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Zeitschaltwerk mit Synchronmotor Die Erfindung bezieht sich auf ein
Zeitschaltwerk mit Synchronmotor und betrifft eine Verbesserung insbesondere hinsichtlich
der exakten Beherrschung längerer Schaltzeiten mit der Möglichkeit der Ferneinstellung.
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Bei den bekannten Zeitschaltwerken wird entweder ein elektronischer
Zeitkreis mit einem elektronischen Zeitglied oder ein mechanisches Nockenschaltwerk
verwendet, das über einen Elektromotor kontinuierlich oder schrittweise angetrieben
sein kann und dessen Kontakte über Relais die zeitlich aufeinanderfolgenden Kommandos
ansprechen. Der Vorteil der elektronischen Zeitkreise liegt einmal in dem einfachen
Aufbau ohne mechanisch bewegte Teile und zum anderen in der Möglichkeit der Ferneinstellung
lediglich durch Einstellung des Widerstandes, über den der Strom fließt, welcher
den Kondensator bis zum Erreichen des Schaltpunktes einer Röhre oder eines Transistors
auflädt. Außerdem können mit nur einem einzigen elektronischen Zeitglied mehrere
Zeitkreise hergestellt werden, indem mehrere Vorschaltwiderstände wahlweise auf
ein einziges Zeitglied geschaltet werden.
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Demgegenüber bietet die Verwendung von mechanischen Zeitrelais in
Verbindung mit einem Synchronmotorantrieb den Vorteil außerordentlich großer Schaltgenauigkeit.
Jedoch kann die Schaltzeiteinstellung nur am Gerät vorgenommen werden, weswegen
- wenn von komplizierten Servosteuerungen abgesehen wird - eine einfache Ferneinstellung
nicht möglich ist. Außerdem muß für jeden Zeitkreis ein besonderes Zeitlaufwerk
vorgesehen sein. Deswegen sind solche Zeitsteuerungen dann, wenn viele Zeitkreise
notwendig sind, sehr teuer.
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Weil die an sich vorteilhafteren elektronischen Zeitkreise eine weniger
große Schaltgenauigkeit als die motorisch angetriebenen Zeitkreise haben, ist man
bisher gezwungen, motorisch angetriebene Zeitkreise zu verwenden, wenn längere Schaltzeiten
beherrscht werden müssen. In der Praxis liegt die Grenze etwa bei 5 Minuten. Wenn
Schaltzeiten benötigt werden, die größer als etwa 5 Minuten sind, werden deshalb
bisher motorisch angetriebene Zeitkreise verwendet, wöbei der Nachteil der unmöglichen
oder sehr-schwierigen Ferneinstellung und des mit der Anzahl der Zeitkreise wachsenden
Aufwandes in Kauf genommen werden muß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu überwinden.
Bei Anwendung der Erfindung wird auch bei längeren Schaltzeiten eine wesentlich
größere Schaltgenauigkeit erreicht als bei elektronischen Zeitkreisen, trotzdem
besteht aber die Möglichkeit der Ferneinstellung durch Widerstandsreguliereng. Außerdem
können mehrere Einstellwiderstände wahlweise auf das eigentliche Zeitlaufwerk geschaltet
werden, so daß auch Zeitsteuerungen mit vielen Zeitkreisen nur geringen Aufwand
erfordern.
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Während bei Anwendung elektronischer Verfahren die Schaltzeiten von
den Aufladezeiten abhängen, hängen bei der Erfindung die Schaltzeiten von der Abgleichdauer
einer mit konstanter Geschwindigkeit verstellten Meßbrücke ab. In beiden Fällen
erfolgt die Einstellung der Schaltzeiten durch Widerstandsregulierung. Bei der Erfindung
ist die Schaltgenauigkeit aber größer, weil der Brückenabgleich infolge des Antriebs
durch einen Synchron riiotor mit konstanter Geschwindigkeit erfolgt. Andererseits
wird aber der Synchronmotor nur zur Herstellung der konstanten Abgleichgeschwindigkeit
gebracht und nicht zur Bestimmung der Schaltzeitdauer, was bei den bekannten motorisch
angetriebenen Zeitschaltwerken der Fall ist.
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Gemäß der Erfindung ist ein Zeitschaltwerk der eingangs genannten
Art dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßbrücke mit einem abgreifbaren Einstellwiderstand,
einem durch Synchronmotor angetriebenen Abgleichpotentiometer und einem Abgleichmeßrelais
vorgesehen ist, wobei ein mit dem Abgleichpotentiometer gekuppelter Kontakt zur
Betätigung des Zeitschaltrelais in einer bestimmten Potentiometerstellung und weiter
das Abgleichmeßrelais zur entgegengesetzt wirkenden Betätigung des Zeitschaltrelais
in der Abgleichstellung vorgesehen ist, und daß die Nutzkontakte nach Maßgabe der
Betätigungen des Schaltrelais unmittelbar von demselben oder mittelbar über mit
demselben zusammenwirkende weitere Schaltmittel betätigt werden.
