8ohaltunt;eanordnungr zu. Steuern mehrerer
mit Qleiohstrom betriebener )lodellfahrzeuße
Die Erfindung betrifft eine Sohashngsanordnung zum Steuern rneh# rerer
mit Gleichstrom betriebener Modellfahrzeuge, innbesondere Modelleisenbahnen,
Ober ein Doppelleitersfetesr, bei der die
Energie durch WeohielötrO7e
übertragen und Ober Siebglieder mit
nachfolgender Gleiohriohtur3 auf
die einzelnen Verbraucher verteilt wird. Eine derartige Sohaltungssnoränung
ist s.H. tUr den
Betrieb von Modelleisenbahnen geeignet,
bei dem auf einem Schie# nensyatem zwei oder mehrere Zuge hinsichtlich
ihrer 0eshhwlndlgkeit sowie der Vorwärts- und RUokwärtsfahrt unabhägig voneinander
laufen sollen. 8s ist aus der deutaohen P4tentsohrift 969 0T8 mehrere voneinander
unabhängige Sigrale Uber eia Doppelieitersfstw dadurch zu Obertragen, dai
veraohiedene Trägerfrequenzen mit den
Signalspannungen moduliert werden und
da! mit Hilfe von Prequensweichen diese Signale verschieden= Verbrauchern zugeleitet
wer-
den. Es liegt daher' nahe, auch iUr den Betrieb von mehreren
No# dellbahneh auf eines Sohienensyatem in ähnlicher Weise die Energie
als Wechselleistung au übertragen und auf die einzelnen Lokomotiven
als Verbraucher faber trequenzabhingige WideraUnde bzw. 8iebsohaltungen zu
verteilen.
DegenUber der bekannten Mehrfachausnutzung
von Doppelleitungen mit verschiedenen Trägertrequenzen besteht jedoch
hinsichtlich den Betriebes von mehreren Modellbahnen auf eines
Schienensystem ein wesentlicher Unterschied, der eine analoge Anwendung
des
bekannten Trägerfrequenzbetriebes nicht ohne weiteres gestattet.
Heim
Betrieb von mehreren Zügen in einem Schienensystem Interes-
siert
der ernte Zug hinsichtlich der Erfindung nicht, da die
Lokomotive
als Verbraucher in der üblichen Weise mit OleIchepasnung
betrieben werden kann, wobei die Größe der Spannung
die
Geschwindigkeit und ihre Polarität die Fahrtrichtung bestimmen.
Pur eine weitere Lokomotive, die auf dem gleichen Schienensystem
unabhängig von-der ernten Lokomotive hinsichtlich ihrer Oeschwindigkeit
sowie der Vorwärts- und RUekwärtmfahrt laufen soll, müasen
!Ur Vorwärts- und RVokwärtsfahrt je ein Wechselstrom untersohiedliaher Frequenz
an das Sohimennetz angelegt werden.
Hei der Trägerfrequenstelephonie ist jeder Frequenz ein
anderer
Verbraucher zugeordnet. Zum Unterschied dazu ist
in Falle der
Ibdellbahnen jedoch an je zwei Wechselströme,
die zwei Träger-
trequenaen entsprechen würden, der gleiche Verbraucher angesohloa-
sen. Der durch Gleiohriohtung den Wechselstromes einer7requenz
gewonnene Strom soll diesen in der einen Richtung (Yorwgrtsfährt)
durchfliegen und der aus dem anderen Wechselstrom resultierende
0leibhatrom in der Qezenriahtung (RUokwärtsfahrt).
Die Schwierigkeiten, die dabei auttreten, werden anhand
der
11i6. i und 2 in der Zeichnung deutlich. tig. 1 zeigt eine
be-
iCannte 8obaltungesnor! nag,- bei der ein Verbraucher 1t
Uber einen
8erienresonanzkreia IOC als prequenzweiche mit Hilfe
einer Binweggleichrichteranordnung einen Gleichstrom erhält. Aus Fig.
2 ist ersichtlich, daü es nicht möglich ist, zwei
Schal-
tungen nach Pig. 1 einfach zu kombinieren, wenn
die aus den bei-
den durch die Prequenzweiohen L,C1 und "2C2
ausgesiebten Wechselströme und Uber die Dioden D1 und Da gewonnenen
Gleichströme den Verbraucher, lm vorliegenden Falle einen Gleichstrommotor
H, entgegengesetzt durchlaufen sollen.
