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Die Erfindung betrifft eine Fernsteuerung für einen wandernden Strebausbau
in untertägigen Grubenbetrieben, dessen Ausbauelemente zu mehreren Gruppen zusammengefaßt
sind und bei dem die Funktionen der einzelnen Ausbauelemente beim Vorrücken über
elektrisch ferngeschaltete Magnetventile von einer Steuerzentrale aus gesteuert
werden.
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Ein zur Fernsteuerung geeigneter wandernder Strebausbau für untertägige
Grubenbetriebe besteht in der Regel aus einer Anzahl von wandernden Ausbauelementen,
die entlang der Abbaufront angeordnet sind. Jedes Ausbauelement besitzt einen oder
mehrere hydraulische Grubenstempel und einen hydraulischen Rückzylinder, der dazu
dient, die Ausbauelemente gegen die Abbaufront vorzurücken, nachdem seine Stempel
zu diesem Zweck vorübergehend entspannt worden sind. Die Rückzylinder der Ausbauelemente
oder die Rückzylinder einiger Ausbauelemente können auch dazu dienen, einen Strebförderer
gegen die Abbaufront vorzuschieben.
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Zum Stand der Technik gehört eine elektrische Fernsteuerung für den
wandernden Strebausbau, bei der die einzelnen Ausbauelemente mit auf eine bestimmte
Steuerfrequenz abgestimmten selektiven Empfängern versehen sind, die einzeln mit
Hilfe von einem an der Kommandozentrale vorgesehenen Sender ansteuerbar sind, der
eine der Anzahl der Ausbauelemente entsprechende Zahl von Sendefrequenzen abgeben
kann. Die Ausgangsspannung der Empfänger der einzelnen Ausbauelemente beeinflußt
eine dem betreffenden Ausbauelement zugeordnete elektronische Steuervorrichtung
so, daß durch einen gleichzeitigen Steuerbefehl von der Kommandostelle aus über
die allen Ausbauelementen gemeinsame Leitung der gewünschte Steuervorgang in dem
betreffenden Ausbauelement ausgelöst wird. Abgesehen davon, daß die Ansteuerung
einzelner Ausbauelemente mittels Sender und selektivem Empfänger relativ aufwendig
und vor allem in Anbetracht der unter Tage herrschenden rauhen Betriebsbedingungen
zu empfindlich und störanfällig ist, hat dieses System noch den Nachteil, daß im
gesamten Steuersystem umfangreiche Änderungsarbeiten vorgenommen werden müssen,
wenn es erforderlich oder wünschenswert ist, eine Anzahl weiterer Ausbauelemente
in den Streb einzubringen. Weiterhin hat das System den Nachteil, daß die Reihenfolge,
nach der die einzelnen Ausbauelemente angesteuert werden sollen, nicht durch ein
vorher bestimmbares Programm automatisch eingehalten werden kann.
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Weiterhin sind elektrische Fernsteuerungseinrichtungen bekannt, bei
denen eine automatische Folgesteuerung derart erfolgt, daß die Ausbauelemente der
Reihe nach jeweils dann vorgerückt werden, wenn das vorhergehende Element vorgerückt
und wieder verspannt ist. Auch diese Fernsteuerung hat den Nachteil, daß nur dieses
eine bestimmte Programm vollautomatisch ablaufen kann, während jede Änderung im
Programm, beispielsweise in der Reihenfolge der vorzurückenden Ausbauelemente, umfangreiche
Änderungsarbeiten in der gesamten Schaltvorrichtung erfordert.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten elektrischen Fernsteuerungseinrichtungen
für den wandernden Strebausbau derart weiterzubilden, daß sie jederzeit auf jedes
beliebige automatisch ablaufende Steuerprogramm in einfacher Weise umgestellt werden
können und daß jederzeit zusätzliche Ausbauelemente in das automatische Fernsteuersystem
eingebaut werden können, ohne daß umfangreiche Änderungen in der gesamten Schaltung
des Systems erforderlich werden. Weiterhin soll das Steuersystem möglichst billig
und unkompliziert sein und mit einem Minimum an Steuerleitungen auskommen.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Fernsteuerung für einen wandernden
Strebausbau in untertägigen Grubenbetrieben, dessen Ausbauelemente zu mehreren Gruppen
zusammengefaßt sind und bei dem die Funktionen der einzelnen Ausbauelemente beim
Vorrücken über elektrisch ferngeschaltete Magnetventile von einer Steuerzentrale
aus gesteuert werden, wobei sich diese Fernsteuerung dadurch kennzeichnet, daß zur
Auswahl und Steuerung der Magnetventile der einzelnen Ausbauelemente an sich bekannte
bistabile Schaltkreise dienen, die durch ein an sich bekanntes zentrales Lesegerät
gesteuert sind, das einen auswechselbaren Datenträger enthält, wobei die zur Auswahl
der Gruppen dienenden Schaltkreise und die zur Auswahl der einzelnen Ausbauelemente
innerhalb der Gruppen dienenden Schaltkreise ihre Steuersignale über die gleichen
Leitungen erhalten.
