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Endschalteranordnung für eine Seilwinde bei
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einer Aufhängevorrichtung für eine Studioleuchte Die Erfindung betrifft
eine Endschalteranordnung für eine Seilwinde bei einer Aufhängevorrichtung für eine
Studioleuchte, bei welcher die Seilwinde mittels eines Antriebsmotors angetrieben
wird, der über einen Steuerkreis fernsteuerbar ist, und bei welcher eine mechanische
Begrenzung für die Drehbewegung der Seilwinde vorgesehen ist, die nach einer Mehrzahl
von Umdrehungen der Seilwinde wirksam wird, wobei die Endschalteranordnung einen
Endschalter im Steuerkreis aufweist, der eine Abschaltung des Antriebsmotors vor
Erreichen der mechanischen Begrenzung bewirkt.
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Es sind Aufhängevorrichtungen für Studioleuchten bekannt, bei denen
das Absenken und Aufziehen der Studioleuchte mittels einer Seilwinde und eines Tragseils
erfolgt. Die Studioleuchte wird dabei üblicherweise mittels eines mehrgliedrigen
Teleskoprohres geführt. Die Seilwinde wird von einem fernsteuerbaren Antriebsmotor
angetrieben (DT-AS 1 539 391). Es muß aus Sicherheitsgründen dafür gesorgt werden,
daß die Drehbewegung der Seilwinde in Anheb- und Absenkrichtung begrenzt ist. Es
ist zu diesem Zweck bekannt, einen mechanischen Anschlag an der
Seilwinde
vorzusehen, der auf einer Gewindespindel geführt ist und nach einer vorgegebenen
Anzahl von Umdrehungen der Seilwinde an einem Gegenanschlag zur Anlage kommt und
die Drehbewegung der Seilwinde begrenzt. Der Antriebsmotor ist mit der Seilwinde
über eine Rutschkupplung gekuppelt, die durchdreht, wenn die Seilwinde am Anschlag
ist und der Antriebsmotor weiterläuft.
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Dieser mechanische Anschlag ist eine Sicherheitseinrichtung, die im
Normalbetrieb nicht beansprucht werden sollte. Es ist aus diesem Grunde ein Endschalter
vorgesehen, der den Antriebsmotor abschaltet, bevor die mechanische Begrenzung der
Drehbewegung der Seilwinde wirksam wird. Bekannte Endschalteranordnungen enthalten
eine Nockenscheibe, die zusammen mit der Seilwinde aber mit einer über ein Untersetzungsgetriebe
verminderten Drehgeschwindigkeit angetrieben wird. Von dieser Nockenscheibe wird
nach einer vorgegebenen Anzahl von Umdrehungen der Seilwinde ein Schalter betätigt,
der als Endschalter direkt oder über ein Schütz den Antriebsmotor stillsetzt.
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Solche und ähnliche mechanische Endschalteranordnungen sind aufwendig.
Sie erfordern die präzise Fertigung mechanischer Teile. Die Justage des von der
Nockenscheibe betätigten Schalters so, daß die Abschaltung bei einem genau definierten
Drehwinkel der Seilwinde erfolgt, ist schwierig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Endschalteranordnung
für eine Seilwinde bei einer Aufhängevorrichtung für eine Studioleuchte zu schaffen,
welche einfach mit handelsüblichen Bauteilen aufgebaut ist, leicht justiert werden
kann und dabei auch im Falle von Fehlfunktionen einzelner Bauteile betriebssicher
ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Endschalteranordnung
einen mit der Seilwinde gekuppelten mehrgängigen elektrischen Winkelgeber enthält,
der eine
Ausgangsspannung nach Maßgabe des Drehwinkels der Seilwinde
liefert, daß die Ausgangsspannung des mehrgängigen Winkelgebers zusammen mit einer
Referenzspannung, die an einem Sollwertgeber abgegriffen wird, an einem Komparator
oder Differenzverstärker anliegt, und daß von dem Ausgangssignal des Komparators
oder Differenzverstärkers, das auftritt, wenn die Ausgangsspannung des Winkelgebers
größer als die Referenzspannung ist, ein als Öffner ausgebildetes Schütz oder ein
Relais im Sinne einer Erregung ansteuerbar ist, dessen Kontakt bzw. Arbeitskontakt
als Endschalter im Steuerkreis des Antriebsmotors liegt.
