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Vorrichtung zum selbstätigen Lenken eines frei beweglichen Fahrzeuges
längs eines
C el wechselstromdurchflossenen Leiters Die Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung zum selbsttätigen Lenken eines frei beweglichen Fahrzeuges
längs eines wechselstromdurchflossenen Leiters mittels eines Paares Empfangsspulen,
die derart auf dem Gegenstand angeordnet sind, daß der Wechselstrom in jeder Spule
eine Spannung induziert, deren Amplitude hauptsächlich vom Abstand zwischen der
betreffenden Spule und dein Leiter abhängig ist. Solche Vorrichtungeil sind hek-Innt-
| Bei Versuchen mit Vorrichtuin",en dieser Art hat es |
| sich herausgestellt, daß die Vorrichtung meistens zu |
| stark und/oder zu spät reagiert. Die Folge ist, daß das |
| Fahrzeug um die vorgeschriebene Spar hin- und her- |
| schwingt. und dies um so stärker, je größer die Bewe- |
| gungs- schwindigkeit ist. |
| Die vorliegende Erfindung bezweckt, diese Schwie- |
| rigkeiten weni.stens züm größten Teil zu beheben und |
| eine bosonders elastische und leichte Lenkung des |
| Fahrzeuges, sogar bei großer und/oder bei veränder- |
| licher G,-scilwinc;i-I#,2it zu ermöglichen. |
| Autofahrer ist geläufig.. daß im Verkehr das |
| Aufrccli,Ler#i.ilteil- einer richtigen Bowegungsrichtung |
| (ciner richtig-m Lage dci- Vorderräder des Kraft- |
| #D ZD |
| wageas) wichtiger ist als las genaue Beibehalten einer |
| vor-eseliriebenon Spur, z. B. eines vorgeschriebenen |
| Abstandes zwisclien dem Kraftvia-IM und dem Fahr- |
| Z., |
| bahnrand, der, je nach der Brehe der Fahrbahn, sich |
| nichr oder weniger äiidzr--i dari. |
| Uni ein Fahrzeuo- eiiLsi?rcc'Ieiid die--er leicht lestzu- |
| stellend#--a züi soll die Len!-vorrich- |
| tung sein für cine Abweichung von cler |
| B-,wz!#tin,2 der ört- |
| lichen Richtung Film Lich--rs als filr eine Abweichung |
| des Ab-standes zwischen Lciter und Fahrzeug gegen- |
| Übcr dem aurrechtzucKialtenden Abstand. |
| Erlliiicl.i.tn-s!r,2iiiiß wh-d die Aufgabe dadurch gelöst, |
| daß die beiden Spulen in RiChtung der Längsachse des |
| ii;iiiereiii-,1,iidür aii,3'cordii(zt sind, daß bei |
| 7viisoli#,n Leiter und jeder der |
| Sp#ilcii ehu# erste SI)aniii#ii,-" von del- in der |
| eineil Spffie induzierten Spannung, größer ist als eine |
| zweite, eiii-.##-,zn-esctztc Spannung, abgeleitet von der |
| in der anderen Spule induzicrten Spannun 'g' und daß |
| die erw.-«iliiiie ans der Stimme dieser |
| beiden abgeleiteten Spannungen und einer dritten, den |
| zwischen Fahrzeug und Leiter aufrechtzuerhaltenden |
| Abstand bmitiiiiiiienden. Vergleichsspannung gebildet |
| "vird, derart, die Vorrichtung ürnpfindlich ist für |
| ein-- Abweichung der Richtung der Längsachse des |
| Fahrzeuges gegenüber der örtlichen Richtung des |
| Leiters und auch fin geringeren Maße für eine |
| Abweichung des Abstandes zwischen Leiter und |
Fahrzeug gegenüber dein aufrechtzuerhaltendün Ab-C stand. Um eine Übersteuerung
sogar bei größeren BewegunZ ., gsgeschwindigkeiten zu verhüten, wird die Ver-,ai,-icl-isspannL,il--
durch den Lenkmotor df--i7irt -cändert, daß die Abweichung der Steuerspann-ung Lleiner
wird. Mit anderen Worten, es wird eine Gegenkop-I:)-lung übci den Steuerinotor verwendet.
