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Vor- und rückwärtszählende Relaiskette Die Erfindung betrifft eine
Schaltungsanordnung für eine mehrstufige vor- und rückwärts impulssteuerbare Zähl-
und/oder Wählrelaiskette mit in Gruppen gerader und ungerader Ordnungszahlen zusammengefaßten
Relais, bei der jeweils ein Relais pro Stufe vorhanden ist, das über eine erste
Wicklung durch einen Steuerimpuls betätigbar ist, dabei über einen eigenen Arbeitskontakt
einen Haltestromkreis über eine zweite Wicklung schließt und über weitere dabei
betätigte Kontakte (Vorbereitungskontakte) einen Vorbereitungsstromkreis sowohl
für das der jeweils folgenden als auch für das der jeweils vorhergehenden Stufe
zugeordnete Relais bildet, welcher Relaiskette eine Steuerschaltung mit Steuerrelais
zugeordriet ist, deren Steuerkontakte auf jeden Steuerimpuls hin abwechselnd über
jeweils eine andere mehreren Stufen bzw. Relais gemeinsam zugeordnete Impulsleitung
den Vorbereitungsstromkreis für das jeweils nächste zu betätigende Relais durchschalten.
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In der Technik tritt häufig die Forderung auf, Zählereignisse in beiden
Richtungen zu zählen, d. h. nicht nur zu summieren (Vorwärtszählung), sondern
auch zu subtrahieren (Rückwärtszählung). In der Regel werden zur Lösung solcher
Aufgaben überwiegend elektronische Zählschaltungen verwendet. In bestimmten Fällen
ist es jedoch vorteilhaft, derartige Zähleinrichtungen mit elektromagnetischen Bauelementen,
d. h. mit Relais aufzubauen. Vor allem beim Auftreten von Zähl- oder Steuerimpulsen
langer Dauer bringt diese Ausführungsform Vorteile.
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Zähleinrichtungen dieser Art bestehen im allgemeinen aus kettenartig
aneinandergereihten Stufen. Bei Beginn eines Steuerimpulses spricht die erste Stufe
einer solchen Relaiskette an und bleibt bis zum Ende des Steuerimpulses, im erregten
Zustand, um darauf die Impulsleitung zur nächsten Stufe durchzuschalten. Die Stufen
reagieren also auf den Anfang und das Ende eines Steuerimpulses. Der Steuerimpuls
selbst, ebenso wie die Pause zwischen zwei Steuerimpulsen, kann beliebig lang sein.
Jedoch muß er mindestens der Relaisansprechzeit entsprechen.
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Es sind Schaltungen bekannt, die pro Stufe zwei Relais aufweisen.
Dabei wird durch ein erstes Relais der Anfang und durch ein zweites Relais das Ende
des Steuerimpulses ausgewertet. Die Relaiskettensteuerung selbst geschieht in derartigen
Anordnungen durch Kontaktreihen.
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Mit wachsender Größe der Relaisketten wächst einerseits der Aufwand,
andererseits nimmt die Funktionssicherheit infolge der großen Anzahl der in den
Kontaktreihen der Relaiskettensteuerung benötigten Kontakte ab. Zur Vereinfachung
der Relaiskettensteuerung ist eine Schaltungsanordnung mit einer besonderen Steuerschaltung
bekannt, über die die in Gruppen gerader und ungerader Ordnungszahlen aufgeteilten,
jeweils eine Erregungs- und eine Haltewicklung aufweisenden Relais der Relaiskette
mittels jeweils einer Impulsleitung für Vorwärts- und Rückwärtszählung an den Eingang
der Relaiskette geschaltet werden. Bei dieser bekannten Relaiskette ist es jedoch
nachteilig, daß beim Ansprechen höherwertiger Relais sämtliche Relaiskontakte der
davorliegenden Relais in dessen Stromkreis eingeschaltet sind.
