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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Auslösung von Schaltvorgängen
in langen Zeitabständen mit mindestens einem elektrischen Energiespeicher, einem
einstellbaren Entladewiderstand und einer strom- oder spannungsempfindlichen Schaltvorrichtung.
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Zur Auslösung von Schaltvorgängen in längeren Zeitabständen sind die
verschiedensten Vorrichtungen bekannt. In den meisten Fällen werden Zeitgeberschaltungen
benutzt, die einen Energiespeicher - in bekannten Schaltungen meist einen
Kondensator -, dem ein Entladewiderstand und eine spannungsempfindliche Schaltungsanordnung
zugeordnet ist, enthalten. Der Entladevorgang des Energiespeichers wird dann zur
Auslösung der Schaltvorgänge ausgenutzt. Mit Schaltungen, die einen Kondensator
als Energiespeicher enthalten, lassen sich aber nur verhältnismäßig kurze Zeitabstände
zwischen den einzelnen Schaltungen erreichen.
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Bisher war man zur automatischen Langzeitsteuerung, also für die Steuerung
von Vorgängen, deren Auslösung in zeitlichen Abständen von mehreren Wochen oder
sogar Monaten zu erfolgen hatte, in erster Linie auf elektrische Schaltuhren angewiesen.
Diese Schaltuhren wurden beispielsweise von Synchromnotoren angetrieben, die während
der gesamten Steuerzeit mit konstanter Drahzahl laufen mußten und deren bewegliche
Teile infolgedessen einem erheblichen mechanischen Verschleiß unterlagen. Sie erwiesen
sich daher bei Steueraufgaben, die sich über extrem lange Zeiträume erstreckten,
nicht als genügend funktionssicher.
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Zudem gibt es eine ganze Reihe von Schaltaufgaben, bei denen die Auslösung
nach etlichen Wochen oder Monaten nicht auf die Minute genau zuerfolgen braucht,
sondern Abweichungen von einigen Stunden nicht ins Gewicht fallen. Als Beispiele
seien genannt: die Ein- und Ausschaltung von Beleuchtungs- oderHeizgasanlagen an
bestimmten Tagen des Jahres, überwachungsschaltungen, mit denen in bestimmten Zeitabständen
die Funktion von industriellen Anlagen überprüft wird, sowie die Einschaltung von
Ladegeräten für elektrische Akkumulatoren, deren Ladungsverluste infolge von Selbstentladung
jeweils nach beispielsweise drei Monaten durch eine Nachladung kompensiert werden
sollen.
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Besonders in diesen Fällen ist der für eine sicher arbeitende Schaltuhr
erforderliche Aufwand nicht gerechtfertigt, und es besteht Bedarf an weniger aufwendigen,
funktionssicheren Vorrichtungen.
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Bei Ladegeräten ist es auch bekannt, zur Steuerung der Ladung des
Hauptakkumulators einen weiteren Hilfsakkumulator mit -geringerer Kapazität zu verwenden.
Dieser Hilfsakkumulator wird bei Netzstromausfall geladen, bei Wiederkehr des Netzstromes
,entladen und beeinflußt dabeidie Ladekennlinie der Hauptbatterie. Der Ladezustand
des Hilfsakkumulators wird von der Dauer des Netzausfalles bestimmt. Der Hilfsakkumulator
steuert jedoch nicht selbständig mit seinem Energieinhalt, sondern die Steuerung
des Gerätes ist abhängig vom Netzstrom.
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Die obengenannten Nachteile der bekannten An-,ordnungen und Verfahren
werden bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch
beseitigt, daß als elektrischer Energiespei-,cher eine galvanische Zelle vorgesehen
ist, welcher der Entladewiderstand parallel geschaltet ist und die nach Auslösung
eines Schaltvorganges bis zum Erreichen ihres ursprünglichen Ladezustandes an ein
Ladegerät angeschlossen ist, und daß die Schaltvorrichtung in Reihe oder parallel
zum Entladewiderstand geschaltet ist.
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Die Schaltvorgänge werden ausgelöst, sobald die Klemmenspannung der
anfangs auf einem bestimmten Ladezustand befindlichen galvanischen Zelle oder Batterie
auf einen vorgegebenen Wert abgefallen ist. Die Dauer der Steuerintervalle wird
dadurch eingestellt, daß man der galvanischen Zelle einen Entladewiderstand parallel
schaltet, den man so bemißt, daß sich die Zelle in der gewünschten Zeit über ihn
entlädt.