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Die Erfladung wird in Hand der Z--ichii#iiig2-i näher erläutert.
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F i 1 zeigt ein Blockschema einer -Ausführungsform einer Vorrichtung
nach der Erfindung, welche au' einem clektrisch angetriebenen Kraftwa.-#-iiiiiodell
montiert ist, und einen von einem Wechselstroni durchilossenen Leiter, der eine
Spur lür dieses Kr#iftwa.-Ciimo,-1,ell bestimmt; F i -. 2 ist ein mehr detailliertes
Blockschema dies-,s Ausführtingsbeispiels, und F i 3 ist ein detailliertes
elektrisches Schaltbild davon.
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F i g. 1- zeigt eine Wechselstromquelle Z, durch die ein Strom
durch einen Leiter geschickt wird, längs dessen sich ein Kraitwagenmodell M bewegen
soll, das von einem durch einen Akkumulator, eine Trockenbatterie oder eine andere
Quelle Q elektrischer Energie gespeisten Motor D angetrieben wird.
Auf dem Kraftwagenmodell
M sind zwei Empfangsspulen A und
B angeordnet. Diese Spulen sind in einem Abstand 1 auf der Längsachse des
Modells montiert. In den Spulen A
und B wird durch den Wechselstrom durch
den Leiter g
eine Spannung induziert, deren Amplitude hauptsächlich vom Abstand
zwischen der betreffenden Spule A
oder B und dem Leiter g abhängig
ist. Dies wird dadurch erzielt, daß die Achse der Spule A oder B quer zu
einer Ebene durch den Leiter g steht. Die induzierte Spannung an den Klemmen
einer derart orientierten Spule ist maximal, wenn die Achse der Spule senkrecht
zu einer Ebene durch den Leiter steht. Diese Spannung ist dann etwa umgekehrt proportional
zum Quadrat des Abstandes zwischen der Spule und dem Leiter. Sie wird also bei kleinem
Abstand stark zunehmen' was unter Umständen unerwünscht sein kann. Dies kann man
z. B. mittels eines selbsttätigen Spannungsreglers beheben oder auch dadurch, daß
die Achse der Spule etwa in eine Ebene gelegt wird, zu der der Leiter senkrecht
steht, und den Winkel zwischen dieser Achse und einer Ebene durch die Spule und
den Leiter g mehr oder weniger vom Optimalwert von 90' abweichen zu
lassen. Für das Prinzip der Lenkvorrichtung nach der Erflndung ist dies jedoch nicht
wesentlich.
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Wie in F i g. 1 dargestellt, bildet die Achse geradliniger
Bewegung a des Modells M einen Winkel a mit den Parallelen p bzw. p' zur
örtlichen Richtung des Leiters g. Dementsprechend ist der Abstand h zwischen
der Spule A und dem Leiter g nicht gleich dem Ab-
stand h' der
Spule B zu diesem Leiter. Der Unterschied h - h' ist gleich
dem Abstand 1 zwischen den Spulen mal dem Sinus des Winkels oc. Wenn der
mittlere Abstand
zwischen dem Modell Mund dem Leiter g sich ändert, so ändern sich auch die
in den Spulen A und B von dem Strom durch den Leiter g erzeugten Spannungen.
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Zum Beispiel werden bei abnehmendem mittlerem Abstand beide Spannungen
größer. Wenn der mittlere Abstand
jedoch ungeändert bleibt und der Winkel ix sich ändert, so ändert sich die in der
Spule A
induzierte Spannung in einer bestimmten Richtung; z. B. nimmt diese
Spannung ab, wenn der Winkel x
abnimmt, während die in der Spule B induzierte
Spannung sich in entgegengesetzter Richtung ändert.
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Die in der Spule B induzierte Spannung und die in der Spule
A induzierte entgegengesetzte Spannung werden mit einer Vergleichsspannung
algebraisch addiert. Dabei sorgt man dafür, daß bei gleichen Ab-
ständen zwischen
den Spulen und dem Leiter g die von einer der Spule stammende Spannung kleiner
ist als die der anderen Spule entnommene Spannung. Die den Spulen entnommenen Spannungen
werden nach Verstärkung gleichgerichtet, und es wird eine Summenspannung erzeugt
durch algebraische Addition der entgegengesetzten gleichgerichteten Spannungen und
der Vergleichsspannung. Dies wird durch ein Gerät V bewerkstelligt, das an Hand
der F i g. 2 und 3 näher beschrieben wird.