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Eine weitere bekannte Schaltungsanordnung, bei der auf Grund eines
die Relaiskette fortschaltenden Steuerimpulses stets nur ein Relais über eine beschränkte
Anzahl von Kontakten erregt wird und bei der bei Ansprechen dieses Relais das der
vorhergehenden Stufe zugeordnete Relais durch Auftrennen seiner Halteleitungen zum
Abfallen gebracht wird, ist allerdings nur für Vorwärtszählung geeignet. Eine Erweiterung
einer solchen Relaiskette auf Vor- und Rückwärtszählung würde einen erheblichen
zusätzlichen Aufwand erfordern.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine vor-
und rückwärts impulssteuerbare Zähl- und/oder Wähl-Relaiskette zu schaffen, die
die genannten Nachteile nicht aufweist.
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Gemäß der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß jedes Steuerrelais
der Steuerschaltung je zwei Steuerkontakte hat, daß die ersten Steuerkontakte
ein erstes und die zweiten Steuerkontakte ein zweites Schaltmittel bilden, das
je eine der Impulsleitungen und damit je eines der Relais der Relaiskette
mit einem Eingang für Vorwärtsimpulse bzw. mit einem Eingang für Rückwärtsimpulse
verbindet, und daß jedes Relais jeder Stufe außer den beiden Vorbereitungskontakten
einen weiteren Kontakt aufweist, über
den je eines der Steuerrelais
in zyklischer Reihenfolge abwechselnd erregt wird.
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In jedem Vorbereitungsstromkreis für einen nachfolgenden Vorwärtsimpuls
liegen jeweils der erste betätigte Steuerkontakt des Steuerrelais und der erste
Vorbereitungskontakt des Relais der vorgeordneten Stufe in Reihe. In jedem Vorbereitungsstromkreis
für einen nachfolgenden Rückwärtsimpuls liegt dementsprechend jeweils der zweite
betätigte Steuerkontakt desselben Steuerrelals sowie der zweite Vorbereitungskontakt
des Relais der vorgeordneten Stufe in Reihe.
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Zur Steuerung der Relaiskette werden demnach jeweils zwei Steuerkontakte
verwendet. Die ersten Steuerkontakte bilden dabei das die Relais der Relaiskette
mit dem Eingang für Vorwärtsimpulse verbindende und die zweiten Steuerkontakte das
die Relais der Relaiskette mit dem Eingang für Rückwärtsimpulse verbindende Schaltmittel.
Die Anordnung nach der Erfindung erfordert pro Stufe der Relaiskette nur ein Relais.
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Durch die gemäß der Erfindung aufgebaute Steuerschaltung, die vier
Relais enthält, ist ein weiterer Ausbau der Relaiskette ohne zusätzlichen Aufwand
möglich. Darüber hinaus wird die Funktionssicherheit der Relaiskette gegenüber bekannten
Anordnungen bedeutend verbessert.
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Nähere Einzelheiten sowie die Funktion der Erfindung werden im folgenden
an Hand von F i g. 1
und F i g. 2 näher erläutert. In F i g.
1 ist zu diesem Zweck eine erfindungsgemäß aufgebaute Relaiskette mit zehn
Zählstufen dargestellt; F i g. 2 zeigt ein kelaisdiagramm für die in F i
g. 1
dargestellte Relaiskette.
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Jede Stufe der in F i g. 1 dargestellten Relaiskette hat ein
mit zwei Wicklungen ausgerüstetes Relais R 1,
R2, R3
... RO. Die ersten Wicklungen Rll, R21 ... ROI werden dabei jeweils
mit den Steuerimpulsen beaufschlagt, während über die zweiten Wicklungen R1II, R211
... R 0 11 Haltestromkreise für die Relais gebildet werden.