Es schließt nämlich
jeweils die eine der beiden Dioden die Uber die andere Diode erzeugte
Gleichspannung kurz. Damit bleibt aber
der Verbraucher nahezu stromlos.
Die gleichen Schwierigkeiten ergeben sich auch, wenn man Doppelweg-Gleichrichteranordnungen
bzw. Brückengleichrichter in Verbindung mit den benötigten
Serienresonanzkreisen verwendet. Ferner ist es aus der DAS-1 075 030 bekannt,
zur Energieübertragung einen Gleich- oder Wechselstrom und zur Steuerung
eine der Betriebsspannung überlagerte Mbdulationsfrequenz zu verwenden.8ocontent; arrangementr to. Controlling a plurality of driven with Qleiohstrom) lodellfahrzeuße The invention relates to a Sohashngsanordnung for controlling rneh # of exemplary and direct current model vehicles, innbesondere model railways, Upper a Doppelleitersfetesr, wherein the energy transferred by WeohielötrO7e and upper screening members is distributed with subsequent Gleiohriohtur3 to the individual consumers. Such a maintenance system is suitable for the operation of model railways in which two or more trains are to run independently of one another with regard to their swiveling and forward and reverse travel on a rail system. 8s, several independent signals are to be transmitted from the German P4tentsohrift 969 0T8 via a double conductor, so that different carrier frequencies are modulated with the signal voltages and there! using Prequensweichen these signals differ = consumers supplied advertising to. It is therefore 'close, even IUR the operation of several No # dellbahneh on a Sohienensyatem similarly transfer the energy than AC power au and to the individual locomotives as consumers faber trequenzabhingige WideraUnde or 8iebsohaltungen distribute. However, Degen Uber the known multiple use of double-circuit lines with different Trägertrequenzen is imposed on the operation of a plurality of model trains on a track system is an essential difference which does not allow an analogous application of the known carrier frequency operation readily. Home operation of a plurality of trains in a rail system interests no harvest Siert the train with respect to the invention, since the engine can be operated as a consumer in the usual way with OleIchepasnung, wherein the magnitude of the voltage determining the direction and the speed of its polarity. Pur another locomotive that reap locomotive to run their Oeschwindigkeit and the forward and RUekwärtmfahrt terms independently on the same rail system of von, müasen! Ur forward and RVokwärtsfahrt ever an AC untersohiedliaher frequency applied to the Sohimennetz. With carrier frequency telephony, each frequency is different
Assigned to consumers. In contrast to this, in the case of the
I b dellbahnen, however, to two alternating currents each, the two carrier
would correspond to the same consumer
sen. The Gleiohriohtung the alternating current of a 7 frequency
generated electricity should flow in one direction (Yorwgrtsfahrt)
fly through and the resulting from the other alternating current
0leibhatrom in the quarter direction (reverse travel).
The difficulties that arise are based on the
11i6. i and 2 clearly in the drawing. tig. 1 shows a loading
iCanned 8obaltungesnor! nag, - with a consumer 1t over a
8erienresonanzkreia IOC as a pre-frequency filter receives a direct current with the help of a bin-wave rectifier arrangement. From Fig. 2 it can be seen, it is not possible DAT is, two formwork obligations to Pig. 1 easy to combine when the diodes D1 and Da obtained DC currents to the consumer, In the present case are to undergo a DC motor H, opposite from the examples by the Prequenzweiohen L, C1, and "2C2 screened alternating currents and overnight. It includes namely respectively one of the two diodes About the other diode DC voltage generated short. but that the consumer remains virtually without power. the same problems also arise when using full-wave rectifier arrangements or bridge rectifier in conjunction with the required series resonant circuits. it is also from the DAS-1 075 030 known to use a direct or alternating current for energy transmission and to use a modulation frequency superimposed on the operating voltage for control.
Die tlodulationsfrequenz liefert eine Signalspannung
zum Steuern
von Kontaktgebern, Schrittschaltwerken und ähnlichem.
Es ist bei
dieacr@Betriebaweise also erforderlich, zwei sehr
unterschiedliche Spannungen $u erzeugen, was zwei Generatoren erfordert.