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Die Summenspannung steuert einen Lenkmotor SM.
Über eine mit
m bezeichnete mechanische Übertragung wird die Stellung der Vorderräder des Kraftwagenmodells
entsprechend der Stellung des Lenkmotors SM geändert.
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In F i g. 2 sind die verschiedenen Teile des Gerätes V angegeben.
Dieses Gerät enthält einen Verstärker V, mit Gleichrichter für die der Spule
A entnommene Spannung, einen Verstärker V2 mit Gleichrichter für die Spannung
der Spule B und einen Verstärker V, für
die Summenspannung. Die Ausgangskreise
der Verstärker V, und V2 sind gegensinnig in Reihe geschaltet, und dieser Reihenkreis
ist einerseits mit einer Eingangsklemme des Verstärkers V, verbunden und andererseits
mit einer beweglichen Anzapfung eines Potentiometers P, an das die Spannung der
Quelle Q
angelegt ist. Die Quelle Q ist mit einer Mittelanzapfung
versehen, und die Verstärker V, und V, werden durch die Spannung zwischen dieser
Anzapfung und der negativen Klemme der Quelle Q gespeist. Die Spannung zwischen
der positiven Klemme der Quelle Q und der beweglichen Anzapfung des Potentiometers
P dient als Vergleichsspannung, weil in Reihe mit den Ausgangskreisen der Verstärker
V, und V2 diese Spannung zwischen den Eingangsklemmen des Verstärkers V3 für die
Summenspannung angelegt wird.
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Der Verstärker V, steuert einen Oszillator 0 und bestimmt das
Verhältnis zwischen der Länge des positiven Teiles der Periode und derjenigen des
negativen Teiles der Periode der von diesem Oszillator erzeugten Spannung. Ihrerseits
steuert diese Spannung einen Leistungsverstärker V4, der den Lenkmotor
SM mit einer Wechselspannung bestimmter Frequenz, jedoch mit einem veränderlichen
Verhältnis zwischen der Länge des positiven Teiles der Periode und derjenigen des
negativen Teiles der Periode speist. Der Lenkmotor SM ist ein Gleichstrommotor.
Ist das schon erwähnte Verhältnis etwa gleich 1 : 1, so steht der Rotor dieses
Motors im wesentlichen still, da die Trägheit dieses Rotors verhältnismäßig groß
ist gegenüber der Frequenz von z. B. 10 Hz der vom Oszillator 0
erzeugten
Schwingungen. Sind jedoch die positiven Halbperioden beträchtlich länger oder kürzer
als die negativen, so dreht sich der Lenkmotor SM, wobei sein Anlaßdrehmoment
maximal ist, weil die Amplitude der angelegten Spannung immer die gleiche ist. Die
Welle dieses Motors ist mit einer Lenkvorrichtung für die Vorderräder des Kraftwagenmodells
gekuppelt und über eine mit n bezeichnete mechanische Kupplung auch mit der beweglichen
Anzapfung des Potentiometers P. Die Richtung, in welche die Bewegung des Rotors
des Lenkmotors auf die Anzapfung des Potentiometers P übertragen wird, ist derart
gewählt, daß durch Änderung der an den Eingang des Verstärkers V, in Reihe mit den
von den Spulen A und B abgeleiteten Spannungen angelegten Vergleichsspannung
die Summenspannung durch diese Bewegung kleiner gemacht wird. Mit anderen Worten,
über den Lenkmotor und die mechanische Kupplung n wird eine Gegenkopplung über der
Schleife angewendet, die den Verstärker V, den Oszillator 0, den Verstärker
V4, den Lenkmotor SM und die mechanische Kupplung n enthält. Dies hatzur
Folge, daß sich der Lenkmotor SM
immer langsamer dreht, so daß die Änderung
der Lage nicht zu stark wird und nach der erforderlichen Kurs-oder Abstandskorrektur
wieder schnell und leicht behoben werden kann. Demzufolge kann das Modell sogar
bei größeren Geschwindigkeiten glatt und genau gelenkt werden, ohne daß es gegenüber
der vom Leiter g und von der gewählten Anfangsvergleichsspannung bestimmten
Strecke hin und her schwingt.