Die Wirkungsweise der Relaiskette erfordert für jedes Relais vier Arbeitskontakter11
... r14 bis r01 ...
r 04. Die Relaiskette hat einen für alle
Stufen gemeinsamen Eingang für VorwärtsimpulseEV und einen für alle Stufen gemeinsamen
Eingang für RückwärtsimpulseER. Die einzelnen Stufen sind jeweils durch GleichrichterG1,
G2 ... G20 entkoppelt. Die zur Steuerung der Relaiskette dienende Steuerschaltung
St enthält vier Steuerrelais A, B, C und
D, die als Steuerkontakte jeweils Arbeitskontakte al und a2, bl und
b2, el und c2 sowie dl und d2 aufweisen. Diese Arbeitskontakte
der Steuerrelals A ... D bilden zwei Steuerschaltmittel stl und st2.
Über die im ersten Steuerschaltmittel stl angeordneten ersten Steuerkontakte a
1, b 1, c 1 und d 1 wird der für alle Stufen
gemeinsame Eingang für Vorwärtsimpulse EV, über die im zweiten Steuerschaltmittel
st2 angeordneten zweiten Steuerkontakte a 2, b 2, c 2 und
d 2 wird der für alle Stufen gemeinsame Eingang für Rückwärtszählimpulse
ER an ein aus jeweils vier Impulsleitungen bestehendes Vielfach durchgeschaltet,
so daß über die Kontakte des ersten Steuerschaltmittels die Vorwärtsimpulse, über
die Kontakte des zweiten Steuerschaltmittels die Rilckwärtsimpulse, zu den ersten
Wicklungen der den einzelnen Stufen zugeordneten RelaisR1I, R21 ...
R 0 1 gelangen. Die Steuerschaltung St selbst ist über einen Gleichrichter
GV mit dem Eingang EV für Vorwärtsimpulse und über einen Gleichrichter GR mit dem
Eingang ER für Rückwärtsimpulse verbunden. Um eine mögliche, gegenseitige Beeinflussung
der Steuerrelais zu verhindern, sind in der Steuerschaltung außerdem die GleichrichterGA,
GB und GC vorgesehen. Die Stromversorgung sowohl der den einzelnen Stufen
zugeordneten RelaisR1, R2 ...
RO als auch der in der SteuerschaltungSt angeordneten
Relais A ... D geschieht über Widerstände Wl, W2 ... W8. Dabei
sind die WiderständeW3, W4 und W8 regelbar ausgebildet.
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Zur Erläuterung der Wirkungsweise soll angenommen werden, daß das
der Stufe 0 zugeordnete Relais R 0 durch einen vorhergegangenen Impuls
erregt wurde. über den ersten diesem Relais zugeordneten Kontakt r 01 ist
über die zweite Wicklung R 0 11
ein Haltestromkreis für dieses Relais
vorhanden (-U, Wl, r01, ROII, Erde). über den ebenfalls betätigten
zweiten Kontakt r 02 des Relais R 0 ist am Ende des vorhergegangenen Impulses
das Steuer-Relais D in der Steuerschaltung St erregt (- U,
W7, D, r 02, Erde). über den dritten Kontakt r 03 sowie
über den ersten Kontakt dl des SteuerrelaisD ist ein Erregungsstromkreis für das
der nächsten Stufe zuü,eordnete Relais R1I vorbereitet. Gleichzeitig ist über den
zweiten Kontakt d2 des Steuerrelais D ein Erregungsstromkreis für
das der vorhergehenden Stufe zugeordnete Relais R91 vorbereitet worden. Dabei dient
der erste Stromkreis der Vorbereitung für einen folgenden Vorwärtsirnpuls, während
der zweite Stromkreis der Vorbereitung für einen folgenden Rückwärtsimpuls dient.
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Es soll nun als erstes der Fall betrachtet werden, daß am Eingang
EV ein Vorwärtsimpuls zur Relaiskette gelangt. über die vorbereitend geschlossenen
Kontakter03 und dl findet dieser Vorwärtsimpuls einen Stromkreis vor, über
den das RelaisR1I der ersten Stufe erregt wird (EV, dl, r03,
RH, W2,
- U). über seinen ersten Kontakt t 11 und über
seine zweite Wicklung R 111 wird ein Haltestromkreis für dieses Relais
gebildet, über den es über die Dauer des Impulses hinaus gehalten wird. Gleichzeitig
wird über den zweiten Kontakt r12 die Erregung des Steuerrelals A vorbereitet.