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Die Endschalteranordnung nach der Erfindung kann mit handelsüblich
erhältlichen Bauteilen aufgebaut werden, wobei als Winkelgeber beispielsweise ein
handelsübliches Mehrgangpotentiometer und als Sollwertgeber ein einstellbarer Spannungsteiler
dienen kann. Die genaue Justage einer solchen Anordnung kann durch Einstellung des
Sollwertgebers bequem und genau erfolgen. Die Schaltung ist so, daß bei Fehlfunktion
eines Bauteils, z.B. Wegfall der Versorgungsspannung im Steuerteil oder Bruch einer
Signalleitung, auf jeden Fall eine Abschaltung des Antriebsmotors erfolgt.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme
auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt schematisch eine Aufhängevorrichtung für eine Studioleuchte
mit einer durch einen Antriebsmotor angetriebenen Seilwinde und dem Steuerkreis
für den Antriebsmotor.
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Fig. 2 zeigt die Schaltung der Endschalteranordnung.
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Fig. 3 zeigt schematisch eine Abwandlung.
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In Fig. 1 ist mit 10 eine Studioleuchte bezeichnet, die in üblicher
Weise am unteren Ende eines mehrgliedrigen Teleskoprohres 12 angebracht ist. Die
Studioleuchte 10 hängt an einem Tragseil 14. Das Tragseil 14 ist auf einer Seilwinde
16 aufgewickelt, die am unteren Ende des obersten Gliedes des Teleskoprohres 12
gehaltert ist und von einem Antriebsmotor 18 über einen selbsthemmenden Schneckentrieb
20 angetrieben wird.
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Das oberste Glied des Teleskoprohres 12 ist an einem Wagen 22 befestigt,
der mit Rollen 24 auf (nicht dargestellen) Schienen geführt ist. Das Tragseil 14
ist von der Seilwinde 16 nach oben bis zu dem Wagen 22 und dann im Inneren des Teleskoprohres
12 nach unten zu der Studioleuchte 10 geführt, die daran aufgehängt ist. Eine zweite
Seilwinde 26 mit einem Schneckentrieb 28 die ebenfalls von dem Antriebsmotor 18
über eine gemeinsame Schneckenwelle 30 angetrieben wird, trägt in bekannter Weise
ein Sicherheitsseil 32, das zusammen mit dem Tragseil 14 auf-und abgewickelt wird.
Der Antriebsmotor 18 wird durch einen Steuerkreis 34 mittels eines (in Fig. 1 zweimal
dargestellten) Steuerhandgriffes gesteuert, um das Tragseil auf- oder abzuwickeln
und damit die Studioleuchte 10 hochzuziehen oder abzusenken.
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An der Seilwinde 16 ist ein mechanischer Anschlag 38 vorgesehen, der
in bekannter Weise nach einer Mehrzahl von Umdrehungen der Seilwinde 10, wenn die
Studioleuchte 10 in ihre maximal zulässige Absenkstellung gelangt ist, an einem
Gegenanschlag 40 zur Anlage kommt und die Drehbewegung der Seilwinde 16 und damit
die Absenkbewegung der Studioleuchte begrenzt. Ein ähnlicher Anschlag ist für die
oberste Endstellung der Seilwinde 16 und Studiojeuchte 10 vorgesehen. Durch eine
Endschalteranordnung wird c'.ozh im Normalbetrieb schon vor Erreichen dieser Stellungen
der Antriebsmotor abgeschaltet.