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Unter einem bistabilen Schaltkreis ist hier vornehmlich ein solcher
Schaltkreis zu verstehen, der zwischen zwei Schaltzuständen umschaltbar ist, nämlich
zwischen einem »Ein«- und einem »Aus«-Schaltzustand, wobei dieser Schaltkreis eine
seiner beiden Schaltstellungen beibehält, bis diese durch einen besonderen Impuls
in die andere Schaltstellung umgeändert wird. Ebenso kann der bistabile Schaltkreis
aber auch einen Umschalter aufweisen, der zwischen zwei verschiedenen Fortleitungswegen
umschaltbar ist, wobei der Schalter jeweils bei Weiterleitung eines Impulses in
die andere Schaltstellung umgeschaltet wird.
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene digitale Steuervorrichtung
zur Auswahl und Steuerung der Funktionen der einzelnen Ausbauelemente ist in Verbindung
mit dem zentralen Lesegerät und dem auswechselbaren Datenträger, der beispielsweise
ein Lochstreifen sein kann, die Möglichkeit gegeben, die Fernsteuerung auf jedes
beliebige automatisch ablaufende Programm in äußerst einfacher Weise umstellen zu
können, ohne irgendwelche Umänderungen in der Schaltung vornehmen zu müssen. Außerdem
können in das System ohne weiteres zusätzliche Ausbauelemente einbezogen werden,
da die Informationskapazität eines solchen digitalen Steuersystems von vornherein
ohne großen Mehraufwand entsprechend groß gehalten werden kann. Dadurch, daß die
zur Auswahl der Gruppen dienenden Schaltkreise und die zur Auswahl der einzelnen
Ausbauelemente innerhalb der Gruppe dienenden Schaltkreise ihre Steuersignale über
die gleichen Steuerleitungen erhalten, kommt man im Adressenteil der Fernsteuervorrichtung
mit besonders wenigen Steuerleitungen aus.
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Dadurch, daß die zur Auswahl der Gruppen dienenden Schaltkreise eine
größere Anzahl von Eingängen aufweisen als die zur Auswahl derAusbauelemente innerhalb
der Gruppen dienenden Schaltkreise, wird bei gemeinsamer Leitungsführung mit absoluter
Sicherheit verhindert, daß Signale, die zur Betätigung der erstgenannten Schaltkreise
dienen, fälschlicherweise einen der zweitgenannten Schaltkreise auslösen könnten,
und umgekehrt. Eine weitere Verminderung der Anzahl der im Streb zu verlegenden
Leitungsadern wird dadurch erzielt, daß ein Teil der zur Auswahl
der
Gruppen dienenden Schaltkreise mit n-p-n-Transistoren und der andere Teil dieser
Schaltkreise mit p-n-p-Transistoren bestückt ist. Eine entsprechende Aufteilung
ist bei den zur Auswahl der einzelnen Ausbauelemente innerhalb der Gruppe dienenden
Schaltkreise möglich. Wenn beispielsweise ein Strebausbau zwanzig Gruppen von Ausbauelementen
enthält, von denen jede Gruppe zwanzig Ausbauelemente aufweist, so ist es möglich,
die Auswahl sämtlicher Gruppen und sämtlicher Ausbauelemente innerhalb der Gruppen
mit nur fünf Leitungsadern zwischen der zentralen Steuerstation und den Ausbauelementen
im Streb vorzunehmen. Bei den zur Auswahl der Gruppen dienenden Schaltkreisen kann
dies dadurch erfolgen, daß zehn der Gruppen Schaltkreise mit drei Eingängen enthalten,
die mit p-n-p-Transistoren bestückt sind, während zehn der Gruppen Schaltkreise
mit drei Eingängen enthalten, die mit n-p-n-Transistoren bestückt sind. Hierdurch
ergeben sich zweimal drei aus fünf, also zwanzig Wahlmöglichkeiten.
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In ähnlicher Weise reicht es für zwanzig Wahlmöglichkeiten aus, wenn
zehn Ausbauelementen in jeder Gruppe Schaltkreise mit zwei Eingängen und p-n-p-Transistoren
und weiteren zehn Ausbauelementen der Gruppe Schaltkreise mit zwei Eingängen und
n-p-n-Transistoren zugeordnet sind.
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Dabei empfiehlt es sich, zwischen jedem Schaltkreis und seiner Steuerleitung
mindestens eine Zenerdiode anzuordnen, so daß die Schaltkreise durch verschieden
hohe, über die gleiche Steuerleitung übertragene Steuerspannungen gesteuert werden.
Die Zenerdioden sperren dabei den Potentialbereich, der zwischen den Ansprechpunkten
der p-n-p-Transistoren und n-p-n-Transistoren liegt.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn jedes Ausbauelement oder mindestens
ein Ausbauelement jeder Gruppe einen Druckschalter zur Rückmeldung des gesetzten
Zustandes zur Steuerstelle aufweist. Durch diese Rückmeldung zur Steuerstelle kann
verhindert werden, daß das Programm weiter abläuft, bevor der vorhergehende Programmschritt
vorschriftsmäßig abgeschlossen ist. Zur Einsparung von weiteren Steuerleitungen
im Streb kann vorgesehen sein, daß die Druckschalter auf die gleiche Meldeleitung
geschaltet sind wie der Vorrichtung zum Anzeigen des Standes der Rückzylinder des
Ausbauelementes. Um eine Verwechslungsmöglichkeit zwischen den beiden über diese
Leitung übermittelten Signalen auszuschließen, ist vorgesehen, daß die Vorrichtungen
zum Anzeigen des Standes der Rückzylinder Gleichstromsignale und die Druckschalter
Wechseltromsignale abgeben.