Die weiteren Kontakte r 13
und r14 bereiten einen Erregungsstromkreis
sowohl für das der nächstfolgenden Stufe zugeordnete Relais R2 als auch für das
der vorhergehenden Stufe zugeordnete Relais R 0 vor. Beim Eintreffen des
Vorwärtsirnpulses über den Eingang EY wird sowohl für die zweite Wicklung des der
vorhergehenden Stufe zugeordneten RelaisR0II als auch für das zuletzt erregte Steuerrelais
D in der Steuerschaltung St ein Kurzschluß gebildet. Im ersten Fall ist dies
der Stromkreis EV, d 1, X, G 10, r 01, W
1, - U. Im zweiten Fall ist es der Stromkreis EV, GV, W7,
- U.
Die Abfallzeiten der Relais sind dabei über die Widerstände Wl
und W3, die Abfallzeiten der Steuerrelais über die Widerstände W7 und WS bestimmt.
Zur Einstellung der Abfallzeiten sind die Widerstände W3, W4 und W8 regelbar
ausgebildet. Die Einstellung ist dabei so gewählt, daß die Abfallzeit der Steuerrelais
über den Widerstand WB mit Sicherheit größer ist als die Abfallzeit der Relais R
1
bis R 0.
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Dadurch wird erreicht, daß insbesondere die induktive Kontaktbelastung
beim Schalten immer verhältnismäßig
gering ist, da die endgültige
Abschaltung des entsprechenden Relais in der Steuerschaltung durch den entsprechenden
Kontakt des Relais erst nach Kurzschließen des Steuerrelais geschieht.
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In dem hier beschriebenen Beispiel wird der Stromkreis für das Steuerrelais
D durch den Kontakt r02 erst dann unterbrochen, wenn bereits der Kurzschluß
durch den Vorwärtsimpuls eingetreten ist. Aus dem gleichen Grund wird selbstverständlich
auch bei der Anschaltung eines Steuerrelais durch einen Kontakt eines Relais einer
Stufe keine induktive Kontaktbelastung verursacht.
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Der für die Steuerrelais bestehende Kurzschluß wird am Ende des Steuerimpulses
aufgehoben, so daß dann über den betätigten Kontakt r12 das Steuerrelais
A der Steuerschaltung anspricht. Der durch den betätigten Vorbereitungskontaktr13
bereits teilweise geschlossene Stromkreis für das der nächstfolgenden Stufe zugeordnete
RelaisR21 wird nunmehr endgültig durch den betätigten Steuerkontaktal vorbereitet,
so daß für einen nächsten Vorwärtsimpuls ein Erregungsstromkreis für das nächste
Relais R2 vorhanden ist. Ebenso wird der Erregungsstromkreis für das der vorhergehenden
Stufe zugeordnete Relais ROI, der durch den bei Ansprechen des Relais RI betätigten
Vorbereitungskontaktr14 teilweise vorbereitet wurde, durch den betätigten Steuerkontakta2
des SteuerrelaisA endgültig vorbereitet. Für einen folgenden Rückwärtsimpuls ist
also ebenfalls ein Stromkreis vorhanden, über den das Relais der vorhergehenden
Stufe sofort bei Eintreffen eines Rückwärtsimpulses über den Eingang ER erregt wird.
Die Vorbereitung des Erregungsstromkreises für das der vorhergehenden und das der
nachfolgenden Stufe zugeordnete Relais geschieht also stets stufenweise über einen
Vorbereitungskontakt eines durch einen Steuerimpuls erregten Relais und über einen
Steuerkontakt eines am Ende des Steuerimpulses erregten Steuerrelais. Die
be-
schriebenen Vorgänge wiederholen sich beim Weiterzählen für jede Stufe.