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Diese Endschalteranordnung enthält nach der Erfindung einen mehrgängigen
Winkelgeber in Gestalt eines Mehrgangpotentiometer 42, dessen Schleifer, wie in
Fig. 1 angedeutet, mit der Seilwinde 16 gekuppelt ist. Das Mehrgangpotentiometer
42 gestattet es, den Winkelweg der Seilwinde 16 über ein 0 Mehrfaches von 360 abzugreifen.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die beiden Enden 44,46 des Mehrgangpotentiometers
42 über eine Reihenschaltung bestehend aus den Widerständen 48,50 bzw. 52,54 mit
Erde verbunden. Eine Versorgungsspannung von 24 Volt liegt an dem Schleifer 56 des
Mehrgangportentiometers 42.
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Die Spannung, die an dem Spannungsteiler abgegriffen wird, welcher
von dem Teil des Potentiometers 42 "oberhalb" des Schleifers 56, dem Widerstand
48 und dem Widerstand 50 gebildet wird, liegt über einen Widerstand 60 an dem nicht-invertierenden
Eingang 62 eines Operationsverstärkers 64. Der Operationsverstärker 64 ist mit einem
hohen Widerstand 66 im Mitkopplungszweig beschaltet. An dem invertierenden Eingang
68 des Operationsverstärkers 64 liegt als Referenzspannung eine Teilspannung der
Versorgungsspannung, die an einem Spannungsteiler 70 abgegriffen wird. Dieser Spannungsteiler
70 enthält die Festwiderstände 72,74 und den Einstellwiderstand 76, und die Referenzspannung
wird zwischen den Widerständen 72 und 74 abgegriffen.
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Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 64 liegt an einem Spannungsteiler
bestehend aus Widerständen 78 und 80. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen
78 und 80 liegt an der Basis eines npn-Transistors 82. Der npn-Transistor 82 bildet
einen Teil einer Triggerschaltung 84 mit einem als npn-Transistor ausgebildeten
Ausgangstransistor 86. Der Kollektor des Ausgangstransistors 86 ist mit dem Kollektor
des Transistors 82 verbunden, und beide Kollektoren liegen über eine Diode 88
und
einen Widerstand 90 an einer die positive Versorgungsspannung führenden Klemme 92.
Parallel zu dem Widerstand 90 und in Sperrichtung in Bezug auf die Versorgungsspannung
ist eine Diode 94 geschaltet. Der Emitter des Transistors 82 ist mit der Basis des
Ausgangstransistors 86 verbunden. Der Emitter des Ausgangstransistors 86 liegt an
Erde. Der Punkt zwischen der Diode 88 und dem Widerstand 90 liegt an einer Klemme
96.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, liegt ein Hilfsrelais 98 mit seiner
Relaiswicklung zwischen der Klemme 92 und der Klemme 96.
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Ein Arbeitskontakt 100 des Relais 98 liegt im Stromkreis eines als
Öffner ausgebildeten Schütz 102. Die Kontakte 104 des Schütz 102 liegen im Steuerkreis
34 des Antriebsmotors 18, so daß der Antriebsmotor 18 abgeschaltet wird, wenn die
Wicklung des Schütz 102 stromlos wird.
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Ein zweiter Spannungsteiler wird von dem Teil des Mehrgangpotentiometers
42 "unterhalb" des Schleifers 56, dem Widerstand 52 und dem Widerstand 54 gebildet.
Die zwischen den Widerständen 52 und 54 abgegriffene Spannung liegt über einen Widerstand
106 an dem nicht-invertierenden Eingang 108 eines Operationsverstärkers 110. Ein
hoher Widerstand 112 liegt im Mitkopplungszweig des Operationsverstärkers 110. An
dem invertierenden Eingang 114 des Operationsverstärkers 110 liegt eine Refrenzspannung,
welche von einem Sollwertgeber 116 in Gestalt eines Spannungsteilers abgegriffen
wird, der an der Versorgungsspannung liegt. Dieser Spannungsteiler wird von Widerständen
118,120 und einem Einstellwiderstand 122 gebildet, wobei die Referenzspannung zwischen
den Widerständen 118 und 120 abgegriffen wird.