Die Erfindung gibt deMegenMber nun Schaltungsanordnungen
an, mit
deren Hilfe es möglich ist, die aus den beiden Wechselströmen
Uber
verschiedene Siebglieder und Gleiohriehter
erhaltenen GleiehstrOme entgegengesetzter Polarität dem Verbraucher
zuzufUhren. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, da8 Jedem Verbraucher
zwei Siebglieder zugeordnet sind und die beiden nachfolgenden Gleichriahteranordnungen
Gleichströme entgegengesetzter Polarität
liefern, die über zwei an dem
Verbraucher miteinander verbundene Stromkreise wechselweise dem
Verbraucher zugeführt werden, und
daß in jedem der beiden
Stromkreise Transistoren als Schalter liegen, die Uber Vorwiderstände
von der an der Gleiehriohtersahaltung entstehenden Spannung
so gesteuert werden, daß weoheelweise der eine Stromkreis aufgetrennt
ist, wenn der andere Stromkreis Strom führt.
Zwar
ist aus "Elektronik", 19629 Seiten 173 bin 176 bekannt, beim Betrieb
von Modelleisenbahnen eine modulierte Speisespannung zu verwenden.
Die hierbei als Schalter verwendeten Transistoren verfolgen jedoch einen
völlig andersartigen Zweck als die Tranelstoren der Erfindung.
Das Problem der Erfindung liegt bei der
bekannten Anordnung
nicht vor, da es sieh um einen modulierten Betriebsstrom handelt,
während nach der Erfindung die Energie-Ubertra.ung und die
Steuerung durch eine in ihrer Frequenz veränderbare Spannung erreicht
werden.
Die weiteren Vorteile und Merkmale der Erfindung
werden im fol-
genden anhand der Fig. 3 bin 5 der Zeichnung
näher erläutert.
Fig. 3 und 4 zeigen Schaltungsanordnungen nach
der Erfindung für Einweg-Gleichrichtung und
Fis.
5 zeigt eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung fUr BrUekengleichrichtung.
In Fig. 3 werden die beiden Wechselströme durch die Serienresonanzkreise
Lici und L2C2 ausgesiebt und durch die beiden
Dioden D1 und
D2, die entgegengesetzt geschaltet sind, in zwei
Gleichströme
entgegengesetzter Polarität gleichgerichtet. In beiden Gleichstromkreisen
liegen zwei Transistoren T1 und T1@, die einander komplementär
sind. Der Transistor T1 hat npn-Leitfähigkeit und der Transistor T2t
hat pnp-Leitfähigkeit. Beide Transistoren sind in den jeweiligen
Stromkreis so eingeschaltet, daß die Euitter-Kollektorstreoke
zwischen dem einen Pol den
Verbrauchern M liegt, wobei beide Transistoren
kollektoraeitig mit dem Verbraucher M verbunden sind. Die Basis
jeden der Transistoren ist Uber einen Vorwiderstand Ei bzw.
R2 gereinsaaa mit
dem anderen Pol der jeweiligen Diode und
dem anderen Pol des
Verbrauchers M an Masse gelegt. Durch
diese Anordnung der Transistoren und der Dioden wird
erreicht, daB Hanisgrom nur in dem Transistor fliegt, der den erwUnsohtea
Gleichstromweg sohlieit, während gleichzeitig der andere Transistor eine
Iasisvorapannung in 8perriohtung erhält. Es ist also nur der jeweils
benutzte Gleichstromkreis geschlossen, während der nicht benutzte aufgetrennt
ist.
In Pia. ist eine ähnliche Sohaltungeanordnung ttfr Einweggleiohriohtung
anZ-eäeben, bei der zwei gleichartige Transistoren Ti und T2, z.8.
mit pnp-LeitfWgkeit, verwendet werden. Die beiden Dioden D1 und D2
sind in dieses Halle gleichsinnig gepolt.
Die xollcktor-Enitter-Strecke
jedes der Transistoren liegt-parallel zu der dazugehörigen Diodenztrecke.
Die Kollektoren beider Transistoren sind mit entje-ensesetzten
Polen des Verbrauchers M ver-
bunden. Die Basis des einen
Transistors T1 bzw. T2 liegt Uber einen Vorwiderstand R1 bzw. R2 gemeinsam
mit dem Kollektor den
anderen Transistors T2 bzw.
