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Titel: Anlaßwiederholschaltung für Schubtrieb-Anlasser Die Erfindung
betrifft eine Schaltungsanordnung, die eine automatische Wiederholung des Anlaßvorganges
bei Schubtrieb-Anlassern für den Fall gewährleistet, daß beim ersten Startversuch
das Ritzel des Anlassers nicht in den Zahnkranz des Verbrennungsmotors einspurt.
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Es ist bekannt, daß beim Einspuren von Schubtrieb-Anlassern der Fall
eintreten kann, daß die Zähne von Anlasserritzel und Zahnkranz 'tEck auf Eck" zu
stehen kommen. Das Ritzel kann sich in einem solchen Fall nicht weiterdrehen, und
der Anlasser ist bei dieser sogenannten Blindschaltung sofort auszuschalten, da
sonst die Einzugswicklung des Einrückmagneten thermisch überlastet wird. Der Anlasser
muß danach erneut eingeschaltet werden. In allen FAllen, in denen sine akustische
Überwachung des Anlaßvorganges nicht möglich ist oder bei selbsttatig startenden
Anlagen, ist eine automatische Wiederholung des Anlaßvorganges erforderlich. Mit
Rücksicht auf die Betriebssicherheit sollte - auch bei möglicher akustischer Überwachung-
generell eine solche automatische Anlaßwiederholung erfolgen. Man verwendet hierzu
sogenannte Anlaßwiedernolrelais, die bei einer Blindschaltung den Anlaßvorgang selbsttätig
unterbrechen und wieder einleiten, bis das Ritzel in den Zahnkranz eingespurt ist
Die bekanntenAnlaXwiederholrelais bestehen aus einem oder mehreren elektromagnetischen
Schaltelementen und einem Kondensator, Weiter ist es bekannt, daß durch sogenannte
Anlaßsperrelais das Ingangsetzen des Anlassers bei laufendem Motor oder nach einem
Fehlstart, solange Motor und Anlasser noch nicht vollständig zur Ruhe gekommen sind,
verhindert wird.
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Außerdem wird der Anlasser beim Anspringen des Motors durch das Anlaßsperrelais
automatisch abgeschaltet und ausgespurt.
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Die bekannten Anlaßsperrelais bestenen wiederum aus mehreren elektromagnetischen
Schaltelementen und einem Kondensator.
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Der Nachteil dieser Scnaltungen besteht in der Störanfälligkeit der
kontaktbehafteten Schaltelemente, der Notwendigkeit von Spezialanfertigungen für
die elektromagnetischen Schaltelemente, der Vielzahl der Schaltelemente bei kombinierter
Anlaßwiederholung und Anlaßsperre und schließlich in einem großen Bauvolumen, insbesondere
durch die benötigten Kondensatoren mit hoher Kapazität, die außerhalb der eigentlichen
Geräte untergebracht werden müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatische Anlaßwiederholschaltung
zu finden, die aus in Großserlen hergestellten Bauelementen ohne bewegliche Kontakte
aufgebaut ist und eine kompakte, erschtitterungsunempfindliche Auslegung mit geringem
Bauvolumen ermöglicht. Die Ergänzung mit einer Anlaßsperrschaltung soll ohne wesentlichen
Mehraufwand möglich seine Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als
Schaltglied ein Leistungstransistor verwendet wird, der über einen Transistorverstärker
angesteuert wird und daß an den Eingang des Transistorverstärkers eine Folge von
Rechteckimpulsen gelegt wird, die von einem wiederum mit Transistoren bestückten
Impulsgenerator erzeugt werden, solange das Ritzel nicht in den Zahnkranz eingespurt
ist9 Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert
werden.