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Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 110 liegt an einem
Spannungsteiler, der von den Widerständen 124 und 126 gebildet wird. Der Punkt zwischen
den Widerständen 124 und 126 ist mit der Basis eines npn-Transistors 128 verbunden.
Der npn-Transistor 128 bildet einen Teil einer Triggerschaltung 130
ähnlich
der Triggerschaltung 84. Die Triggerkchaltung 130 enthält einen Ausgangstransistor
132, der ebenfalls von einem npn-Transistor gebildet wird. Der Kollektor des Ausgangstransistors
132 ist mit dem Kollektor des npn-Transistors 128 verbunden, und beide Kollektoren
liegen über eine Diode 134 und einen Widerstand 136 an der die positive Versorgungsspannung
führende Klemme 92. Parallel zu dem Widerstand 136 und in Sperrichtung in Bezug
auf die Versorgungsspannung ist eine Diode 138 geschaltet. Der Emitter des npn-Transistors
128 ist mit der Basis des Ausgangstransistors 132 verbunden. Der Emitter des Ausgangstransistors
132 liegt an Erde. Zwischen der Diode 134 und dem Widerstand 136 liegt eine Klemme
140.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, liegt die Wicklung eines zweiten Hilfsrelais
142 zwischen der Klemme 92 und der Klemme 140. Ein Arbeitskontakt 144 des zweiten
Hilfsrelais 142 liegt in Reihe mit dem Arbeitskontakt 100 des Hilfsrelais 98 im
Stromkreis des Schütz 102.
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Die Kollektoren der Ausgangstransistoren 86 und 132 liegen über Dioden
146 bzw. 148 und einen Widerstand 150 an der Basis eines npn-Transistors 152, die
weiter über einen Widerstand 154 mit Erde verbunden ist. Der npn-Transistor 152
bildet einen Teil einer Triggerschaltung 156. Die Triggerschaltung 156 enthält einen
als npn-Transistor ausgebildeten Ausgangstransistor 158.
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Der Kollektor des Ausgangstransistors 158 ist mit dem Kollektor des
npn-Transistors 152 verbunden. Beide Kollektoren liegen über eine Diode 160 und
einen Widerstand 162 an der die Versorgungsspannung führenden Klemme 92. Parallel
zu dem Widerstand 162 ist eine Diode 164 ähnlich den Dioden 94 und 138 geschaltet.
Der Emitter des npn-Transistors 152 ist mit der Basis des Ausgangstransistors 158
verbunden. Der Emitter des Ausgangstransistors 158 liegt an Erde.
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Eine Signallampe 166 liegt parallel zu dem Widerstand 162.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist wie folgt:
Im
normalen Betrieb der Seilwinde 16, wenn sich der Schleifer 56 im Mittelbereich des
Mehrgangpotentiometers 42 befindet, ist an beiden Operationsverstärkern 64 und 66
die zwischen den Widerständen 48 und 50 bzw. 52 und 54 abgegriffene und an den nicht-invertierenden
Eingang 62 bzw. 108 angelegte Spannung dem Betrag nach größer als die am invertierenden
Eingang 68 bzw.
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114 anliegende Referenzspannung. Der Ausgang jedes Operationsverstärkers
64 bzw. 110 wird positiv, wobei die Operationsverstärker 64 und 110 wegen der Mitkopplung
über die Widerstände 66 bzw. 112 in die positive Sättigung gehen.
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Durch die positive Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 64 bzw.
110 wird der npn-Transistor 82 bzw. 128 durchgesteuert.
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Der npn-Transistor 82 bzw. 128 legt dann positive Spannung an die
Basis des Ausgangstransistors 86 bzw. 158, so daß auch dieser durchgesteuert wird.
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Wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich ist, werden dann die Hilfsrelais
98 bzw. 142, die auf einer Seite über Klemme 92 mit der Versorgungsspannung verbunden
sind, auf der anderen Seite über Klemme 96 bzw. 140 und die Ausgangstransistoren
82 bzw.