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Vie- in F i g. 2 gezeigt, kann man durch Schließen eines Schalters
S ein Relais R erregen. Dadurch wird ein Kontakt C, geöffnet und ein Kontakt
C, geschlossen, was einer Änderung der Vergleichsspannung zwischen der beweglichen
Anzapfung des Potentiometers
P und der positiven Klemme der Quelle
Q ent-
spricht. Durch diese Äpderung wird der aufrechtzuerhaltende
Abstand h + h' zwischen dem Modell M 2-und dein Leitet- geändert.
Auf anaaloge Weise könnte man dies,#n Absland willkürlich regeln oder ändern.
Auch Könnte man zwischen Anzapfung des Potentiometers P und der oberen Eingangsklenime
des Verstärkers f, eine andere veränderliche Gleichspannungsquelle schalten, wodurch
man auf gleiche Weise den Abstand
- ändern kann. Auch könnte man die Spaimung am Potentiometer P kontinuierlich
ändern, z. B. als Funktion der Fahrgeschwindigkeit, und hierdurch die Gegenkopplung
und damit auch den Lenkbereich ändern, ohne den vorgeschriebenen Ab-
stand
zu ändern. Bei größeren Geschwindigkeiten könnte man also den Lenkbereich,
d. h. die Reaktion auf eine bestimmte Abweichung der Summenspannung gegenüber
dem der Ruhe- oder Nullage des Lenkinotors entsprechenden Wert reduzieren, was meist
erwünscht ist.
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F i g. 3 zeigt ein Detailschaltbild der in F i
g. 2 in Blockform dargestellten Vorrichtung. Der Verstärker V, enthält einen
Transistor 1, dessen Emitter über einen von einem Kondensator 3 überbrückten
Widerstand 2 mit der Mittelanzapfung der Quelle Q über einen Kontakt
eines zweipoligen Schalters & verbunden ist. Die Spule A
ist einerseits über einen Kopplungskondensator 4 und einen Reihenwiderstand
5 mit der Basis dieses Transistors und andererseits mit dem Emitter eines
zweiten Transistors 11 verbunden. Der gemeinsame Punkt des Kondensators 4
und des Widerstandes 5 ist zugleich mit einem Ende eines Dämpfungswiderstandes
6 verbunden, dessen anderes Ende auch mit dem Emitter des Transistors
11 verbunden ist. Dieser Emitter liegt an der Anzapfung der Quelle
Q
über den Schalter SL- und einen von einem Kondensator 13 überbrückten
Widerstand 12. Der Kollektor des Transistors 1 liegt an der negativen Klemme
der Quelle Q über den Schalter SL. und einen Belastungswiderstand
7 und ist auch mit der Basis des Transistors 11 über einen von einem
Kondensator 9 überbrückten Kopplunggswiderstand 8 verbunden. Der Kollektorbelastungskreis
des Transistors 11 enthält die Priinärwicklung 14 eines Transformators
15, dessen Sekundärwicklung 16 über einen Gleichrichter
17 mit einem von einem Kondensator 19 überbrückten Belastungswiderstand
18 verbunden ist. Die positive Klemme dieses Gleichrichterbelastungsk-reises
ist an die Anzapfung des Potentiometers P angeschlossen, und seine ne,-ative Klemme
ist mit der negativen Klemme des Belastungskreises eines entsprechenden Gleichrichters
des Verstärkers V. verbunden. Dieser Verstärker, dessen Eingang an die Spule
B angeschlossen ist, enthält die Transistoren 21 und 31 und einen Gleichrichter
37 und wird nicht in Einzelheiten beschrieben, da er genau wie der Verstärker
V, aufgebaut ist, mit dem Unterschied, daß sein Gleichrichter37 in umgekehrter Richtung
geschaltet ist, so daß die untere Klemme seines Belastungskreises 38, 39
die negative Klemme ist, und daß die Sekundärwicklung36 seines Transformators
35 mehr Windungen aufweist als die Wicklung 16 des Transformators
1.5.