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Bisher wurde stets davon gesprochen, daß über einen Eingang EV ein
Vorwärtsimpuls zur Relaiskette gelangt. Im folgenden soll nun angenommen werden,
daß im Anschluß an den Vorwärtsimpuls ein Rückwärtsimpuls über den Eingang ER eintrifft.
Entsprechend dem Stand der Relaiskette ist über den betätigten Steuerkontakt a2
des Steuerrelais A und über den Vorbereitungskontakt r 14 des der vorhergehenden
Stufe zugeordneten Relais R 1 ein Stromkreis für das vorhergehende Relais
R 0 1 vorbereitet (ER, a2, r14, ROI, W5, -U).
Durch einen eintreffenden Rückwärtsimpuls wird nunmehr das Relais der vorhergehenden
Stufe, nämlich Relais R 0, über eine erste Wicklung R 0 1 erregt.
über die vier Kontakte r 01 bis r 04 dieses Relais R 0 werden die
bereits bei der Vorwärtszählung beschriebenen Vorgänge ausgelöst. über den Kontakt
r01 wird ein Haltestromkreis für die zweite Wicklung R 0 11 gebildet,
über den Kontakt r02 wird der Erregungsstromkreis für das Steuerrelais
D vorbereitet. über den Vorbereitungskontakt r03 wird ein Erregungsstromkreis
für das der nächstfolgenden Stufe zugeordnete Relais R 1 und über
den Vorbereitungskontakt r 04 ein Erregungsstromkreis für das der vorhergehenden
Stufe zugeordnete Relais R 9 vorbereitet.
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Gleichzeitig wird über den Stromkreis ER, a2,
G20, y,
r11 ein Kurzschluß für das Relais der vorhergehenden Stufe, in diesem Fall R
1 ' gebildet. Ebenfalls wird während des Auftretens des Rückwärtsimpulses
ein Kurzschluß für die Steuerrelais A,
B, C und D über
ER, GR gebildet. Die Abfallzeit des Relais R 1 ist dabei über den
regelbaren Widerstand W4, die Abfallzeit der Steuerrelais durch den regelbaren Widerstand
W8 fest eingestellt.
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Da die Abfallzeit eines Steuerrelais größer ist als die eines Relais
einer Stufe, geschieht die endgültige Auftrennung des Erregungsstromkreises des
Steuerrelais A durch den Kontakt r 12 des Relais R 1 zwar vor dem
Abfall des Steuerrelais A, erfolgt aber infolge des Kurzschlusses im bereits
fast völlig stromlosen Zustand des Steuerrelais A. Dadurch werden wie bei
der Vorwärtszählung induktive Kontaktbelastungen beim Schalten nahezu vermieden.
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In F i g. 2 ist ein Funktions- oder Relaisdiagramm der an Hand
von F i g. 1 beschriebenen zehnstufigen Relaiskette dargestellt. Die erste
Spalte zeigt Vorwärtsimpulse JV, die zweite Zeile zeigt Rückwärtsimpulse JR. In
den übrigen Spalten sind die einzelnen Zustände der Relais R 0 bis
R 4 und der Steuerrelais A, B, C und
D dargestellt.
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Wenn man entsprechend dem vorher beschriebenen Beispiel annimmt, daß
vor dem Eintreffen des ersten Vorwärtsimpulses 1 das Relais R 0 und
dementsprechend über dessen Kontakt r02 das Steuerrelais D erregt war, befindet
sich durch den ersten Vorwärtsimpuls 1, der zum Zeitpunkt t 0 zum
Eingang EV gelangt, nach einer bestimmten Anzugszeit R lan zum Zeitpunkt
t 1 das Relais R 1 der ersten Stufe im erregten Zustand. Infolge des
bei Eintreffen des ersten Impulses 1 gebildeten Kurzschlusses für das Relais
RO der vorhergehenden Stufe gelangt dieses Relais nach einer von den Widerständen
Wl und W 3 abhängigen Abfallzeit R 0 ab zum Zeitpunkt
t2 in seine Ruhelage. Durch den weiteren beim Auftreten des ersten Vorwärtsimpulses
1 entstandenen Kurzschluß für die Steuerrelais fällt das Steuerrelais
D innerhalb einer von den Widerständen W7 und W8 abhängigen und durch W8
einstellbaren Abfallzeit D ab im Zeitpunkt t 3
ab. Die endgültige Abschaltung des Steuerrelais D erfolgt durch Auftrennung
des Erregungsstromkreises durch den Kontakt r 02 zum Zeitpunkt t 2. Wie bereits
ausgeführt, ist die Abfallzeit D ab des Steuerrelais
D größer als die Abfallzeit R 0 ab des Relais R
0.