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132 an Erde gelegt. Es fließt jetzt ein Strom über die Wicklungen
der Hilfsrelais 98 und 142, so daß die Hilfsrelais anziehen und die Arbeitskontakte
100 bzw. 144 geschlossen werden. Hierdurch erhält das Schütz 102 Strom und schließt
den Steuerkreis 34 des Antriebsmotors 18.
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Wenn sich die Seilwinde 16 einer Endlage nähert, dann nähert sich
der Schleifer 56 des Mehrgangpotentiometers 42 z.B. dem "unteren" Ende 46. Damit
steigt die positive Spannung am nichtinvertierenden Eingang 108 des Operationsverstärkers
110 weiter an, was aber am Schaltzustand des Operationsverstärkers 110 und der nachgeschalteten
Bauteile 130,142 nichts ändert. Gleichzeitig sinkt jedoch die Spannung am nicht-invertierenden
Eingang 64 des Operationsverstärkers 64 ab, da sich durch die
Vergrößerung
des Gesamtwiderstandes des Spannungsteiles das Teilerverhältnis im Punkt zwischen
den Widerständen 48 und 50 verringert. Bei einer bestimmten Stellung des Schleifers
56, die einer bestimmten Winkellage der Seilwinde 16 entspricht, wird die positive
Spannung an dem Eingang 62 des Operationsverstärkers 64 kleiner als die Referenzspannung
am Eingang 68. Der Operationsverstärker 64 schaltet dann um und geht durch die Mitkopplung
über Widerstand 66 in den Zustand der negativen Sättigung.
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Dadurch wird der npn-Transistor 82 gesperrt und damit ebenfalls der
Ausgangstransistor 86. Das Sperren des Ausgangstransistors 82 unterbricht den Stromdurchgang
durch das Hilfsrelais 98. Der Arbeitskontakt 100 öffnet und bringt das Schütz 102
zum Abfallen. Dadurch wird der Steuerkreis 34 geöffnet und der Antriebsmotor 18
abgeschaltet.
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Das gleiche geschieht, wenn sich der Schleifer 56 dem "oberen" Ende
44 des Mehrgangpotentiometers 42 nähert, die Seilwinde 16 also in ihre andere Endstellung
gelangt, wobei jedoch dann der Operationsverstärker 110 umschaltet, die Triggerschaltung
130 sperrt, das Hilfsrelais 142 abfällt und der Arbeitskontakt 144 öffnet.
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Bei Annäherung an jede der Endstellungen wird der Antriebsmotor 18
abgeschaltet. Die Einschaltung des Antriebsmotors 18 setzt bei beiden Operationsverstärkern
voraus, daß die Spannung vom Winkelgeber, d.h. dem Mehrgangpotentiometer 42, größer
als die Referenzspannung ist. Bei Wegfall des Signals vom Winkelgeber -z.B. durch
Bruch einer Leitung- ist somit sichergestellt, daß die Operationsverstärker 64 und
110 in ihren sicheren Zustand übergehen, in welchem sie eine Abschaltung des Antriebsmotors
18 bewirken. Die Einschaltung des Antriebsmotors 18 erfolgt weiterhin nur über aktive
Bauteile 84, 130, 98, 142, 102, die für den Einschaltzustand Strom führen müssen.
Es ist somit
sichergestellt, daß nicht durch Wegfall der Versorgungsspannung
oder durch Bruch eier Leitung eine Abschaltung des Antriebsmotors 18 verhindert
wird.
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Wenn die beiden Ausgangstransistoren 86 und 132 durchgesteuert sind,
liegen die Kollektoren beide im wesentlichen auf Erdpotential. Damit liegt über
die Dioden 146, 148 keine Spannung an der Basis des npn-Transistors 152, und der
Ausgangstransistor 158 ist gesperrt. Wenn nur einer der Ausgangstransistoren 86
oder 132 gesperrt wird, gelangt eine positive Steuerspannung über die zugehörige
Diode 146 bzw. 148 auf die Basis des npn-Transistors 152 und steuert die Transistoren
152 und 158 durch. Der dann über den Widerstand 162 fließende Strom erzeugt einen
Spannungsabfall, so daß die dazu parallelgeschalteten Signallampe 166 aufleuchtet.