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Das Netzwerk 4, 5, 6 am Eingang des Verstärkers VI und das
entsprechende Netzwerk am Eingang des Verstärkers f,% dienen als Filter, um durch
die Spule A
oder B gegebenenfalls aufgefangene Schwingungen niedriger Frequenz
zu sperren und nur da3 Leitsi.-.nal einer Frequenz von z. B. 20 000 j--lz
zum Eingang des Verstärkers zu übertragen. Der Parallelwiderstand 6
ist einstellbar,
so daß die vom Verstärker V, erzeugte Gleichspannung bei gleicher Stärke
des Feldes des Leitsignals in den Spulen A und B zwischen etwa der Hälfte
und einem Drittel derjenigen der vom Verstärker V2 erzeugten Spannung eingestellt
werden kann.
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Weil die Spulen A und B zwischen der Basis des ersten Transistors
1 bzw. 21 und dem Emitter des zweiten Transistors 11 bzw.
31 des Verstärkers V, bzw. V. angeschlossen sind, wird in jedem dieser Verstärker
eine starke Gleichstromgegenkopplung verursacht, wodurch sie stabilisiert werden.
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Die positive Klemme des Belastungskreises 38, 39
des Gleichrichters
37 ist über ein differenzierendes Netzwerk mit der Basiselektrode eines Transistors
41 der Eingangsstufe des Verstärkers V3 verbunden. Dieses Netzwerk besteht aus zwei
in Reihe geschalteten Widerständen 42, die je von einern Elektrolytkondensator
43 parallel mit einer Diode 44 überbrückt sind, wobei die Dioden eine Spannung umgekehrter
Polarität über jeden dieser Kondensatoren kurzschließen, jedoch eine der Polarität
des Kondensators entsprechende Spannung sperren. Infol,-e der Anwesenheit der Kondensatoren
43 ist die ganze Vorrichtung empfindlicher für verhältnismäßig schnelle Veränderungen
der Summenspannung, was bei Lenkung längs verhältnismäßig scharfer Kurven und
je nach der Bewegungsgeschwindigkeit des Modells erforderlich sein kann.
Zwischen der Basis des Transistors 41 und der positiven Klemme der Quelle
Q ist noch eine Diode 45 in Sperrichtung geschaltet.
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Wenn zeitweilig ein sehr starkes Steuersignal dem Eingang des Verstärkers
V, zugeführt wird, so findet eine Gleichrichtung statt, einerseits bei einem negativen
Signal durch den Emitter des Transistors 41 und andererseits bei einem positiven
Signal durch die Diode 45. Durch diese Gleichrichtung wird einer der Kondensatoren
43 zeitweili '-aufgeladen, so daß nach Reaktion des Modells M auf das starke Signal
unmittelbar durch das Steuersignal selbst eine Gegenreaktion zustande kommen kann,
die einer Ab-
weichung in umgekehrter Richtung von der vorgeschriebenen Bahn
entgegenwirkt. Ohne Gleichrichtung würde nämlich z. B. der Abstand des Leiters
g zuerst wieder auf die vorgeschriebene Größe zurückgebracht werden müssen,
ehe das Signal umkehren würde. Mit der Gleichrichtung geschieht dieses Umkehren
jedoch schon während der Reaktion des Modells, was ein glatteres Lenken in scharfen
Kurven gewährleistet.
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Das Potential des Emitters des Transistors 41 ist durch einen aus
Widerständen 46 uno 47 bestehenden Spannungsteiler bestimmt, der zwischen der Mittelanzapfung
der Quelle Q (über den Schalter Sk.) und der positiven Klemme dieser
Quelle eingeschaltet ist.
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Der Kollektor des Transistors 41 ist über einen Belastungswiderstand
48 und den Schalter Si, an die ne-ative Klemme der Quelle Q angeschlossen.
Über Kopplungswiderstände 49 und 50 ist er auch mit den Basiselektroden zweier
weiterer Transistoren 51 und 71
verbunden. Der Transistor
51 ist in eine Umkehrstufe aufgenommen. Seine Basis liegt an der positiven
Klemme der Quelle Q über einen Widerstand 52, sein Emitter
ist an die Anzapfung eines Spannungsteilers angeschlossen, der aus Widerständen
53, 54 und 55
besteht, von denen letzterer
einstellbar ist, und sein Kollektor ist mit der negativen Klemme der Quelle
Q
über einen Belastungswiderstand 56, einen Entkopplungswiderstand
57 und den Schalter SA- verbunden und auch über einen Kopplungswiderstand
58 mit der Basis eines Transistors 61. Der gemeinsame Punkt der Widerstände
56 und 57 liegt schließlich an der positiven Klemme der Quelle
Q über einen Entkopplungskondensator 59.
