DE2520609A1 - Anordnung zur verbesserung des fahrverhaltens von gleichstrombetriebenen spielfahrzeugen - Google Patents

Anordnung zur verbesserung des fahrverhaltens von gleichstrombetriebenen spielfahrzeugen

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DE2520609A1
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    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63HTOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H19/00Model railways
    • A63H19/24Electric toy railways; Systems therefor

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Description

  • "Anordnung zur Verbesserung des Fahrverhaltens von gleichstrombetriebenen Spielfahrzeugen" Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Verbesserung der Langsamfahreigenschaften von gleicnstrombetriebenen Spielfahrzeugen, insbesondere elektrischen Modelleisenbahnen, bei der die Kurvenform der Betriebsspannung von einer Halbwellenform im Anfahrbereich allmählich in eine vollwellenähnliche Kurvenform für max. Geschwindigkeit übergeht.
  • Beim Betrieb von Spielzeugmotoren mit der bekannten Voliwellenspannung handelsüblicher Gleichstrom-Fahrpulte treten oftmals Schwierigkeiten dadurch auf, daß das Anfahren und Abbremsen der Fahrzeuge ruckartig erfolgt. Die Ursache hierfür liegt teilweise in der bekannten Tatsache, daß die beim Anfahren zu überwindenden Haftreibungen höher sind als die Gleitreibungen, teilweise aber auch in der schlechten Drehmomentkennlinie der meisten Spielzeugmotoren, die durch deren geringe Ankerpolzahl bedingt ist. Die zum Anfahren benötigte Spannung ist deshalb so -hoch, daß das Triebfahrzeug nach dem Anrucken sofort in eine relativ hohe Fahrgeschwindigkeit übergeht, was gerade für den Rangierbetrieb sehr unerwünscht ist.
  • Die einfachste Abhilfe erfolgt hier durch den Ubergang vom Vollwellenbetrieb auf den Halbwellenbetrieb, d.h. die Gleichspannung wird aus der dem Fahrpulttrafo entnommenen Wechselspannung nicht wie üblich mit einem Brückengleichrichter, sondern mit einem Einweggleichrichter erzeugt.
  • Dieser und ähnliche Versuche zielen darauf ab, dem Motor eine zum Anfahren ausreichend hohe Spitzenspannung zu geben, den arithmetischen Mittelwert dieser Spannung aber so klein zu halten, daß die Geschwindigkeit des Fahrzeuges gering bleibt.
  • Der Motor wird hierbei sozusagen immer nur kurz angestoßen.
  • Anderseits wird aber durch den genannten Halbwellenbetrieb bei voller Geschwindigkeit der Fahrzeuge eine für den Motor ungünstig hohe Spitzenspannung erreicht. Man strebt daher für maximale Geschwindigkeit eine möglichst gleichmäßige Kurvenform an, wie sie zum Beispiel bei der bekannten Vollwellenspannung auf einfache Weise erreicht wird.
  • Es fehlte daher in der Vergangenheit nicht an Versuchen, Fahrpulte zu bauen, die im Anfahrbereich den Halbwellenbetrieb aufweisen, deren Kurvenform jedoch mit steigender Ausgangsspannung allmählich in eine Vollwellenspannung übergeht.
  • Bekannt geworden ist eine einfache Lösung, bei der eine der 4 Dioden eines Brückengleichrichters über einen Hochlast-Drehwiderstand angeschlossen wird (Modellbahn-EleXropraxis, 5.89; Bd. 5 der "Kleinen Modellbahn-Reihe", Blba-Verlag, DUsseldorf). Beim Verringern des eingestellten Widerstandswertes geht die Kurvenform damit vom Halbwellen- auf den Vollwellenbetrieb Ueber. Schwierigkeiten bereitet hier die mechanische Kopplung mit dem zur Spannungsregelung erforderlichen Hauptdrehwiderstand oder dem Schleifer des Regeltranstprmators.
  • Weiterhin wurde durch DBP........ (Offenlegungsschrift 2.306.603) eine Anordnung bekannt, bei der in der Ausgangsleitung des Fahrpultes ein elektronisches Bauelement eingefugt ist, dessen Steuerelektrode nach Maßgabe eines veränderbaren Spannungsteilers bei kleinen Fahrspannungen mit Halbwellen und bei größeren Fahrspannungen im allmählichen Ubergang durch Vollrellen gespeist wird.