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Nach dem Ende des Vorwärtsimpulses 1 (Ende des Kurzschlusses
für die Steuerrelais) kommt über den betätigten Kontakt r12 nach einer Ansprechzeit
A an
zum Zeitpunkt t4 das nächste Steuerrelais, in diesem Fall
das Steuerrelais A. Dadurch wird der durch den betätigten Vorbereitungskontakt
r13 bereits teilweise vorbereitete Stromkreis für den nächsten Vorwärtsimpuls endgültig
durchgeschaltet. über den durch die Kontakte a 1 und r 13 vorbereiteten
Erregungsstromkreis für das Relais R 2 der zweiten Stufe wird durch den Vorwärtsimpuls2
nunmehr das Relais R2 erregt, durch dessen Vorbereitungskontakte r23 und r24 wiederum
sowohl das der vorhergehenden Stufe als auch das der nachfolgenden Stufe zugeordnete
Relais R 3 bzw. R 1 vorbereitet werden.
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Nach Eintreffen des zweiten Vorwärtsimpulses 2 ist also nach einer
entsprechenden Anzugszeit R 2 an
zum Zeitpunktt5 das RelaisR2 betätigt. Gleichzeitig
wird bei Eintreffen des Vorwärtsimpulses 2 ein Kurzschluß sowohl für das Relais
R 1 der vorhergehenden Stufe als auch für das Steuerrelais A gebildet.
Zum
Zeitpunkt t 6 ist das Relais R 1, zum Zeitpunkt t7 das Steuerrelais
A abgefallen. Am Ende des Vorwärtshnpulses 2 kommt nach einer entsprechenden
Anzugszeit B an zum Zeitpunkt t 8 das nächste Steuerrelais B. Die
weiteren Vorwärtsimpulse 3 und 4 bewirken im einzelnen die gleichen Vorgänge.
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Am Ende des vierten Vorwärtsünpulses befinden sich demnach das Relais
R 4 sowie das Steuerrelais A
im betätigten Zustand. Wenn nun, wie in
dem betrachteten Beispiel angenommen, der folgende Steuerünpuls 5 ein Rückwärtsimpuls
ist, so findet dieser über den Eingang ER und die betätigten Kontakte a 2 und
r 44 einen Erregungsstromkreis für das Relais der vorhergehenden Stufe,
d. h. für das Relais R 3 vor. Zum Zeitpunkt t 10 hat
das Relais R 3 angezogen. Zum Zeitpunkt t 11 ist das Relais
R 4 und zum Zeitpunkt t12 das Steuerrelais A abgefallen. Über den
betätigten Kontakt r32 kommt zum Zeitpunktt13 das SteuerrelaisC. Zum Zeitpunktt14
wird innerhalb des Rückwärtsimpulses 6 über die vorbereitend geschlossenen
Kontakte c2 und r34 das Relais R2 betätigt. Das Relais R3 fällt zum Zeitpunkt
t 15 und das Steuerrelais C zum Zeitpunkt t 16
ab.
Der nächste Steuerimpuls 7 bewirkt als Vorwärtsimpuls wieder das Ansprechen
des Relais R 3 und das Abfallen der Relais R2 und B. In der Pause nach diesem
Steuerimpuls 7 spricht wieder das Steuerrelais C an.