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Die Anwesenheit des Glättbngsfilters 57, 59 im Kollektorkreis
des Transistors 51 hat zur Folge, daß beim Einschalten des Hauptschalters
Sk die Basiselektroden der Transistoren 61 und 71 des Oszillators
0 zeitweilig asymmetrisch gespeist werden, was das Anlassen dieses Oszillators
erleichtert.
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Durch die Widerstände 46 und 47 bzw. 54 und 55
werden die Emitter
der Transistoren 41 und 51 auf einem negativen Potential von z. B. etwa
- 3 V gehalten. Dies hat zur Folge, daß bei jeder Steuerspannung auch das
negative Potential der Kollektoren dieser Transistoren nie niedriger werden kann
als dieses negative Potential und daß die Steuerspannung niemals ein Aussetzen des
Oszillators verursachen kann.
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Der Oszillator 0 enthält die Transistoren 61 und
71,
die in eine astabile Multivibratorschaltung aufgenommen sind. Die Basiselektroden
dieser Transistoren sind mit ihren Kollektoren kreuzweise gekoppelt über Kondensatoren
62 bzw. 72 und von Kondensatoren 64 bzw. 74 überbrückte Widerstände
63 bzw. 73. Diese Kollektorelektroden liegen an der Anzapfung der
Quelle Q über Belastungswiderstände 65 bzw. 75 und den
Schalter Sk, während die Emitterelektroden der Transistoren 61 und
71 unmittelbar mit aer positiven Klemme der Quelle Q verbunden sind.
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Die vom Oszillator 0 erzeugte Rechteckspannung wird über einen
Elektrolytkondensator 76 an den E ngang des Verstärkers V4 angelegt.
Das Verhältnis der Längen der positiven und negativen Teile der Perioden dieser
Rechteckspannun g ist von den in entgegen gesetzten Richtungen variierenden
Potentialen der Kollektoren der Transistoren 41 und 51 des Verstärkers V,
abhängig. Ist z. B. der Kollektor des Transistors 41 positiv gegenüber deinjenigen
des Transistors 51, so wird der Transistor 71 länger gesperrt bleiben
als der Transistor 61, und die positiven Teile der Perioden der dem Eingang
des Verstärkers 1,# zugeführten Rechteckspannung werden demzufolge länger sein als
deren negative Teile. i
Durch Änderun- des Widerstandes 55 in dem Emitterkreis
des Transistors 51 kann man die Speisespannung für die Basis des Transistors
61 nachregeln. Dadurch kann die Symmetrie im Verhältnis zwischen den Längen
der positiven und negativen Teile der Perioden der an den Eingang des Verstärkers
V, angelegten Rechteckspannung genügend eingestellt werden.
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Der Verstärker V, enthält ein Eingangsnetzwerk, bestehend aus einem
von einer Diode 78 überbrückten Widerstand 77, welche zwischen dem
Kondensator 76
und der positiven Klemme der Quelle Q eingeschaltet
ist, und aus einem zwischen dem gleichen Kondensator und der Basiselektrode eines
Transistors 81 eingeschalteten Reihenwiderstand 79. Der Transistor
81 ist in eine erste Emitterverstärkerstufe des Verstärkers V4 aufgenommen.
Sein Kollektor liegt an der Anzapfung der Quelle Q über einen Widerstand
83 und den Schalter St, während sein Emitter über einen Belastungswiderstand
82 mit der positiven Klemme dieser Quelle verbunden ist. Die Basis des Transistors
85 einer Steuerverstärkerstufe ist unmittelbar mit dem Emitter des Transistors
81 verbunden. Sein Kollektor liegt an der negativen Klemme der Quelle
Q über einen Belastungswiderstand 87, und sein Emitter liegt über
einen Widerstand 86 an der positiven Klemme dieser Quelle. Schließlich enthält
die Endstufe des Verstärkers V4 zwei Leistungstransistoren 88 und
89 wie alle bis jetzt genannten Transistoren vom pnp-Typ. Die Basis des Transistors
88 ist unmittelbar mit dem Kollektor des Transistors 85 verbunden
und diejenige des Transistors 89 mit dem Emitter des gleichen Steuertransistors.