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Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind als galvanische
Zellen elektrische Akkumulatoren vorgesehen.
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Die Dauer der Wiederaufladung auf den ursprünglichen Ladezustand,
z. B. 12 Stunden, kann beispielsweise durch eine an sich bekannte elektrische Schaltuhr
gesteuert werden.
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In einer besonders vorteilhaften weiteren Ausbildung der Erfindung
wird auch die Dauer der Wiederaufladung der Steuerzelle mittels einer zweiten galvanischen
Zelle gemäß der Erfindung gesteuert. Wenn man für diese zweite galvanische Zelle
ebenfalls einen Akkumulator einsetzt, ergibt sich die Möglichkeit, jeweils einen
der beiden Akkumulatoren aufzuladen, während sich der andere über seinen Entladewiderstand
entlädt, wobei die erforderlichen Umschaltungen am Ladegerät durch die Akkumulatoren
selbst erfolgen. Durch verschiedene Bemessungen der Kapazität der beiden Akkumulatoren
bzw. ihres Entladewiderstandes hat man es in der Hand, zwei - und bei geeigneter
Kombination weiterer galvanischer Zellen beliebig viele - unterschiedliche,
sich periodisch wiederholende Steuerintervalle einzustellen.
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In den F i g. 1 bis 3 der Zeichnung ist dargestellt,
wie erfindungsgemäße Vorrichtungen im Prinzip aufgebaut sein können. An die galvanische
Zelle 1 sind ein Entladewiderstand 2 und eine spannungs- oder stromempfindliche
Schaltvorrichtung 3 angeschlossen, welche einen elektronischen oder elektromechanischen
Schalter 4 betätigt.
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F i g. 4 soll die oben aufgezeigte Möglichkeit erläutern, zwei
Akkumulatoren 1 und 1 a als Energiespeicher zu verwenden, die
sich abwechselnd über je
einen Entladewiderstand 2 und 2 a entladen bzw. durch
das Ladegerät 9 aufgeladen werden und je-
weils bei Erreichen des Entladezustandes
über die Schaltvorrichtungen 3, 3 a den Schalter 4 betätigen und/oder
die Umschaltung des Ladegerätes 9 bewirken.
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In F i g. 5 ist ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung gemäß
der vorliegenden Erfindung dargestellt, deren Wirkungsweise im folgenden erläutert
wird: Die galvanische Zelle 1 entlädt sich innerhalb einer durch den Entladewiderstand
2 bestimmten Zeit. Mit Fallen der Spannung am Entladewiderstand 2 wird auch die
Basissteuerspannung am Transistor 5 immer kleiner. Nach Unterschreiten einer
Grenzspannung sperrt der Transistor 5, und das erste Relais 6 fällt
ab. über den Ruhekontakt 6' fließt jetzt kurzzeitig ein Strom über die Wicklung
des zweiten Relais 8
bis zur Aufladung des Kondensators 7, der sich
zuvor mittels des Arbeitskontaktes 6" über einen nicht näher bezeichneten
Widerstand entladen hatte. Während der Aufladezeit für den Kondensator
7 wird
der Ruhekontakt S' geöffnet. Hierdurch wird die Schaltuhr
10 stromlos, ihre Progranunscheibe geht in die Nullage, und dabei wird ihr
einer Kontakt 10'
,geschlossen.
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Nachdem der Ladestrom des Kondensators 7 abgeklungen und infolgedessen
das zweite Relais 8 wieder abgefallen ist und den Ruhekontakt 8' geschlossen
hat, erhält die Schaltuhr 10 wieder Spannung, und ihr Motor läuft an. Die
Einstellung der Schaltuhr 10 bestimmt jetzt über den Arbeitskontakt
11' des dritten Relais 11 die gewünschte Kontaktzeit der Steueranschlüsse.
Während des Ablaufes der Schaltuhr 10
wird die galvanische Zelle
1 wieder vollständig aufgeladen. Der Ladestrom für den Akkumulator
1 ist in dem dargestellten Beispiel gleichzeitig der Arbeitsstrom des dritten
Relais 11. Nach Ablauf der Programmscheibe der Schaltuhr 10 wird der
Kontakt 10"
geschlossen. Hierdurch ist die Ausgangsstellung wiederhergestellt,
und der Akkumulator 1 beginnt sich über den Entladewiderstand 2 zu entladen.