T1 an einem Pol den-Verbrauchers H. Durch diese Schaltun.- ist daß
Gleichströme entgegengesetzter Polarität dera Verbraucher zugeleitet
werden und
Jeweils der Stromkreis, der gerade nicht von
Strom durchflossen wird, durch eine geeignete Vorapannung den betreffenden
Transistors geöffnet ist.
Pig. 5 zeigt eine Schaltungsanordnung nach
der Erfindung, bei
der der Gleichstrom durch BrUckengleichrichter
erhalten wird.
Die beiden Wechselströme werden wieder Uber
die beiden Serien. resonanzkreise L1 C1 und L2C2 erhalten und in den
beiden GleichrichteranordnunSen 01 und 02 gleichgerichtet. Bei einer
BrUckenglelohrichtung ist es notwendig, Jeden der beiden Gleichstrom-
kreise
zweimal aufzutrennen, und zwar einmal vor und einmal hin-
ter
dem Verbraucher. Das kann durch eine Brückenschaltung von
vier
Transistoren erreicht Herden, die paarweise komplementUr
aus-
gebildet :eind, also entgegengesetzte Polarität besitzen.
Dadurch wird eine gegenseitige Beeinflussung der beiden Sleichrichterschaltungen
ausgeschlossen. Die Fmitter der beiden komplementären Transistorpaare
T1 und T18 bzn. T2Iund T2 sind mit zwei entgegenZesetzten Polen der
zugehdrigen Gleiehriehtersahaltung verbunden. Die Kollektoren jedes Transistors
sind mit den Verbraucher M verbunden, und zwar derart, daß
die Kollektoren der
zusammengehörigen beiden
komplementären Transistoren T1, T1, bsw. 1'21, T2 eines Paares an verschiedenen
Polen des Verbrauchern M liegen, so daß die Kollektoren der nicht
zusammengehörigen komplementären Transistoren T", T28 bzw. T19, T2 an einer
Pol des Ver-
brauchers M liegen. Die beiden zusamengehörigen
komplementären Transistoren T1, Til bzW. T2$, T2 werden jeweils Uber einen
ge-
meinsamen Basiavorwiderstand-Ri bzw. R2 verbunden und durch
die-
sen geöffnet oder gesperrt. Sie werden also von dem gleichen
Steuerstrom durchtlossen. Bei der Verwendung von mehr als zwei rokowtiven
mß jeder wei-
teren Lokomotive eine de! in hig. 3
bis 5 dargestellten Schal.
tungen mit je zwei Weohseletröwen
zugeordnet werden. Auf diese
Weise ist es möglich, beliebig
triele voneinander unabhängige Verbraucher zu steuern. Die Erfindung
ist selbstverständlich nicht
auf die Anwendung von Modelleisenbahnen
beschränkt, sondern 1X8t sich in ähnlicher Weise bei ähnlichen Problemen
einsetzen. GegenUber den bekannten Anordnungen hat die Erfindung
den Vor. teil, daß nur eine Spannung benötigt wird,
durch die sowohl die
Energie Ubertragen als auch die Steuerung
erreicht wird. Ba ist lediglich erforderlich, die Frequenz einer Spannung
au verschieben. The modulation frequency supplies a signal voltage for controlling contactors, stepping mechanisms and the like. With the acr @ mode of operation it is necessary to generate two very different voltages $ u, which requires two generators. The invention is now deMegenMber circuitry on, by means of which it is possible zuzufUhren the GleiehstrOme obtained from the two alternating currents Uber various screen members and Gleiohriehter opposite polarity to the consumer. According to the invention , this is achieved in that two filter elements are assigned to each consumer and the two subsequent rectifier arrangements deliver direct currents of opposite polarity , which are alternately supplied to the consumer via two circuits connected to the consumer , and that there are transistors as switches in each of the two circuits , the resistors are controlled by the voltage generated at the slide terminal so that one circuit is disconnected whenever the other circuit is carrying current. Although from "Electronics", pages 173 19629 176 am known to use a modulated supply voltage during operation of model trains. The transistors used here as switches , however, have a completely different purpose than the Tranelstoren of the invention. The problem of the invention does not exist with the known arrangement, since it is a modulated operating current, whereas according to the invention the energy transmission and the control are achieved by a voltage which can be varied in its frequency. The further advantages and features of the invention are folic constricting reference to FIG. 3 am 5 of the drawing explained in more detail. 