Der Kollektor des Transistors 88
liegt an der ne- gat iven Klemme der Quelle
Q über einen kleinen Widerstand 90 und den Schalter Sk, und sein Emitter
ist über einen kleinen Widerstand 91 mit dem Kollektor des Transistors
89 verbunden, während der Emitter dieses letzten Transistors unmittelbar
an die positive Klemme der Quelle Q angeschlossen ist. Die Transistoren
88 und 89 bilden somit eine Reihen-Gegentaktschaltung, deren Belastungskreis
durch den Lenkmotor SM gebildet ist, der zwischen der Anzapfung der Quelle
Q (über cten Schalter Sk) und dem gemeinsamen Punkt des Emitters des Transistors
88
und des Widerstandes 91 angeschlossen ist. Schließlich ist noch
eine Diode 92 über die Reihenschaltung der Emitter-Kollektor-Elektrodenstrecke
des Transistors 88
und des Widerstandes 90 angeschlossen, um die über
den Motor SM entstehenden Spannungsspitzen zu unterdrücken und die Transistoren
88 und 89 zu schützen.
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Der Emitterwiderstand 86 des Steuertransistors 85
wird
derart gewählt, daß bei leitendem Transistor 85
noch genügend Basisstrom für
den Transistor 89 übrigbleibt, um den erforderlichen Kollektorstrom, z. B.
etwa 300 mAmp., durch diesen Transistor zu erzeugen, während, sobald die
Basis des Transistors 81 weniger negativ wird, zuerst der Strom durch den
Transistor 89
herabgesetzt wird und erst dann ein zunehmender Strom im Transistor
88 zu fließen anfängL Dadurch wird ein vorüber-ehender Kurzschluß der Quelle
Q
über die Reihenschaltung der Widerstände 90 und 91
und der
Kollektor-Emitter-Strecken der Transistoren 88 und 39 verhütet. Ein
völliger Kurzschluß könnte eine übermäßige Erhitzung der Transistoren
88 und 89
verursachen und würde jedenfalls einen unnötigen Energieverlust
mit sich bringen.
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Die zwei Teile der Speisespannungsquelle Q sind (über den SchalterSk-)
durch zwei Glättungskonclensatoren 98 bzw. 99 überbrückt, und das
Potentiometer P ist über Widerstände 93, 94 und 95 an die QuelleQ
angeschlossen. Die Widerstände 93 und 94 sind einstellbar und in Reihe miteinander
zwischen das eine Ende des Potentiometers P und die negative Klemme der Quelle
Q geschaltet, während der Widerstand 95 zwischen das andere Ende des
Potentiometers P und die positive Klemme der Quelle Q ge-
schaltet
ist. Im Ruhezustand des Relais R wird der Widerstand 94 durch dessen Kontakt C,
kurzgeschlossen, während der Widerstand 95 im angezogenen Zustand des Relais
durch dessen Kontakt C, kurzgeschlossen ist. In diesem Zustand ist auch das Potentiometer
P durch die Parallelschaltun- eines Widerstandes 96 und eines Kondensators
97 überbrückt; der Steuerbereich wird dadurch herabgesetzt, während das Aufladen
des Kondensators 97 zeitweilig eine scharfe Reaktion verursacht.
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Es wird angenommen, daß die Quelle Q eine Spannung von
2 - 14 = 28 V liefert. Im Ruhezustand des
Relais R
und in der La-e des Potentiometers P und des Lenkinotors SilI, welche einer geradlinigen
Bewegung des Kraftwagenmodells entspricht, ist das Potential der Anzapfung des Potentiometers
P z. B. gleich -13V -c",2-.iliber der positiven Klemme der Quelle 0. Wenn
das Kraftwa-enmodell parallel zum Leiter g steht und sieh im vorgeschriebenen
Abstand von diesem Leiter befindet, wird der Verstärker V.. eine Spannung von
z. B. -1-13 V und der Verstärker j7, eine Spannun g von
z. B. -5 V liefern, so daß eine Gesamtspannung von -5 V an
die Eingangsklemmen des Verstärkers V, angelegt wird. Der Teil 55 des Emitterwiderstandes
des Transistors 51 ist derart eingestellt, daß unter diesen Umständen das
Potential am Kollektor dieses Transistors gleich dem Potential am Kollektor des
Transistors 41 ist. Die Folge ist, daß die Länge der positiven Teile der vom Oszillator
0 erzeugten Rechteckspannung gleich derjenigen der negativen Teile dieser
Rechteckspannung ist, der Lenkmotor SM zittert, dreht aber nicht.