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Bei einem eventuellen Netzausfall wird die Schaltuhr 10 wie
bei dem oben erläuterten öffnen des Ruhekontaktes 8' stromlos, so daß auch
in diesem Falle die Programmscheibe der Schaltuhr 10 in ihre Nullage fällt
und der Kontakt 10' geschlossen wird. Dies bedeutet, daß bei Wiederkehr der
Netzspannung einerseits der Arbeitskontakt 11' während des Ab-
laufs
der Programmscheibe der Schaltuhr 10 geschlossen ist und andererseits der
Akkumulator 1
jedenfalls zunächst wieder auf seinen vollen Ladezustand gebracht
wird, so daß für den folgenden Steuerzyklus wieder der vollgeladene Akkumulator
1
zur Verfügung steht und die Reproduzierbarkeit des Entladeverlaufes gewährleistet
ist.
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F i g. 6 zeigt das vollständige Schaltbild der Prinzipschaltung
gemäß F i g. 4. Die Steuervorrichtung ,gemäß F i g. 6 arbeitet folgendermaßen:
Der Akkumulator 1 entlädt sich innerhalb der Zeit, nach welcher ein Schaltvorgang
ausgelöst werden soll, über den Entladewiderstand 2. Das Relais 6 ist
Wäh-
rend dieser Zeit angezogen, und ein zweiter Akkumulator 1
a wird über den Widerstand 19 und den Arbeitskontakt 6"*' des Relais
6 geladen. Sobald die Klemmenspannung des Akkumulators, beispielsweise nach
einer Zeit von drei Monaten, auf einen vorher festgelegten Wert, bei einer Stahlzelle
z. B. auf 0,55 V, abgesunken ist, sperrt der Transistor
5, so daß das Relais 6 abfällt und seine Ruhekontakte 6" und
6.... schließt. Jetzt entlädt sich der zweite Akkumulator 1 a über
den Entladewiderstand 2 a innerhalb von beispielsweise 12 Stunden. Durch die dabei
auftretende Ansteuerung der Basis des Transistors 5 a
zieht
das weitere Relais 6 a an und schließt die Arbeitskontakte 6
a', 6 a ... und 6 d'. Dabei löst der Arbeitskontakt
6 d"*' den Schaltvorgang aus. Beispielsweise wird ein Verbraucher an den
dafür vorgesehenen Ausgang des Ladegerätes 9 gelegt, und der Akkumulator
1 wird über den Ruhekontakt 6" geladen, bis der Akkumulator la sich
über den Entladewiderstand 2 a entladen hat; beispielsweise 12 Stunden lang. Sobald
der Akkumulator 1 a entladen ist, fällt das Relais 6
a ab. Sein Arbeitskontakt 6d... öffnet sich, und die Ladung des
Akkumulators 1
wird unterbrochen. über den Kontakt 6 a" erhält das
Relais 6 während der Wiederaufladung des Kondensators 14, der vorher über
den Widerstand 13 entladen wurde, einen kurzen Stromstoß und zieht an,
d. h., die Kontakte 6' und 6"' werden geschlossen, und damit ist der
Ausgangszustand wiederhergestellt.
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Bei einem Netzausfall gehen die Relais 6, 6 a und
16 in ihre Ruhelage.
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Wenn die Netzspannung wiederkehrt, steuert der Akkumulator
1 a über den Ruhekontakt 6.... des Relais 6 die Basis
des Transistors 5 a an. Dies führt zum Anziehen des Relais
6 a und damit zur erneuten Auslösung des Schaltvorganges über den
Kontakt 6 a ....
bis - wie oben bereits erläutert
- der Akkumulator 1 a entladen ist.
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Der Kontakt 6 a ... verursacht das Anziehen des
Relais 16, und dieses hält sich dann über den Kontakt 16" selbst.
Gleichzeitig wird der Kontakt 16' geschlossen. Dadurch, daß das Relais
16 erst dann anzieht, wenn das Relais 6 a bereits geschaltet und dabei
den Kontakt 6 a" geöffnet hat, wird verhindert, daß der Einschaltstromstoß
bei Wiederkehr der Netzspannung an das Relais 6 gelangt und dort eine Fehlschaltung
auslöst.
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Als Energiespeicher eignen sich besonders gasdichte Nickel-Cadmium-Akkumulatoren
mit kleiner Kapazität, die weitgehend wartungsfrei sind und die eine sogenannte
Ladereserve besitzen, so daß sie ohne Schaden gelegentlich überladen werden können.
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Die Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeichnet sich insbesondere
durch ihren einfachen Ausbau aus, wobei aber gleichzeitig Schaltvorgänge in extrem
großen Zeitabständen auslösbar sind.