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Zur Verständigung und Warnung von im Streb befindlichen Personen ist
vorgesehen, daß an der Steuerstation und den Ausbauelementen Sprech- und Warnanlagen
angeordnet sind, die Mikrophon-Lautsprecher enthalten, die an der Steuerstation
oder an den Ausbauelementen von einer Sprechleitung auf eine Warnleitung umschaltbar
sind.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, daß der Datenträger optisch erkennbare
Darstellungen der auf ihm gespeicherten Daten, beispielsweise in Form von aufgedruckten
Zahlen oder Buchstaben enthält. Diese optisch ablesbaren Darstellungen können durch
eine Vorrichtung zur Vergrößerung oder Projektion leicht lesbar gemacht werden.
Hierdurch kann sich eine Bedienungsperson an der Steuerstation mühelos davon überzeugen,
welche Steuerbefehle dem Ausbau zur Zeit erteilt werden. Im folgenden wird eine
Fernsteuervorrichtung gemäß der Erfindung an Hand eines Strebausbaues beschrieben,
der zwanzig Gruppen mit je zwanzig Ausbauelementen enthält. In der nachfolgenden
Beschreibung wird Bezug auf die Zeichnung genommen, in der F i g. 1 in stark vereinfachter
Darstellung ein Blockschaltbild der Fernsteuervorrichtung zeigt, während F i g.
2 ebenfalls in vereinfachter Darstellung einen in der Steuerstation angeordneten
Lochstreifenleser und die elektrischen Verbindungen zu den Ausbauelementen im Streb
zeigt; F i g. 3 zeigt einen Ausschnitt aus einem Lochstreifen, der einen Steuerkode
zur Auswahl von Gruppen von Ausbauelementen enthält, während F i g. 4 einen Ausschnitt
aus einem Lochstreifen zeigt, der einen Steuerkode zur Auswahl von einzelnen Ausbauelementen
innerhalb der Gruppen enthält; F i g. 5 zeigt, wiederum in vereinfachter Darstellung,
die Schaltung an den Ausbauelementen innerhalb des Strebes; F i g. 6 zeigt die Schaltung
eines der zwanzig Gruppenschaltkästen, einschließlich der Schaltkreise zur Gruppenauswahl
und der Schaltung des Schaltkastens für das erste Ausbauelement der Gruppe mit dem
Auswahlschaltkreis; F i g. 7 zeigt die Schaltung des Schaltkastens für ein einzelnes
Ausbauelement, einschließlich des Auswahlschaltkreises; F i g. 8 zeigt die Schaltung
eines Schaltkreises zur Gruppenauswahl mit p-n-p-Transistoren und F i g. 9 die gleiche
Schaltung mit n-p-n-Transistoren; F i g. 10 zeigt eine Schaltung zur Auswahl eines
Ausbauelementes mit p-n-p-Transistoren und F i g. 11 die gleiche Schaltung mit n-p-n-Transistoren;
F i g. 12 zeigt in Seitenansicht ein zur Verwendung mit der Fernsteuervorrichtung
geeignetes wanderndes Ausbauelement.
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In F i g. 1 ist mit A die Stromversorgungsvorrichtung für die Steuervorrichtung
bezeichnet, beispielsweise eine 8-Volt-Gleichstromquelle, die aus dem Lichtnetz
versorgt wird. Mit B ist das Steuerpult der Fernsteuerstation bezeichnet.
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Es soll angenommen werden, daß im Streb entlang der Abbaufront zwanzig
Gruppen von Ausbauelementen angeordnet sind, von denen jede Gruppe zwanzig einzelne
Ausbauelemente enthält. In F i g. 1, in der die Gruppen der Ausbauelemente und die
darin enthaltenen einzelnen Ausbauelemente nur teilweise dargestellt sind, sind
die ersten Ausbauelemente einer jeden Gruppe mit C und die folgenden neunzehn Ausbauelemete
einer jeden Gruppe mit D bezeichnet.
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Jedes Ausbauelement besitzt mindestens einen hydraulischen Grubenstempel
E und (s. F i g. 5) einen doppeltwirkenden Vorrückzylinder F, der dazu dient, den
Strebförderer G gegen die Abbaufront vorzuschieben, und dann dazu, das Ausbauelement
gegen den Strebförderer nachzuziehen.
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Jedem der Ausbauelemente C (d. h. jedem ersten Ausbauelement einer
Gruppe) ist eine Gruppenschaltvorrichtung zugeordnet sowie eine Pfeilerschaltvorrichtung
für den betreffenden Pfeiler, die beide zusammen mit HI bezeichnet sind.
Jedes der übrigen neunzehn Ausbauelemente D in jeder Gruppe hat seine eigene Pfeilerschaltvorrichtung
1. Die Zusammenfassung
der Gruppenschaltvorrichtung H mit der Pfeilerschaltvorrichtung
I beim ersten Pfeiler einer jeden Gruppe erfolgt der Einfachheit halber, die beiden
Schaltvorrichtungen könnten auch getrennt voneinander angeordnet sein.