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Selbstverständlich kann ein Zeitschaltwerk im Rahmen des erfindungsgemäßen
Verfahrens auch anders ausgebildet werden. Zum Beispiel kann die Ausgangsstellung
ebenso wie die Folgestellung durch
den Brückenabgleich definiert
sein. In einem solchen Falle würde das Zeitschaltwerk normalerweise in der durch
Brückenabgleich definierten Ausgangsstellung stehen und bei Störung des Brückenabgleichs
infolge geänderten Abgriffs am Einstellwiderstand anlaufen und erst bei Wiederherstellung
des Brückengleichgewichts in der Folgestellung zur Ruhe kommen. Die Laufzeit wäre
dabei durch die Größe der Änderung des Abgriffs am Einstellwiderstand bestimmt.
Schließlich können auch die Nutzkontakte in verschiedener Weise betätigt werden.
So können sie beispielsweise unmittelbar vom Zeitschaltrelais betätigt werden. Entweder
in der Weise, daß das Zeitschaltrelais stets in der Folgestellung Nutzkontakte schließt
oder aber sowohl in der Ausgangsstellung wie auch in der Folgestellung. Schließlich
kann das Zeitschaltrelais auch die Drehrichtung des Synchronmotors umsteuern, so
daß dieser aus seiner Ausgangsstellung zunächst in die Folgestellung und aus dieser
wiederum zurück in die Aus= gangsstellung läuft. Diese Ausführung ist besonders
vorteilhaft für Zeitsteuerungen mit zeitabhängigen Umkehrschaltungen oder für Zeitsteuerungen,
in denen nacheinander .verschiedene Zeitkreise eingeschaltet werden.
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Ein Ausführungsbeispiel für die zuletzt genannte Ausführungsform ist
nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben: Die einzige Figur
der Zeichnung zeigt das Zeitschaltwerk in schematischer Darstellung sowie das Schaltbild.
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Die Meßbrücke enthält einerseits das Abgleichpotentiometer 1 und andererseits-
die abgreifbaren Einstellpotentiometer 2, 3; 4, 5 und 6. Über ein durch die jeweilige
Schaltstellung des Schrittschaltrelais 7 bestimmtes Kontaktpaar, in der Zeichnung
das Kontaktpaar 8/9, ist jeweils der Abgriff eines Einstellpotentiometers, in der
Zeichnung das Einstellpotentiometer 2; mit dem. Abgriff des Abgleichpotentiometers
1 über das Abgreifmeßrelais 10 in Brücke geschaltet.
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Die Stromversorgung der Meßbrücke und des Abgleichmeßrelais 10 erfolgt
über den Netzteil 11, der bei R und S am Netz liegt.
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Das Abgleichpotentiometer 1 sitzt auf der Welle eines selbst anlaufenden
Synchronmotors 12, der einen Anschlüß 13 für Rechtslauf und einen Anschluß 14 für
Linkslauf hat. Auf der Welle des Synchronmotors 12 sitzt weiterhin der Kontakt 15.
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Sodann ist ein Zeitschaltrelais 16 vorgesehen, das als doppelspuliges
Sperrelais mit zwei stabilen Schaltstellungen. ausgebildet ist, in deren eine das
Zeitschaltrelais 16 durch Erregen der Spule 17 und in deren andere es durch Erregen
der Spule 18 gezogen Wird. Die Spule 17 liegt in Reihe mit den Schaltkontakten des
Abgleichmeßrelais 10 am Netz R, S. Die 'Spule 18 liegt in Reihe mit dem Kontakt
15 am Netz R, S.
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Diejenige Stellung des Abgleichpotentiometers 1, in der ' gleichzeitig
der über den Synchronmotor 12 starr mit dem Abgleichpotentiometer 1 gekuppelte Kontakt
15 geschlossen ist, sei als Ausgangsstellung definiert und hinsichtlich des Drehwinkels
am Abgleichpotentiometer 1 mit »0°u bezeichnet. In dieser Ausgangsstellung zieht
die Spule 18 an, wodurch über die Kontakte 19/20 des Zeitschaltreläis 16 der SynehrönMotor
12 nüt -seiner für Rechtslauf vorgesehenen Leitung 13 an das Netz IR,
S gelegt wird. D_ er 'Synchrönrriotör 12 läuft dann im Rechtslauf an, ,vährend
gleichzeitig übedie'in der- Ruhestellung des Schrittschaltrelais 7 geschlossenen
Kontakte 8/9 das Einstellpotentiometer 2 in die Meßbrücke eingelegt ist. Die Brückenspannung
wird im Abgleichmeßrelais 10 gemessen. Wenn die Brückenspannung beimErreichen des
Brückengleichgewichts verschwindet, zieht das Abgleichmeßrelais 10 an, so daß die
Spule 17 des Zeit Schaltrelais 16 erregt wird und das Zeitschaltrelais in seine
andere Schaltstellung umlegt. In dieser Folgestellung des Zeitschaltwerks wird dann
durch Umlegen des Zeitschaltrelais 16 der Synchronmotor 12 über die Kontakte 19/21
und seine Leitung 14 auf Linkslauf geschaltet, so daß das Abgleichpotentiometer
1 nach Rechtslauf bis zum Brückenabgleich in der Folgestellung anhält, umkehrt und
in Linkslauf zurück zur Ausgangsstellung läuft.