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Das erfindungsgemäße Prinzip gestattet es, mehrere Schaltpunkte vorzusehen,
indem entsprechend mehr Kanäle der beschriebenen Art vorgesehen werden, oder die
Abschaltung durch redundant vorgesehene Operationsverstärker etc. zu bewirken. Dadurch
kann die Sicherheit gegen Fehlfunktionen bei Ausfall einzelner Bauteile wesentlich
erhöht werden. Es ist dann u.U. möglich, auf eine Rutschkupplung zwischen Motor
18 und Seilwinde 16 zu verzichten und stattdessen eine formschlüssige Antriebsverbindung
vorzusehen Eine solche Anordnung ist schematisch in Fig. 3 dargestellt.
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Hier ist ein Winkelgeber in Gestalt eines Mehrgangpotentiometers 168
vorgesehen, dessen Schleifer 170 an der Versorgungsspannung von 24 Volt liegt. Die
Enden 172 und 174 des Mehrgangpotentiometers 168 sind über Widerstände 176 bzw.
178 mit Erde verbunden.
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Das Ende 172 liegt an dem nicht-invertierenden Eingang 180 eines Differenzverstärkers
182. An dem invertierenden Eingang 184 des Differenzverstärkers 182 liegt eine Referenzspannung,
die an einem als Sollwertgeber dienenden Spannungsteiler 186 bestehend aus einem
Festwiderstand 188 und einem Einstellwiderstand 190 abgegriffen wird. Dieser Spannungsteiler
186 liegt dabei ebenfalls an der Versorgungsspannung. Der Ausgang des Differenzverstärkers
182 steuert einen npn-Transistor 192, über den wiederum ein (nicht dargestelltes)
Hilfsrelais erregbar ist.
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Diese Anordnung bewirkt ein Abfallen des Hilfsrelais und damit ein
öffnen eines Schütz im Steuerkreis des Antriebsmotors in ähnlicher Weise, wie es
im Zusammenhang mit Fig. 1 und 2 beschrieben ist. Diese Abschaltung des Antriebsmotors
erfolgt, wenn sich der Schleifer 170 in seiner "untersten" Stellung in Fig. 3 befindet.
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Das "untere" Ende 174 des Mehrgangpotentiometers 168 liegt parallel
an den nicht-invertierenden Eingängen 194 und 196 zweier Differenzverstärker 198
bzw. 200. Am invertierenden Eingang 202 des Differenzverstärkers 198 liegt eine
Referenzspannung an, die von einem Sollwertgeber 204 in Gestalt eines Spannungsteilers
geliefert wird, welcher ebenfalls an der Versorgungsspannung liegt und aus einem
Festwiderstand 206 und einem Einstellwiderstand 208 besteht. In entsprechender Weise
liegt am invertierenden Eingang 210 des Differenzverstärkers 200 eine Referenzspannung
an, die von einem Sollwertgeber 212 in Gestalt eines Spannungsteilers geliefert
wird, welcher aus einem Festwiderstand 214 und einem Einstellwiderstand 216 besteht.
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Jeder der Differenzverstärker 198 und 200 steuert einen npn-Transistor
218 bzw. 220, wobei über jeder dieser npn-Transistoren 218,220 ein zugehöriges (nicht
dargestelltes) Hilfsrelais
erregbar ist. Die Arbeitskontakte aller
Hilfsrelais liegen wie in Fig. 1 in Reihe im Stromkreis eines als öffner ausgebildeten
Schütz, dessen Kontakt wiederum im Steuerstromkreis des Antriebsmotors liegt.
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Es erfolgt dabei eine Endabschaltung, wenn der Schleifer 170 sich
dem "oberen" Ende des Mehrgangpotentiometers 168 nähert.
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Bei dieser Anordnung sind für eine Drehrichtung der Seilwinde 16,
zwei Schaltpunkte hintereinander vorgesehen oder es erfolgt in einem Schaltpunkt
eine redundante Abschaltung.