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Im Steuerpult B (s. F i g. 1), das zur zentralen Steuerung dient und
beispielsweise am Ende des Strebes oder in der Strecke angeordnet sein kann, befindet
sich ein 8-Kanal-Lochstreifenleser, dessen Kontakte in F i g. 2 mit 1 bis 8 beziffert
sind. Diese Kontakte lesen Schritt für Schritt einen endlosen Lochstreifen der in
den F i g. 3 und 4 dargestellten Art ab, auf dem die zur Betätigung des Ausbaues
erforderlichen Signale vorgelocht sind.
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Der Lochstreifen kann die für jede beliebig gewünschte Art der Verlegung
des Strebförderers und Art oder Reihenfolge der Betätigung der Ausbauelemente erforderlichen
Signale enthalten, so daß die Fernsteuervorrichtung gleichwohl zur Einzelsteuerung
von Ausbauelementen wie auch zur Gruppensteuerung oder zur Folgesteuerung verwendet
werden kann.
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Die Bedeutung der im Lochstreifen in Form von Löchern gespeicherten
Signale ist neben den einzelnen Lochreihen, wie in den F i g. 3 und 4 erkennbar,
durch Ziffern und Buchstaben wiedergegeben, die auf den Lochstreifen aufgedruckt
sind. Diese Ziffern und Buchstaben sind mit Hilfe eines Vergrößerungsglases 9, das
in der Konsole B enthalten ist, leicht ablesbar.
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Wie -in F i g. 2 erkennbar, ist die 8-Volt-Gleichstromversorgung durch
ein Potentiometer P1 überbrückt. Der Schleifer des Potentiometers ist mit dem Kontakt
1 des entsprechenden Kanals des Lochstreifenlesers verbunden. Die Schleifer entsprechender
Potentiometer, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, sind mit den Kontakten
der Kanäle 2, 3, 4 und 5 verbunden.
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Der Kontakt des Kanals 8 des Lochstreifenlesers ist über einen Transistor
T9 mit einem Relais RC1 verbunden, das dazu dient, die Polarität der Kontakte 1,
2, 3, 4 und 5 zu wechseln. Dieser Wechsel ist notwendig, je nachdem, ob ein mit
p-n-p- oder mit n-p-n-Transistoren bestückter Schaltkreis ausgewählt wird, wie es
weiter unten näher beschrieben ist.
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An die Kontakte der Kanäle 6 und 7 ist eine logische Schaltung 6 a
angeschlossen. Diese logische Schaltung hat die folgenden Ausgänge: 1. Ein »Vorrücken«-Signal
(das ist ein Signal, das den Rückzylinder F veranlaßt, den Strebförderer G vorzurücken)
wird auf die Leitung 25 gegeben, wenn sich in dem im Lesegerät befindlichen Lochstreifen
in der Lesestellung im Kanal 6 ein Loch befindet und der Kanal 7 ungelocht ist.
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2. Ein »Nachziehen«-Signal (das ist ein Signal, das den Rückzylinder
F veranlaßt, das Ausbauelement nachzuziehen) wird auf die Leitung 25 gegeben, wenn
im Lochstreifen der Kanal 6 ungelocht und der Kanal 7 gelocht ist.
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3. Ein »Auslöse«-Signal zum Auslösen aller Gruppenschaltvorrichtungen
H wird auf die Leitung 22 gegeben, wenn der Lochstreifen sowohl in Kanal 6 wie auch
in Kanal 7 ungelocht ist.
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4. Ein internes »Halt«-Signal wird erzeugt, wenn der Lochstreifen
sowohl in Kanal 6 als auch in Kanal 7 gelocht ist. Dieses »Halt«-Signal verhindert,
daß die Lesevorrichtung den Lochstreifen weiterbewegt und damit, daß ein folgendes
Ausbauelement in der gegebenen Reihenfolge angewählt wird, bis eine vorbestimmte
Kombination von Signalen vom Druckschalter 29 und dem Rückzylinderpotentiometer
26, die weiter unten beschrieben werden, empfangen wird.
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Normalerweise hält das Potentiometer P 1 in Abwesenheit von Signalen
die Spannung in den den Kanälen entsprechenden Leitungen bei -4 Volt. Ein Potentiometer
in der logischen Schaltung 6a hält bei Abwesenheit eines »Vorrück«- oder »Nachzieh«-Signals
die Magnetventilleitung 25 bei -4 Volt. Um die Notwendigkeit zu vermeiden, eine
Stromversorgungsleitung im Streb zu verlegen, besitzt jedes einzelne Ausbauelement
(s. F i g. 6 und 7) zur Versorgung seiner Schaltvorrichtungen eine eigene Batterie
10. Zweckmäßig wird eine Quecksilberbatterie verwendet, die eine lange Lebensdauer
besitzt und eigensicher ausgebildet werden kann, wie dies im Bergbaubetrieb erforderlich
ist.
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Abweichend hiervon kann auch in jeder Gruppenschaltvorrichtung H eine
Batterie angebracht sein, die, wenn die Schaltvorrichtung eingeschaltet ist, zur
Stromversorgung sämtlicher Ausbauelemente der betreffenden Gruppe dient.
