, der durch die
Kupplungs- und/oder Bremsspule fließt, in Abhängigkeit von der Zeit. Der Strom ist
in Ampere und die Zeit in Millisekunden dargestellt. Die Zeit t = 0 ist als diejenige
Zeit definiert, bei der das Eingangssignal auf eines der Thyratrone durch die Flipflopschaltung
218 gegeben wird (F i g. 2). Dann fließt augenblicklich der Stromstoß durch die
Spule über die Kapazität 210. Die Kapazität 210
wird entweder geladen
oder entladen, wenn der Stromstoß durch die fragliche Spule geht. Ungefähr 900 Mikrosekunden
nach Beginn des Eingangssignals der Flipflopschaltung 218 erreicht der Stromstoß,
der durch die Kapazität 210 erzeugt wird, seinen Höhepunkt. Der dabei fließende
Strom liegt zwischen 1,5 und 2,0 Ampere. Er hängt von den Widerständen ab, die in
Serie mit den verschiedenen Spulen liegen. Man sieht, daß im ungünstigsten Falle
die Kupplung oder die Bremse ungefähr 0,9 Millisekunden nach dem Beginn des Stromstoßes,
der von der Flipflopschaltung 218 geliefert wird, anspricht. Man wird die Spule
nicht derart auslegen, daß erst der Spitzenstrom den Kupplungs- oder Bremsmechanismus
in Tätigkeit setzt, sondern vielmehr die Anordnung so treffen, daß hierzu bereits
ein geringerer Strom ausreicht und durch den Stromstoß die Ansprechzeit entsprechend
verkürzt wird. Der Spitzenstrom gibt jedoch eine gewisse Sicherheit, daß der Mechanismus
auch tatsächlich anspricht. Nachdem der Stromstoß seinen Höhepunkt erreicht hat,
fällt er ab, bis der Haltestrom erreicht ist.
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Dieser Haltestrom kann beispielsweise von der Größenordnung von 0,3
Ampere sein. Der Haltestrom ist derjenige Strom, durch den die Kupplung oder Bremse
sicher in der Stellung gehalten wird, in die sie gebracht worden ist. -Es ist möglich,
daß in unterschiedlichen Mechanismen die Küpplungs- und Bremshalteströme verschieden
sind. Im: beschriebenen Beispiel ist der erforderliche Haltestrom für die Kupplung
etwa 0,3 Ampere und der erforderliche Haltestrom für die Bremse etwa 0;27 Ampere.
Man sieht, daß die Halteströme in etwa gleich sind: Es bereitet keine Schwierigkeiten,
die Widerstände in den verschiedenen Kreisen zu ändern, um die erforderlichen Halteströme
einzustellen. Die kleinste Haltezeit für den Kreis ist etwa 3,0 Millisekunden, wie
der F i g. 3 zu entnehmen ist; die größte Haltezeit für den Kreis ist unbestimmt.
Das liegt daran, daß ein Haltestrom den Kupplungs- und Bremsmechanismus unter den
gewünschten Bedingungen hält, bis ein neues Signal von der Flipflopschaltung
218 erzeugt wird.
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Es gibt einen kleinsten Strom, unterhalb welchem die Spule den Anker
nicht halten kann und der nicht in der Lage ist, den zugeordneten Mechanismus in
Tätigkeit zu setzen. Dieser Strom, der kleiner ist als der kleinste Haltestrom,
hängt von den speziellen Gegebenheiten ab; er ergibt sich im Beispiel der F i g.
3 durch den Strom, welcher sich nach 3,0 Millisekunden einstellt. Der Impuls, der
mit der Bezugszahl 302 bezeichnet ist,- ist nicht in allen Anwendungsfällen
des Kreises notwendig. Jedoch- ist es günstig, wenn die Flipflopschaltung 218 (F
i g. 2) das neue Signal an den vorher stromlosen Kreis liefert. Wenn also der Kreis,
für den der Impuls dargestellt ist, ausgeschaltet wird, und der andere Kreis, der
vorher ausgeschaltet war, eingeschaltet wird, erscheint ein Impuls ähnlich dem Impuls
302 in dem Stromverlauf des Kreises, der ausgeschaltet ist. Da jedoch die Impulsspitzen
ziemlich klein sind, können sie sich nicht schädlich auswirken. Hinter diesem Impuls
liegt der Strom unter dem kleinsten Haltestrom für den fraglichen Kreis. Auf diese
Weise wird erreicht, daß der Kreis ausgeschaltet wird, wenn ein Eingangssignal an
das Thyratron, welches eingeschaltet ist, gelegt wird. Das Ausschalten erfolgt über
die Kreuzverbindung zwischen den Thyratronen 202 und 200 in F i g.
2. -Die Ausführungsform, die oben beschrieben ist, schränkt selbstverständlich die
Erfindung nicht ein, sondern dient lediglich als Beispiel. Die Einzelheiten können
durch Variationen der verschiedenen Komponenten und Parameter, welche die Stromhöhe
und die Länge der Zeitperioden, die für die Operation des Kreises erforderlich sind,
geändert werden. So können z. B. die Thyratrone durch siliziumgesteuerte Gleichrichter
ersetzt werden, vorausgesetzt, die Kreuzverbindungen und Schaltnetzwerke werden
entsprechend geändert. Eine spezielle Änderung, die vorgenommen werden kann, ergibt
sich aus der F i g. 2, in der eine Kapazität 256 (gestrichelt gezeichnet) parallel
zu dem Widerstand 236 liegt. Durch diese frei wählbare Kapazität wird die Wirkungsweise
des Kreises verbessert, wenn es notwendig oder wünschenswert ist, daß der Kupplungskreis
zuerst anspricht. Diese und andere Veränderungen liegen innerhalb des Rahmens der
Erfindung.