  • Bei aller Vollkommenheit dieser elektronischen Schaltung ist der Aufwand an elektronischen Bauteilen, vor allem mit den dazugehörigen Schutz- und Kühlvorrichtungen' nicht unerheblich.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Verbesserung der Langsamfahreigenschaften von gleichstrombetriebenen Spiel fahrzeugen, insbesondere elektrischen Modelleisenbahnen, zu finden, bei der durch Verwendung einfacher Mittel die Kurvenform der Betriebsspannung von einer Halbwellenform im Anfahrbereich allmählich in eine vollwellenähnliche Kurvenform für maximale Geschwindigkeit übergeht und bei der zugleich die Nachteile der oben genannten Systeme vermieden werden.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der in bekannter Weise über Netztransformator und Gleichrichter erzeugten Vollwellenspannung über einen Einweggleichrichter eine netzfrequente Zusatzspannung überlagert wird. Dadurch wird bei niedrig eingestellter Vollwellenspannung (Langsamfahrt)die Kurvenform der Ausgangsspannung praktisch allein von den Halbwellen der Zusatzspannung bestimmt, während beim weiteren Aufdrehen (Schnellfahrt) lediglich eine um einige Volt unterschiedliche Spitzenhöhe der aufeinanderfolgenden Halbwellen der Vollwellenspannung entsteht. Dieser Spannungsverlauf hat infolge der nur geringfügigen Abweichung praktisch keine Nachteile gegenüber der herkömmlichen Vollwellenkurvenform.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Zusatzspannung durch eine von der Hauptwicklung isolierte Zusatzwicklung des Fahrpulttransformators erzeugt wird und daß die Einweggleichrichtung durch Serienschaltung dieser Zusatzwicklung mit dem Gleichstromkreis des Fahrpultes von den bereits vorhandenen Dioden des Brückengleichrichters mit übernommen wird. Hierdurch wird es möglich, ein herkömmliches Gleichstromfahrpult nur durch Aufbringen einer kleinen Zusatzwicklung unter Beibehaltung aller sonstigen technischen Einrichtungen (Schleiferabgriff, Brückengleichrichter, Fahrtri^htungsumschalter usw.) mit geringstem Aufwand auf den Stand moderner Elektronikfahrpulte zu bringen.
  • Eine andere Lösung sieht erfindungsgemäß vor, daß die Zusatzspannung durch eine von der Hauptwicklung nicht isolierte Zusatzwicklung des Fahrpulttransformators erzeugt wird und daß die Einweggleichrichtung dadurch erfolgt, daß von dem Ende der Hauptwicklung, welches mit der Zusatzwicklung verbunden ist, eine der Dioden des bereits vorhandenen Brückengleichrichters entfernt wird und an das freie Ende der Zusatzwicklung geschaltet wird. Diese Schaltung wird mit Vorteil dort angewendet, wo ein Eingriff in den Brückengleichrichter möglich ist, z.B. bei Verwendung von 4 Einzeldioden. Die Zusatzwicklung kann hier auf besonders einfache Weise über die Hauptwicklung hinaus in Form eines Autotransformators weitergewickelt werden.
  • In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist auch vorgesehen, daß die Zusatzspannung durch einen außerhalb des Fahrpultes befindlichen Zusatztransformator erzeugt wird, dessen Primärseite mit dem üblicherweise vorhandenen Wechselstromausgang des Fahrpultes verbunden ist und daß die Einweggleichrichtung dieser Zusatzspannung durch Serienschaltung der Sekundärwicklung des Zusatztransformators in den Gleichstromkreis des Fahrpultes von den im Fahrpult vorhandenen Dioden des Brückengleichrichters mit übernommen wird. Jedes handelsübliche Gleichstromfahrpult kann hiermit ohne irgendwelchen Eingriff in das Fahrpult selbst und ohne zusätzliche Netzzuleitung durch einfaches Zwischenschalten dieses Zusatztransformators auf den fahrtechnischen Komfort moderner Elektronikfahrpulte gebracht werden.
  • Die Erfindung soll anhand einiger Ausführungsbeispiele und Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen: Fig. 1 die Schaltung eines handelsüblichen Gleichstromfahrpultes; Fig. 2 den prinzipiellen Kurvenverlauf der Ausgangsspannung der erfindungsgemäßen Anordnung a) beim Anfahren und bei extremer Langsamfahrt b) bei mittlerer Geschwindigkeit c) bei maximaler Geschwindigkeit; Fig. 3 das Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung; Fig. 4 die Schaltung bei Verwendung einer von der Hauptwicklung isolierten Zusatzwicklung auf dem Fahrpulttransformator; Fig. 5 die Schaltung bei Verwendung einer von der Hauptwicklung nicht isolierten Zusatzwicklung auf dem Fahrpulttransformator; Fig. 6 den Anschluß eines außerhalb des Fahrpultes angeordneten Zusatztransformators.