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Bei dem Lochstreifenleser handelt es sich um ein Gerät üblicher Bauart
mit acht Kanälen. Sechs Kanäle mit den Kontakten 1 bis 5 und 8 werden hiervon zur
Auswahl der Gruppen und der Ausbauelemente innerhalb der Gruppen benötigt, während
die Kanäle 6 und 7 zur Steuerung der Funktionen des jeweils gewählten Ausbauelementes
dienen.
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Die Kontakte der Kanäle 1 bis 5 des Lochstreifenlesers, die zur Wahl
der Gruppen und der Ausbauelemente dienen, sind (s. F i g. 2 und 6) mit fünf Leitungen
oder Adern 11, 12, 13, 14 und 15 im Kabel J verbunden, das entlang des Strebes verlegt
ist.
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Durch einen Kodestecker 16 werden in einer bestimmten Kombination
jeweils drei der Adern 11, 12, 13, 14 und 15 mit den drei Eingängen des in F i g.
6 dargestellten »Und«-Schaltkreises oder Gatters mit Auslöseschaltung verbunden,
der, wie sich ebenfalls aus F i g. 6 ergibt, Transistoren T 1. T 2 und
T 3 für die »Und«-Gatter und einen Transistor T4 für den Auslöseschaltkreis
enthält. Diese Schaltungsanordnung befindet sich in jeder der Gruppenschaltvorrichtungen
H. Für jede einzelne der Gruppenschaltvorrichtungen ist ein Kodestecker 16 vorhanden,
und jeder einzelne dieser Kodestecker verbindet in einer bestimmten, jeweils von
den anderen verschiedenen Kombination, drei der Adern 11, 12, 13, 14 und 15 mit
den Transistoren T 1, T 2 und T 3 der Gatter in jeder Gruppenschaltvorrichtung
H.
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Die sich hierbei ergebenden Kombinationsmöglichkeiten erlauben den
Anschluß von zwanzig Gruppen von Ausbauelementen, von denen jede Gruppe zwanzig
Ausbauelemente enthält, also von insgesamt vierhundert Ausbauelementen. Zehn Leiter
im Kabel J werden für die Auswahl der Gruppen und die Auswahl der Pfeiler innerhalb
der einzelnen Gruppen benötigt, und zwar die fünf Leiter 11, 12, 13, 14 und 15 und
fünf weitere Leiter 17, 18, 19, 20 und 21. Die letztgenannten Leiter brauchen nicht
zum Steuerpult zurückgeführt zu werden, jedoch ist es der Einfachheit halber zweckmäßig,
sie im Kabel J zu führen.
Wenn in einem Streb zwanzig Gruppen von
Ausbauelementen angeordnet sind, wie das bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel
der Fall ist, werden zehn der Gruppenschaltvorrichtungen H mit p-n-p-Transistoren
T 1, T 2 und T 3 ausgerüstet, während weitere
zehn der Gruppenschaltvorrichtungen H Gatter mit n-p-n-Transistoren TI L,
T 2 und T 3 aufweisen. Hierdurch wird die Auswahlmöglichkeit von drei
aus fünf verdoppelt, so daß sich zwanzig Auswahlmöglichkeiten ergeben.
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Mit der Basis eines jeden der Transistoren T1,
T2, T
3 (s. F i g. 6) ist eine Zenerdiode D 1, D 2
und D 3 in
Reihe geschaltet, so daß die Signalspannung in denjenigen drei Leitungen, die durch
den Kodestecker 16 aus den Leitungen 11, 12, 13, 14
und 15 ausgewählt
sind, einen bestimmten negativen Wert übersteigen muß, um die p-n-p-Gatter zu öffnen
und unter einen bestimmten anderen negativen Wert fallen muß, um die n-p-n-Gatter
zu öffnen. Zwischen diesen Spannungswerten liegt ein neutraler Spannungsbereich,
innerhalb dessen die Spannung in den Leitungen gehalten wird, wenn keine Gruppenwahl
getroffen werden soll.
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Im Ausführungsbeispiel soll angenommen werden, daß die Öffnungsspannung
für die p-n-p-Gatter -8 Volt, die Öffnungsspannung für die n-p-n-Gatter 0 Volt und
die neutrale Spannung -4 Volt beträgt. Wie bereits oben beschrieben, betätigt im
Lesegerät der Kontakt des Kanals 8 das Relais RC 1 im Kontrollpult
und bestimmt hierdurch, ob die Kontakte der übrigen fünf Kanäle eine negative Spannung
oder 0 Volt auf die Leitungen 11, 12, 13, 14 und 15 geben, die in Abwesenheit von
Signalen stets das Potential -4 Volt erhalten.
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Die die Transistoren T 1, T2, T 3 enthaltenden
Schaltkreise oder Gatter setzen, wenn sie geöffnet werden, die Spule S des Gruppenrelais
mit den Kontakten S1, S2, S3, S4, S5 und S6 unter Spannung.