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In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig, 1: das Prinzipschaltbild,
Fig. 2s ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Das Prinzipschaltbild nach Fig. 1 erläutert die Wirkungsweise der
erfindungsgemäßen Schaltung. Dabei wird zum besseren Verständnis auch auf die an
sich bekannte Wirkungsweise des Schubtrieb-Anlassers eingegangen. Beim Betätigen
des Anlaßschalters 19 fließt bei zunächst als leitend angenommenen Leistungstransistor
18 ein Strom von der Leitung P des Netzes über die Spule 6 des Hilfsmagnetschalters
sowie über die Haltewicklung 9 des Einrückmagneten 8, über den Leistungstransistor
18 und den Anlaßschalter 19 zur Leitung N des Netzes. Infolge des Stromes durch
die Spule 6 wird der Kontakt 7 des Hilfsmagnetschalters geschlossen, und es fließt
ein Strom von der Leitung P des Netzes über den Anker 3 des Anlassers, die Nebenschlußerregerwicklung
4 des Anlassers, die Reihenschlußerregerwicklung 5 des Anlassers, den Kontakt 7
des Hilfsmagnetschalters und die Einzugswicklung 10 des Einrückmagneten 8 zur Leitung
N des Netzes. Dadurch schiebt der Einrückmagnet bei mit mäßiger Drehzahl laufendem
Anlasser das Ritzel 2 gegen den Zahnkranz 1 und spurt dieselben im Normalfall ein.
Ist das Einspuren erfolgt, so wird der Kontakt 11 der Einrückmagneten geschlossen,
der Anlasser liegt direkt am Netz und beginnt sich mit voller Drehzahl zu drehen.
Bei einer Blindschaltung wird das Ritzel 2 dagegen nicht in den Zahnkranz 1 eingespurt,
und der Kontakt 11 des Einrückmagneten wird nicht geschlossen. Uber diesem Kontakt
steht dann eine Spannung zur Verfügung, die gegenüber der Netzspannung nur unwesentlich
vermindert ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Spannung dem Eingang eines Rechteckimpulsgenerators
14 zugeführt, der an seinem Ausgang eine Folge von Rechteckimpulsen erzeugt, solange
die Eingangsspannung anliegt.
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Dabei ist es wesentlich, daß zum Beginn des Anlaßvorganges die Ausgangsspannung
des Impulsgenerators Null ist, daß der Impulszyklus also mit der Ausgangsspannungslücke
beginnt.
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Das Ausgangssignal des Impulsgenerators 14 wird über eine Entkopplungsdiode
16 einem Leistungsverstärker mit Negation 17 zugeführt. Solange keine Eingangsspannung
am Verstärker vorhanden ist, ist die volle Ausgangsspannung vorhanden und damit
der Leistungstransistor 18 leitende Liegt eine Eingangs spannung am Verstärker 17
an, so wird dagegen die Ausgangsspannung zu Null und der Leistungstransistor 18
gesperrt.
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Damit wird der Stromfluß durch die Haltewicklung 9 des Einrückmagneten
8 und durch die Spule des Hilfsmagnetschalters 6 unterbrochen, der Kontakt 7 des
Hilfsmagnetschalters öffnet sich und unterbricht damit auch den Strom durch die
Einzugswicklung 10 des Einrückmagneten 8. Durch Federkraft wird nunmehr das Ritzel
2 wieder zurückgeschoben.
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Man erkennt, daß durch die vom Rechteckimpulsgenerator 14 erzeugte
Impulsfolge ein intermittierendes Ein- und Ausschalten des Anlassers erfolgt, solange
über dem Kontakt 11 eine Spannung vorhanden ist, d.h. solange das Ritzel nicht eingespurt
ist. Voraussetzung dabei ist, daß der Anlaß schalter 19 geschlossen gehalten wird0
Sobald der Verbrennungsmotor angesprungen ist und eine bestimmte Mindestdrehzahl
erreicht hat, liefert die Drehstromlichtmaschine 12 eine Spannung, die über die
Gleichrichterbrücke 13 gleichgerichtet wird. Verbindet man die negative Klemme des
Gleichrichters mit dem Leiter N des Netzes und führt die positive Klemme über eine
Entkopplungsdiode 15 dem Eingang de s des Leistungsverstärkers 17 zu, so wird der
Leistungstransistor 18 unabhängig von der Anlaßwiederholschaltung gesperrt, sobald
der Verbrennungsmotor eine bestimmte Drehzahl überschreitet. Damit wird das Anlassen
bei laufendem Motor verhindert bzw. der Anlasser
nach erfolgtem
Anspringen auch dann abgeschaltet und ausgespurt, wenn der Anlaßschalter 19 noch
geschlossen gehalten wird.