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In der Folgestellung wurde gleichzeitig mit der Drehrichtungsumschaltung
für den Synchronmotor 12 der erste Reihenkontakt 22 für die Betätigung des Schrittschaltrelais
7 geschlossen. Kurz bevor dann im Linkslauf die Ausgangsstellung wieder erreicht
wird - etwa 2 vor der mit 0° bezeichneten Ausgangsstellung -, schließt dann auch
ein zweiter Reihenkontakt 23 für die Betätigung des Schrittschaltrelais 7, der ebenfalls
auf der Welle des Synchronmotors 12 sitzt und so mit dem Abgleichpotentiometer 1
gekuppelt ist.
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Kurz bevor die Ausgangsstellung im Linkslauf wieder erreicht wird
und beide Reihenschalter 22, 23 geschlossen sind, wird das -Schrittschaltrelais
7 erregt und schaltet einen Schritt weiter. Dabei werden die Kontakte 8/9 unterbrochen
und die nächstfolgenden Kontakte 24/25 geschlossen. Gleichzeitig wird das Einstellpotentiometer
2 aus der Meßbrücke herausgenommen und an seiner Stelle das nächstfolgende Einstellpotentiömeter
3 eingelegt. Während- dieses Umschaltvorganges hat der Synchronmotor 12 mit dem
Abgleichpotentiometer 1 wieder die Ausgangsstellung erreicht, in welcher der Kontakt
15 in der schon beschriebenen Weise anzieht und das Zeitschaltrelais 16 durch Erregung
der Spule 18 umgeschaltet wird, was die erneute Umschaltung des Synchronmotors 12
auf Rechtslauf zur Folge hat und zum Ablaufen des nächstfolgenden Zeitschaltzyklus
führt. Jede Schaltzeitdauer setzt sich also aus Vorlaufzeit und Rücklaufzeit des
Synchronmotors 12 zusammen.-Das Schrittschaltrelais 7 enthält neben jedem Brückenkontakt
8/9, 24/25 einen Nutzkontakt 26/27 bzw, 28/29. Jedesmal dann, wenn das Schrittschalt
relais eben über die Reihenkontakte 22, 23 erregt wird und einen Schaltschritt durchführt,
werden die Brückenkontakte und die ihnen zugeordneten Nutzkontakte gleichzeitig
betätigt. Gemäß der Zeichnung werden z. B. am Ende der ersten .Schaltzeit mit der
ersten Schrittschaltung zunächst die Brückenkontakte 8/9 und gleichzeitig die Nutzkontakte
26/27 getrennt und sodann die nächstfolgenden Brückenkontakte 24/25 und gleichzeitig
die nächstfolgenden Nutzkontakte 28/29 geschlossen. Die Nutzanschlüsse 30/31 sind
also für die Dauer der ersten Schaltzeit, die Nutzanschlüsse 30/32 für -die Dauer
.der nächstfolgenden zweiten Schaltzeit, die Nutzanschlüsse 30/34 für die Dauer
der dann folgenden dritten Schaltzeit, die Nutzanschlüsse 30/35 für die Dauer der
anschließenden vierten Schaltzeit und die Nutzanschlüsse 30/36 für die Dauer der
zuletzt folgenden fünften Schaltzeit geschlossen.
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Die Anordnung kann so getroffen werden, daß sich das Zeifschaltwerk
nach einmaligem Durchlaufen
aller Schaltzeiten abschaltet oder aber
nach Ablauf der letzten Schaltzeit in die Grundstellung zurückkehrt und im Zyklus
wiederum mit der ersten Schaltzeit beginnt.
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An Stelle der Einstellpotentiometer 2, 3, 4, 5 und 6 können auch Widerstandsketten
oder feste Widerstände verwendet werden, die über geeignete Mittel, z. B. Kreuzschienenverteiler
mit Steckern, entsprechend programmiert werden.
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Die Einstellpotentiometer 2, 3, 4, 5 und 6 können an beliebigen Stellen
unabhängig von den übrigen Teilen des Zeitschaltwerkes angeordnet sein, z. B. zum
Zwecke der Ferneinstellung der Schaltzeiten an einem beliebig gelegenen Steuerblatt.
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Das beschriebene Zeitschaltwerk arbeitet infolge des Synchronmotorantriebs
mit großer Schaltgenauigkeit auch bei langen Schaltzeiten. Es ermöglicht die Einrichtung
mehrerer Schaltkreise mit nur einem einzigen Zeitlaufwerk, also ohne großen Aufwand.
Es ermöglicht weiter die Ferneinstellung der einzelnen Zeitkreise unabhängig voneinander
lediglich durch Widerstandsregulierung.