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Es genügt bereits ein kurzer Stromstoß in den entsprechenden drei
der fünf Leitungen 11, 12, 13, 14
und 15, um eine bestimmte Gruppenschaltvorrichtung
H auszuwählen und das darin befindliche Gruppenrelais S zu schließen; da das Relais
eine Selbsthalteschaltung aufweist, die aus dem Kontakt S 1
und einem Transistor
T4 besteht, dessen Basis so angeschlossen ist, daß der Transistor normalerweise
leitend ist. Die Basis des Selbsthaltetransistors T4 ist außerdem ständig mit einer
»Auslöse«-Leitung 22 im Kabel J verbunden, so daß ein Stromstoß der richtigen
Polarität in dieser Leitung die Relais aller Gruppenschaltvorrichtungen, die geschlossen
sind, abfallen läßt, dadurch, daß der Haltetransistor T4 für eine kurze Zeit nicht
leitend gemacht wird.
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An Stelle der oben beschriebenen Selbsthalteschaltung kann ein selbsthaltendes
Remanenzrelais bzw. ein polarisiertes Relais verwendet werden, das durch remanenten
Magnetismus so lange geschlossen gehalten wird, bis es dadurch zum Abfallen gebracht
wird, daß ein Stromstoß durch eine Hilfswicklung geschickt wird, der ein magnetisches
Feld entgegengesetzter Richtung erzeugt.
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Aus dem Obengenannten geht hervor, daß jede der zwanzig Gruppenschaltvorrichtungen
H ein »Und«-Gatter mit drei Transistoren und mit dem Gatter in Reihe geschaltet
ein Relais mit Kontakten S1 bis S6 enthält, wobei die Eingänge des Gatters mit den
Basen der Transistoren über Zenerdioden verbunden sind. Wenn die Transistoren im
Gatter p-n-p-Transistoren sind, wird das Gatter geöffnet und das Relais geschlossen,
wenn die Basen aller Transistoren in bezug auf das 0-Volt-Potential in Leitung 23
a eine negative Spannung erhalten. Bei Verwendung von n-p-n-Transistoren öffnet
das Gatter, und das Relais wird geschlossen, wenn alle Basen mit dem 0-Volt-Potential
verbunden werden.
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Durch das Schließen der Kontakte S2 bis S6 des Relais in der Gruppenschaltvorrichtung
einer bestimmten Gruppe werden die fünf Pfeilerwahlleitungen 17, 18, 19, 20 und
21, wie in F i g. 6 erkennbar, mit den einzelnen Pfeilerschaltvorrichtungen I eines
jeden der Ausbauelemente der betreffenden Gruppe verbunden.
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Jede der Pfeilerschaltvorrichtung I hat ein »Und«-Gatter mit zwei
Eingängen und Transistoren T5 und T 6 sowie eine Spule L eines Relais
mit den Kontakten L 1, L2, L 3 und L4, jedoch ohne Halteschaltung.
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Zehn der Pfeilerschaltvorrichtungen 1 innerhalb einer Gruppe haben
Gatter mit n-p-n-Transistoren T5 und T6, und zehn Pfeilerschaltvorrichtungen
haben Gatter mit p-n-p-Transistoren T 5 und T6. Hierdurch ergeben
sich zwanzig Wahlmöglichkeiten.
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In den Basisstromkreisen der Transistoren T5 und T 6
befinden sich Zenerdioden D 4 und D5. Diese Dioden dienen zur
Festlegung des Öffnungspotentials der Gatter und außerdem dazu, einen unerwünschten
Stromfluß zwischen den Pfeilerschaltvorrichtungen durch die gemeinsamen Wahlleitungen
zu verhindern.
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Es wird nochmals erwähnt, daß kein für die Pfeilerschaltvorrichtung
bestimmtes Signal das Gatter einer Gruppenschaltvorrichtung öffnen kann, wenn auch
die Pfeilerschaltvorrichtungen und die Gruppenschaltvorrichtungen an die gleichen
fünf Leitungen angeschlossen sind. Dies ist deshalb der Fall, weil zur Betätigung
der Gruppenschaltvorrichtungen drei Eingangssignale benötigt werden, während zur
Betätigung der Pfeilerschaltvorrichtungen nur Signale auf zwei Eingänge verwendet
werden.
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Wenn eine .Pfeilerschaltvorrichtung 1 eines -bestimmten Ausbauelementes
gewählt' worden ist und das Relais mit den Kontakten L 1 bis L
4 geschlossen worden ist, wird die Batterie 10 angeschlossen, die
dazu dient, die übrigen Schaltorgane in der Pfeilerschaltvorrichtung mit Strom zu
versorgen. Außerdem verbindet das Relais die entsprechenden Leitungen mit einem
Magnetventilstromkreis, einem Anzeige-Potentiometerstromkreis, einem Druckschalterstromkreis
und einem Lautsprecherstromkreis.
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Die Batterie 10 ist eine Quecksilberbatterie mit einem eingebauten
Schutzwiderstand, der dazu dient, die Batterie eigensicher zu machen. Die Batterie
hat eine Spannung von beispielsweise 8 Volt und eine Kapazität von 28 Amperestunden.
In Anbetracht des verhältnismäßig kleinen Stromverbrauches der an die Batterie angeschlossenen
Schaltung hat die Batterie eine sehr lange Lebensdauer, die in der Größenordnung
von 5 Jahren liegen kann.