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Rechteckimpulsgenerator und Leistungsverstärker sind mit Transistoren
bestückt und damit ohne bewegliche Kontakte bzw. Verschleißteile ausgeführt. Die
Ein- und Ausschaltzeit der Anlaßwiederholschaltung läßt sich im Prinzip stufenlos
einstellen Alle Bauelemente des Rechteckimpulsgenerators und Leistungsverstärkers
sowie der Leistungstransistor lassen sich gemeinsam in einem relativ kleinen Gerät
anordnen und mit einer geeigneten Vergußmasse gegen Erschütterungen, Verschmutzung
und Korrosion schützen4 An einem Ausführungsbeispiel wird die Realisierung der erfindungsgemäßen
Schaltung dargestellt, In Fig. 2 sind der Anlasser mit den Positionen 1 bis 11,
die Lichtmaschine mit Gleichrichter 12, 13, der Leistungstransistor 18 und der Anlaßschalter
19 gleichbedeutend wie in Fig. 1 dargestellt.
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Der Rechteckimpulsgenerator besteht aus den Bauelementen 20 bis 37
und arbeitet wie folgt: Über den Widerstand 20 und die Zenerdiode 21 wird eine stabilisierte
Spannung erzeugt, von der über einen Widerstand 22 und einen Transistor 23 ein Kondensator
24 aufgeladen wird0 Die Kondensator spannung liegt über eine Entkopplungsdiode 27
und einen Begrenzungs widerstand 28 am Eingang eines aus den Widerständen 30, 33,
34, 35 und 37, dem Kondensator 32 und den Transistoren 31 und 36 bestenenden Schmitt-Triggers,
dessen Wirkungsweise als bekannt vorausgesetzt wird, Die Ausgangsspannung des Schmitt-Triggers
ist zunächst gering und entspricht dem Spannungsabfall über dem Widerstand 34. Wenn
die Spannung am Kondensator 24 die Ansprechspannung des Schmitt-Triggers erreicht,
kippt dieser in seine andere Lage, und die Ausgangsspannung entspricht näherungsweise
der stabilisierten Spannung
über der Zenerdiode 21 Der Transistor
23 wird nunmehr gesperrt, und der Kondensator 24 entlädt sich über den Widerstand
29. Wenn die Kondensatorspannung auf die untere Ansprechschwelle des Schmitt-Triggers
abgeklungen ist, kippt dieser in seine Ausgangslage zurück, und der gesamte Vorgang
beginnt von vorn. Der Leistungsverstärker besteht aus den Bauelementen 38 bis 51
und arbeitet wie folgt: Die Ausgangsspannung des Schmitt-Triggers liegt über die
Zenerdiode 38, die Entkopplungsdiode 39 und den Begrenzungswider stand 43 an der
Basis des Eingangstransistors 45.
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Wenn die Ausgangsspannung des Impulsgenerators hoch ist, leitet der
Transistor 45, wodurch die Transistoren 23 und 50 gesperrt werden. An der Basis
des Leistungstransistors 18 liegt über den Widerstand 51 das Nullpotential, so daß
der Leistungstransistor 18 gesperrt ist. Wenn dagegen die Ausgangsspannung des Impulsgenerators
niedrig ist, sperrt der Transistor 45, wodurch über die Widerstände 44, 25 und 47
sowie über die Entkopplungsdiode 46 und 26 die Transistoren 23 und 50 mit Basisstrom
versorgt werden und damit leitend werden. Über den Widerstand 49 und den Transistor
50 wird nun der Leistungstransistor 18 mit Baisstrom versorgt und damit in den leitenden
Zustand gebracht. Über die Entkopplungsdiode 40, den Widerstand 41 und den Kondensator
42 wird die Tachomaschinenspannung dem Eingang des Leistungsverstärkers zugeführt.
Die Diode 48 verhindert das Auftreten schädlicher Überspannungen am Leistungstransistor
18 infolge der Induktivität der Spule 6 und der Haltewicklung 9 bei Schaltvorgängen.
Die Realisierung des Rechteckimpulsgenerators und des Leistungsverstärkera kann
auch durch andere Schaltungen erfolgen. Beispielsweise kann als Rechteckimpulsgenerator
ein astabiler Multivibrator mit definierter Anfangslage verwendet werden. Der Leistungsverstärker
kann mehr oder weniger Verstärkerstufen aufweisen und sowohl mit
als
auch ohne Negation arbeiten. Die Einkopplung der Lichtmaschinenspannung kann entweder
ganz entfallen oder auf beliebig andere Weise erfolgen, z.B. auch bei Zwischenschaltung
eines Schwellwertschalters. Anstelle mit diskreten Bauelementen kann die Schaltung
auch mit integrierten Schaltkreisen aufgebaut werden.