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Wird jetzt das Kraftwagenmodell gedreht, so daß die Vorderräder und
die Spule B sich näher beim Leiter g befinden als die Hinterräder und die
Spule A,
so liefert der Verstärker V, eine größere Spannung von z. B
-1-16 V und der Verstärker V, eine kleinere Spannung von z. B.
-3 V. Die Spannung am Eingang des Verstärkers V, ist jetzt - 13 + 16 -
3 # 0 V. Der Transistor 41 ist ganz gesperrt, der Transistor
51
stärker leitend, und der Kollektor des Transistors 41 ist stärker negativ
als derjenige des Transistors 51. Der Transistor 71 des Oszillators
0 wird also länger leitend bleiben als der Transistor 61, und die
positiven Teile der Rechtecks annung am Eingang des Verstärkers V4 p e werden länger
sein als die negativen Teile dieser Spannung. Der Lenkmotor YM dreht jetzt in der
erforderlichen Richtung, um das negative Potential crer Anzapfung des Potentiometers
P zu erhöhen und um die Vorderräder in eine derartige Lage zu bringen, daß die Spule
B sich beim Fahren weiter vom Leiter g entfernt und die Spule A sich
diesem Leiter nähert bzw. den gleichen Abstand behält. Wenn das Kraftwagenmodell
stillsteht, so dreht der Motor SM, bis die Spannung am Eingang des
Verstärkers V, wieder gleich -5 V ist, d. h. bis das Potential der
Anzapfung des Potentiometers P gleich -18 V ist.
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Liegt das Kraftwagenmodell parallel zum Leiter jedoch in einem Abstand,
davon größer als der vorgeschriebene Abstand, so liefern die Verstärker V, und
V. kleinere Spannungen von z. B. -3 V bzw. +8 V. Die
Spannung am Eingang des Verstärkers k# ist gleich -3--#8-3 # -8 V, und der
Transistor 41 ist demzufolge stärker leitend als der Transistor 51, so daß
die negativen Halbperioden der Rechteckspannung am Eingang des Verstärkers V, länger
sind als ihre positiven Halbperioden. Der Motor dreht in umgekehrter Richtung, lenkt
das Kraftwagenmodell zum Leiter hin und versetzt die Anzapfung des Potentiometers
P nach eineni Punkt mit kleinerem negativem Potential. Steht das Modell still, so
erreicht diese Anzapfung endgültig eine Lage, bei der ihr Potential gleich
-10 V und die Spannung am Eingang des Verstärkers V3 wieder gleich
--5 V ist.
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Der vorgeschriebene Abstand zwischen dem Kraftwagenmodell
- und dem Leiter - kann innerhalb bestiminter Grenzen durch Einstellen
des Regelwiderstandes 93 geändert werden.
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Beim Schließen des Schalters S wird das Relais R in seinen
Arbeitszustand versetzt, worin der Widerstand 94 zwischen dem Potentiometer P und
dem Widerstand 93 eingeschaltet, der Widerstand 95 kurzgeschlossen
und das Potentiometer P vom Widerstand 96 überbrückt ist. Dadurch wird das
Potential der Anzapfung des Potentiometers P entsprechend der Nulllage (geradlinige
Bewegung) des Lenkmotors SM ge-
ändert, z. B. von
- 13 bis - 8,2 V, was einem größeren vorgeschriebenen Abstand zwischen
Kraftwagenmodell M und Leiter g entspricht. Bei gleichzeitigem Lenken von
zwei oder mehr Kraftwagenmodellen wird man somit diese durch Schließen des Schalters
S
eines der Modelle auf verschiedenen parallelen Bahnen lenken können, z.
B. das eine Modell das andere überholen lassen können.