  • Bei den Figuren 3, 4 und 5 wurde aus Gründen der Ubersichtlichkeit auf die Darstellung des Fahrtrichtungsumschalters und der für den Wechselspannungsausgang des Fahrpultes benötigten Wicklung verzichtet.
  • Wie in Fig. 1 gezeigt, wird von der sekundärseitigen Hauptwicklung 1 des im Fahrpult eingebauten Netztransformators über Schleifer eine veränderbare Wechselspannung abgegriffen und dem aus 4 Dioden bestehenden Brückengleichrichter 3 zugeführt. Die hier durch Vollweggleichrichtung entstehende Vollwellenspannung von 0 bis ca. 14V wird durch den Fahrtrichtungsumschalter in der gewünschten Polarität dem Gleichstromausgang 6 des Fahrpultes zugeführt. Eine weitere Sekundärwicklung erzeugt eine Wechselspannung von ca. 14V, die direkt dem Wechselspannungsausgang 5 des Fahrpultes zugeführt wird und normalerweise zum Betrieb der Weichen, Signale, Beleuchtung usw. dient.
  • Bei der in Fig. 3 gezeigten erfindungsgemäßen Anordnung wird nun eine Zusatzspannung in Form einer netzfrequenten Wechselspannung von ca. 3V erzeugt und über einen Einweggleichrichter der Vollwellenspannung des Gleichstromausganges 6 in Serie geschaltet. Der Einweggleichrichter dient bei geringen Amplituden der Vollwellenspannung zur Bildung von Gleichstromhalbwellen aus der Zusatzspannung, die erfahrungsgemäß für den Rangierbetrieb von Spielfahrzeugen besonders geeignet sind. Außerdem verhindert er, daß der Gleichstrommotor des Spielfahrzeuges mit der Wechselspannung von ca. 3V beaufschlagt wird, was zu einer lästigen Geräuschbildung und Uberhitzung des stehenden Motors führt.
  • Ein handelsübliches Gleichstromfahrpult kann erfindungsgemäß in einfacher Weise dadurch umgebaut werden, daß man auf den Kern des Netztransformators eine von der Hauptwicklung isolierte Zusatzwicklung für ca. 3V aufbringt, die nach Fig. 4 in den Gleichstromzweig des Brückengleichrichters 3 geschaltet ist. Auf diese Weise übernehmen die 4 Dioden des Brückengleichrichters 3, deren Kathoden von der Zusatzwicklung aus gesehen alle in die gleiche Richtung zeigen, die Aufgabe der Einweggleichrichtung der Zusatzspannung, so daß die in Fig. 3 gezeigte Diode überflüssig wird. Die gezeigte Anordnung hat noch den weiteren Vorteil, daß die Uberlagerung der zusätzlichen Halbwellen sowohl bei positiver als auch bei negativer Polarität am Gleichstromausgang 6 möglich ist, da die Polaritätsumschaltung erst am Ausgang des Fahrpultes erfolgt.
  • Ein noch einfacherer Weg für die Umgestaltung eines Gleichstromfahrpultes ergibt sich, wenn der Brückengleichrichter 3 nicht eine in sich geschlossene Einheit ist, sondern aus 4 Einzeldioden aufgebaut ist. In diesem Falle kann nach Fig. 5 der Wechselstromrückweg des Brückengleichrichters 3 an Punkte verschiedener Spannung angeschlossen werden, wodurch die aufeinanderfolgenden gleichgerichteten Halbwellen entsprechend der Polarität der Wechselspannung unterschiedlich groß sind.
  • Am einfachsten wird dies erreicht durch eine über das Ende der sekundärseitigen Hauptwicklung hinaus in Form eines Autotransformators weitergeführte Zusatzwicklung.
  • Eine interessante Möglichkeit, jedes handelsübliche Gleichstromfahrpult ohne irgendwelche Eingriffe oder Umbauten in seinem Fahrverhalten erheblich zu verbessern, wird dadurch erreicht, daß die gesamte Zusatzspannung nach Fig. 6 in einem außerhalb des Fahrpultes befindlichen Zusatztransformator 4 erzeugt wird, dessen Sekundärseite 2 in Serie zum Gleichstromausgang 6 des Fahrpultes geschaltet ist und dessen Primärseite aus dem Wechselstromausgang 5 des Fahrpultes versorgt wird. Die Einweggleichrichtung erfolgt dabei ähnlich wie in Fig. 4 durch die Dioden des im Fahrpult vorhandenen Brückengleichrichters 3.
  • Da dieser Transformator nur eine der Zusatzspannung von ca. 3V entsprechend kleine Teilleistung übertragen muß, können seine Abmessungen erheblich unter denen des im Fahrpult befindlichen Netztransformators liegen. Entsprechend gering ist auch die zusätzliche Belastung des Wechselstromausganges 5 des Fahrpultes, so daß noch genügend Energie zur Betätigung von Weichen, Relais usw. zur Verfügung steht.