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Der Magnetventilstromkreis enthält zwei Magnetventilspulen
23 und 24, von denen eines das Rückzylinderventil K (s. F i g. 12)
so betätigt, daß der Rückzylinder den Strebförderer vorschiebt, während die andere
das Ventil K so betätigt, daß das Ausbauelement entspannt, vorgerückt und wiedergesetzt
wird. Diese Magnetspulen werden entsprechend den vom Lochstreifen erhaltenen Signalen,
die über die Leitung 25 vom Steuerpult übertragen werden, betätigt.
Als
Stromquelle für die Magnetventilspulen dient die Batterie 10.
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Der Magnetventilstromkreis enthält außerdem (s. F i g. 7) zwei Transistoren
T 7 und T 8, von denen einer in Reihe mit der Spule eines Relais P
1 geschaltet ist, während der andere in Reihe mit der Spule eines Relais
A 1 geschaltet ist. Die Basen der beiden Transistoren sind miteinander durch Zenerdioden
D 6 und D 7 verbunden. Einer der Transistoren ist ein n-p-n-Transistor und der andere
ein p-n-p-Transistor.
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Wenn die Pfeilerschaltvorrichtung eines bestimmten Ausbauelements
gewählt worden ist, so hat dies zur Folge, daß die Verbindung der Zenerdioden D
6 und D 7 mit der Magnetventilleitung 25 im Kabel J über die Kontakte
L 2 des Relais L verbunden wird. Wenn keine der beiden Magnetspulen
23 oder 24 unter Spannung gesetzt werden sollen, wird die Spannung in der Magnetventilleitung
25 auf einem Potential von -4 Volt gehalten. Wenn die Magnetventilleitung 25, durch
den Lochstreifenleser im Steuerpult, auf ein Potential von -8 Volt geschaltet wird,
wird der p-n-p-Transistor T7 leitend, und das mit ihm verbundene Relais P 1 schließt
sich. Dies hat zur Folge, daß der Magnetspule 23 Strom aus der Batterie zugeführt
wird, wodurch wiederum das Ventil K so betätigt wird, daß der Rückzylinder F den
Strebförderer G vorrückt.
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Wenn die Magnetventilleitung 25 durch den Lochstreifenleser auf das
0-Volt-Potential der Leitung 23 a geschaltet wird, wird der n-p-n-Transistor T8
leitend und schließt das mit ihm verbundene Relais A 1, wodurch wiederum die Magnetspule
24 unter Strom gesetzt wird, so daß das Ventil K derart betätigt wird, daß
das Ausbauelement gelöst, mittels des hydraulischen Rückzylinders F gegen den Strebförderer
G nachgezogen und dann gesetzt wird.
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Wenn das Ausbauelement lediglich einen einfach wirkenden Vorrückzylinder
enthält, der nur dazu dient, das Ausbauelement gegen den Strebförderer G nachzuziehen,
enthält die Schaltung lediglich einen Transistor T8 und die damit verbundenen Elemente.
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Der Rückzylinder-Potentiometerstromkreis dient dazu, an das Steuerpult
Signale zu übermitteln, die die Stellung des Rückzylinders (d. h. ob und inwieweit
seine Kolbenstange eingezogen oder ausgefahren ist) anzeigen. Der Rückzylinder-Potentiometerstromkreis
enthält ein mechanisch mit dem Rückzylinder und seiner Kolbenstange verbundenes
Stellpotentiometer 26 oder einen ähnlichen Wandler, das durch die Relaiskontakte
L1 mit der Batterie 10 verbunden werden kann. Der Schleifer des Potentiometers ist
über die Relaiskontakte L3 und über einen Sicherheitswiderstand 27 mit der Vorrückzylinder-Potentiometer/Druckschalter-Leitung
28 im Kabel J verbunden. Der Schleifer des Potentiometers wird in Abhängigkeit von
der Stellung des Vorrückzylinders bzw. einer Kolbenstange bewegt, so daß die Gleichspannung
in der Leitung 28 dazu dienen kann, ein entsprechend abgeglichenes Voltmeter L in
der Steuerkonsole B zu betätigen, an dem direkt die Stellung des Rückzylinders bzw.
seiner Kolbenstange abgelesen werden kann.
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Da die Quecksilberbatterien 10 während ihrer Lebensdauer eine außerordentlich
gleichbleibende Spannung abgeben, entspricht die Ablesung des Voltmeters L mit recht
großer Genauigkeit der Stellung des Vorrückzylinders.Dies. ist jedoch nicht dann
der Fall, wenn über die Leitung 25 ein Magnetventilsignal übermittelt wird, was
zur Folge hat, daß die Magnetventilspulen 23 oder 24 Strom aus der Batterie 10 entnehmen.
Ein hierdurch möglicher Ablesefehler am Voltmeter L ist deshalb nicht besonders
störend, weil er nur während der kurzen Zeiträume auftritt, während derer der Magnetventilleitung
25 ein Signal zugeführt wird. Der Ablesefehler kann auch dadurch vermieden werden,
daß dem Voltmeter L durch eine geeignete Schaltung innerhalb des Steuerpultes eine
Kompensationsspannung zugeführt wird, solange die Magnetventilleitung 25 ein Signal
erhält.