3 and 4 show circuit arrangements according to the invention for one-way rectification and Fis. 5 shows a circuit arrangement according to the invention for bridge rectification. In FIG. 3, the two alternating currents are filtered out by the series resonance circuits Lici and L2C2 and rectified into two direct currents of opposite polarity by the two diodes D1 and D2, which are connected in opposition. Two transistors T1 and T1 @, which are complementary to one another, are located in both DC circuits. The transistor T1 has npn conductivity and the transistor T2t has pnp conductivity. Both transistors are turned on in the circuit so that the Euitter-Kollektorstreoke lies between the one pole consumers M, both transistors are connected to the load M kollektoraeitig. The base of each of the transistors is connected to the other pole of the respective diode and the other pole of the consumer M to ground via a series resistor Ei or R2. By this arrangement of the transistors and the diode is achieved DAB Hanisgrom flies only in the transistor, the sohlieit while the other transistor receives the DC path erwUnsohtea a Iasisvorapannung in 8perriohtung. So only the DC circuit that is used is closed, while the one that is not used is disconnected. In Pia. is a similar so-holding arrangement ttfr Einweggleiohriohtung anZ-eäeben, in which two transistors of the same type Ti and T2, z.8. with pnp conductivity. The two diodes D1 and D2 are polarized in the same direction in this hall. The xollcktor-enitter path of each of the transistors is parallel to the associated diode path. The collectors of both transistors are connected with the consumer M comparable entje-ensesetzten Poland. The base of one transistor T1 or T2 is connected to a pole of the consumer H via a series resistor R1 or R2 together with the collector of the other transistor T2 or T1. This circuit means that direct currents of opposite polarity are fed to the consumer is opened by a suitable Vorapannung the transistor concerned, and each of the circuit which is not being flowed through by current. Pig. 5 shows a circuit arrangement according to the invention, in which the direct current is obtained by bridge rectifiers . The two alternating currents are again over the two series. resonance circuits L1 C1 and L2C2 received and rectified in the two rectifier arrangements 01 and 02 . In a BrUckenglelohrichtung it is necessary, circles separating each of the two DC twice, once before and once be- hind the consumer. This can by a bridge circuit of four transistors achieved flocks formed in pairs komplementUr Removing: eind, that have opposite polarity. This prevents the two rectifier circuits from influencing one another. The Fmitter of the two complementary transistor pairs T1 and T18 bzn. T2I and T2 are connected to two opposite poles of the associated equatorial posture . The collectors of each transistor are connected to the consumer M in such a manner that the collectors of the associated two complementary transistors T1, T1 bsw. 1'21, T2 of a pair are connected to different poles of the consumer M , so that the collectors of the complementary transistors T ″, T28 and T19, T2 which do not belong together are connected to one pole of the consumer M. The two complementary transistors T1, which belong together til or T2 $, T2 are respectively a Uber the common Basiavorwiderstand-Ri or R2 is connected and opened by DIE sen or blocked. They are thus durchtlossen by the same control current. When using more than two rokowtiven MSS everyone knows - direct locomotive a de in hig 3 shown to 5 shawl obligations with two Weohseletröwen be assigned in this way it is possible to arbitrarily Triele each other to control independent consumer the invention is of course not limited to the application of model trains,!.... but 1X8t be used in a similar manner with similar problems. opposite the known arrangements, the invention has the pros. part that only one clamping tion is required , through which both the energy transfer and the control is achieved . Ba is only required to shift the frequency of a voltage au .
Damit erreicht man zwei verschiedene Steuerungsmöglichkeiten.
Wenn die Spannung eine der Resonanzfrequenz den Resonanzkreises
fUr VorwUrtsbetrieb entsprechende Frequenz hat, wird die Vorwärt$richtung
eingestellt, ebenso bei entsprechender Frequenzgleiehhelt die Mokwärtsriehtung.-Ferner
kann auch in beiden Riehtunaen die Geschwindigkeit eingestellt werden, wenn
die Frequenz kontinuierlich von einer der Resonanzstellen entfernt
wird, so daß weniger Energie zu den lbtoren gelangt.This gives you two different control options. When the voltage of one of the resonant frequency of the resonant circuit for VorwUrtsbetrieb corresponding frequency has the Vorwärt $ is the direction adjusted, as with a corresponding Frequenzgleiehhelt the Mokwärtsriehtung.-Further, the speed can be adjusted in both Riehtunaen when the frequency is continuously removed from one of the resonance points so that less energy reaches the doors.