Claims (4)

  1. PatentansPruche
    1,Anordnung zur Verbesserung der Langsamfahreigenschaften von gleichstrombetriebenen Spiel fahrzeugen, insbesondere elektrischen Modelleisenbahnen, bei der die Kurvenform der Betriebsspannung von einer Halbwellenform im Anfahrbereich allmählich in eine vollwellenähnliche Kurvenform für maximale Geschwindigkeit übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß der in bekannter Weise über Netztransformator und Gleichrichter erzeugten Vollwellenspannung über einen Einweggleichrichter eine netzfrequente Zusatzspannung überlagert wird (Fig. 3).
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daß die Zusatz spannung durch eine von der Hauptwicklung 1 isolierte Zusatzwicklung 2 des Fahrpulttransformators erzeugt wird und daß die Einweggleichrichtung durch Serienschaltung dieser Zusatzwicklung mit dem Gleichstromkreis des Fahrpultes von den bereits vorhandenen Dioden des Brückengleichrichters 3 mit übernommen wird (Fig. 4).
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzspannung durch eine von der Hauptwicklung 1 nicht isolierte Zusatzwicklung 2 des Fahrpulttransformators erzeugt wird und daß die Einweggleichrichtung dadurch erfolgt, daß von dem Ende der Hauptwicklung 1, welches mit der Zusatzwicklung 2 verbunden ist, eine der Dioden des bereits vorhandenen Brückengleichrichters 3 entfernt wird und an das freie Ende der Zusatzwicklung 2 geschaltet wird (Fig. 5).
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzspannung durch einen außerhalb des Fahrpultes befindlichen Zusatztransformator 4 erzeugt wird, dessen Primärseite mit dem üblicherweise vorhandenen Wechselstromausgang 5 des Fahrpultes verbunden ist und daß die Einweggleichrichtung dieser Zusatzspannung durch Serienschaltung der Sekundärwicklung 2 des Zusatztransformators 4 in den Gleichstromkreis 6 des Fahrpultes von den im Fahrpult vorhandenen Dioden des Brückengleichrichters 3 mit übernommen wird (Fig. 6).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2813774A1 (de) * 1978-03-30 1979-10-04 Siemens Ag Stelltransformator fuer elektrische spielzeug- und modelleisenbahnen
DE2851032A1 (de) * 1978-11-25 1980-05-29 Buehler Gmbh Nachf Geb Anordnung zur verbesserung des anlaufverhaltens von mittels gleichstrommotor betriebenen spielzeugen

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DE2813774A1 (de) * 1978-03-30 1979-10-04 Siemens Ag Stelltransformator fuer elektrische spielzeug- und modelleisenbahnen
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