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Ein Ausfall oder ein unzulässig starkes Absinken der Spannung einer
der Batterien 10 wird ebenfalls durch das Voltmeter L angezeigt. Wenn nämlich
der Vorrückzylinder sich in derjenigen Stellung befindet, in der dem Voltmeter über
das Potentiometer 26 und die Leitung 28 die höchste Spannung zugeführt wird und
hierbei die abgelesene Spannung erheblich unter dem Normalwert liegt, so ist dies
darauf zurückzuführen, daß die Batterie 10 der jeweils angeschlossenen Pfeilerschaltvorrichtung
verbraucht ist.
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Jedes Ausbauelement besitzt einen Druckschalter 29, der durch den
beim vollständigen Setzen des Ausbauelementes auftretenden hydraulischen Druck betätigt
wird und ein Signal an das Steuerpult B übermittelt. Mit Hilfe dieses Signals, das
beispielsweise über einen Lautsprecher M hörbar gemacht werden kann, kann angezeigt
werden, daß ein vollständiger Rückvorgang des betreffenden Ausbauelementes beendet
worden ist. Der in der Lesevorrichtung befindliche Lochstreifen wird dann fortgeschaltet,
so daß das nächste Ausbauelement angewählt bzw. das nächste programmierte Signal
ausgelöst wird. Das nächste Ausbauelement muß nicht notwendigerweise das sich räumlich
anschließende nächste Ausbauelement sein, sondern das nächste Ausbauelement in der
Programmfolge des Lochstreifens. Selbstverständlich kann es sich auch um ein anderes
Signal, der jeweiligen Programmierung entsprechend, handeln.
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Die Steuervorrichtung unter Verwendung auswechselbarer Lochstreifen
erlaubt es, die verschiedenartigsten Programme für die Betätigung der Ausbauelemente
vorzusehen. Beispielsweise ist es möglich, jeweils die am weitesten voneinander
entfernten Ausbauelemente vorzurücken. Zur Rückmeldung dient jeweils ein Signal
vom Druckschalter 29, das anzeigt, ob der Druckschalter geöffnet oder geschlossen
ist. Zum Zwecke der Leitungsersparnis wird das Signal des Druckschalters über die
Rückzylinder-Potentiometer-Leitung 28 geleitet. Da das Rückzylinder-Potentiometer
26 ein Gleichstromsignal abgibt, kann für den Druckschalter 29 ein Wechselstromsignal
überlagert werden, ohne daß gegenseitige Störungen auftreten. In der Praxis wird
ohnehin stets der jeweils angewählten Pfeilerschaltvorrichtung eine Wechselspannung
zur Auslösung eines hörbaren Warnsignals zugeführt. Diese Wechselspannung wird zum
Zwecke der Erfindung über einen Kondensator 29a und den Druckschalter 29 dem Schleifer
des Potentiometers 26 zugeführt, so daß die Wechselspannung dem Gleichspannungssignal
vom Potentiometer überlagert wird, sobald der Druckschalter 29 geschlossen ist.
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An Stelle der an sich bekannten Telefonverständigung mittels Handapparaten
zwischen den einzelnen Ausbauelementen und der Steuerkonsole B wird bei
der
Vorrichtung gemäß der Erfindung eine abweichende Anordnung benutzt.
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Zu diesem Zweck sind die an den einzelnen Ausbauelementen bzw. den
Pfeilerschaltvorrichtungen 1 angeordneten Lautsprecher 30 so ausgebildet, daß sie
auch als Mikrophon verwendet werden können. Wenn eine Bedienungsperson im Streb
mit dem Bedienungspult B in Sprechverbindung treten will, legt er hierzu den Sprechschalter
31 um und schaltet hierdurch den Lautsprecher von der Warnleitung 32 auf die Sprechleitung
33. Zur Antwort schaltet die Bedienungsperson am Steuerpult die Sprechleitung 33
auf den Ausgang eines Verstärkers, so daß der Lautsprecher 30 wiederum als
Lautsprecher arbeitet. Es besteht also eine Wechselsprechverbindung, die von der
Bedienungsperson am Steuerpult gesteuert wird.
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Ein Vorteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß sich eine Bedienungsperson
im Streb, nach Umschalten des Schalters 31, freihändig im Wechselsprechverkehr mit
der Person am Steuerpult verständigen kann, und zwar auch aus einiger Entfernung
vom Lautsprecher 30.
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Der Schalter 31 wird zweckmäßig derart als Schlüsselschalter
ausgebildet, daß der Lautsprecher 30 nur mit Hilfe eines Schlüssels mit der Sprechleitung
33 verbunden werden kann und daß es erforderlich ist, vor dem Abziehen dieses Schlüssels
den Schalter 31 in seine ursprüngliche Stellung zurückzuschalten.
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Da die »Und«-Gatter sowohl in den Gruppenschaltvorrichtungen als auch
in den Pfeilerschaltvorrichtungen ständig mit den zugehörigen Batterien verbunden
sind, müssen sie, um ein vorzeitiges Erschöpfen der Batterien zu vermeiden, einen
möglichst niedrigen Leerlaufstrom aufweisen. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß
in den Gattern Siliziumtransistoren verwendet werden. Diese Transistoren haben einen
Leerlaufstrom von nur wenigen Mikroampere.
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Das Steuerpult B kann an Stelle einer Lupe 9 auch eine Mattscheibe
enthalten, auf die die aus Buchstaben und Ziffern bestehenden Informationen projiziert
werden.