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Weichenschaltung für Modelleisenbahnen.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung für Weichen einer Modelleisenbahn,
welche jeweils Weichenspulen zur elektromagnetischen Betätigung der Weiche über
einen deichenschalter und Weichenstellungnalr aufweisen, die die Stellung der Weiche
elektrisch wiedergeben.
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Es ist eine Weiche für Spielzeugbahnen bekannt (DE-PS 1 025 309),
welche außer den betätigungsteilen für die Weiche selbst auch einen Weichenstellungschalter,
nämlich einen Unschalter aufweist, der die Stellung der Weiche elektrisch wiedergibt.
Mit Hilfe dieses Umschalters kann daher die Weiche durch Schließen eines Stromkreises
in diejenige Stellung gebracht werden, die für eine gewünschte Richtung eines Zuges
eingestellt werden soll. Es ist jedoch nicht möglich, die bekannte Schaltung für
die Weiche so zu verwenden, daß eine Vielzahl von Weichen in einer gemeinsamen Schaltung
verwendet werden kann, um beispielsweise einen Zug von einer Startadresse über mehrere
Weichen zu einer gewünschten Zieladresse zu leiten.-
Gemäß der Erfindung
ist für eine Schaltung für Weichen der eingangs genannten Art ein elektroniscn abtastbarer
Weichenstellungsspeicher vorgesehen. Durch diesen Weichenstellungsspeicher wird
die Lage der Weichen so festgehalten, daß sie mit Hilfe von Impulsen abgefragt werden
kann. Dabei kann durch einen bestimmten Inlpuls, der an den Speicher geführt wird,
der Weichenschalter die Weichenstellung verändern, oder, falls die weiche sich bereits
in der gewünschten Stellung befindet, in dieser gewünschten Stellung belassen.
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Mit Hilfe einer Weichenschaltung gemäß aer Erfindung können sämtliche
Weichen einer Modelleisenbahnanlage im Hinblick auf die Stellung der eichen erfaßt
werden, so daß bei vollautomatischem Betrieb bestimmte Strecken von einer Anfangsstelle
zu einer Endstelle über bestiwmte Weichen in einem Streckenadressenspeicher gespeichert
werden können. Soll sadann ein bestimmter Zug von eier Stelle zu einer anueren Stelle
geführt werden, so können die in Frage kot enden Weichen hinsichtiich ihres Zustandes
abgefragt werden bzw. in die erforderlichen Stellungen gebracht werden, so daß ein
fiUg vollautomatisch von einer bestimmten vorgegebenen Stelle zu einer anderen gewünschten
stelle geleitet werden aren. Nach einer bevorzugten Ausführungsforni der Weichenschaltung
gemäß der Erfindung besteht der Wei chenst ellungs spei cher aus einer Kippschaltung,
welche über eine iiintereinanderschaltung von NAND-Gliedern abgetastet wird. Mit
Hilfe derartiger elektronischer Teile kann eine verhältnismäßig kleine und kompakte
automatische Weichensteuerung realisiert werden.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand aer Zeichnung beispielsweise
erläutert: Fig. 1 zeigt ein blockschaltbild für ein weicnenschaltschema.
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Fig. 2 zeigt ein Weichenschaltbild.
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Fig. 3 zeigt einen Teil des Weichenschaltbildes nach Fig. 2 und insbesondere
die Ausgestaltung des Weicnenstellungsschalters gemäß der Erfindung.
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In Fig. 1 sind lediglich die wesentlicnen eile einer Weichenschaltung
wiedergegeben. Ein Streckenadressenspeicher speichert sämtliche in einer Spielzeugmodellanlage
möglichen Strecken und welche Weichen bzw. Weichenstellungen für diese Strecken
benötigt werden, wobei diese bei Bedarf abgefragt und an einen Vergleicher gegeben
werden können. Der Vergleicher überprüft die Übereinstirllmung zwischen einer gewünschten
Zugadresse und den gespeicherten Streckenadressen für die Weiche.
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Über einen taktgesteuerten Auswerter wird festgestellt, ob die für
ein bestimmtes Ziel benötigten Weichen sich in ihrer richtigen Stellung befinden
oder nicht (die Zahlen in den Kästchen in Fig. 1 beziehen sich auf die Bezugszahlen
der Einzelteile,die in Fig. 2 bzw. j gezeigt sind).
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Ein Impulsbereiter ist an den Auswerter angeschlossen und kann betätigt
bzw. angehalten werden. Er fragt die tatsächliche Stellung einer bestimmten Weiche
aus einem Weichenstellungsspeicher 9 ab und sorgt je nach Stellung der Weiche über
einen eichensteller dafür, daß die Weiche die gewünschte Lage einnimmt bzw. beibehält.
Nach Betätigung der Weiche bzw., falls sich die Weiche in der richtigen Stellung
befindet, ohne Betätigung, wird die Endlage der Weiche über einenWeichenstellungsschalter
16 zurückgemeldet.
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Fig. 2 zeigt Einzelteile eines Weichenschaltbildes.
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Ein geeigneter Taktgenerator 1 ist an den Eingang eines Schieberegisters
2 angeschlossen, so daß nacheinander in die Ausgänge A, B, C und D geeignete Potentiale
eingegeben werden können, was von dem Potential am Steuereingang SE des Schieberegisters
2 abhängt. Der Steuereingang SE kann wahlweise ein hohes Potential annehmen, indem
er direkt über einen Schalter an den Pluspol einer Spannungsquelle angeschlossen
wird, oder ein niedriges Potential einnehmen, indem der Schalter geöffnet bleibt.
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An die Ausgänge des Schieberegisters ist ein NOR-Glied mit vier Eingängen
angeschlossen. Am Ausgang des NOR-Gliedes befindet sich ein Inverter 4, der mit
einem NAND-Glied 5 verbunden ist. Weiterhin sind NAND-Glieder 6, 7 und 8 an
den
Ausgang des NOR-Gliedes 3 in der in der Figur gezeigten Art und Weise angeschlossen.
Der zweite Eingang des NE4D-Gliedes 8 ist mit einer Freigabeschaltung verbunden
und kann entweder niedriges oder hohes Potential annehmen, was von der Stellung
des gezeigten Schalters abhängt.
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An die NAND-Glieder 5bis b ist der bereits erwähnte Weichenstellungsspeicher
9 angescnlossen. bs handelt sich hierbei um eine Kippscnaltung, deren Ausgänge Q
und bei jeaer abfallenden Flanke sich umkehren. An die Ausgänge des Weichenstellungsspeichers
9 sind NOR-Glieder 10 und 11 angeschlossen, welche über Strombegrenzungswiaerstände
12 und 13 mit den Gittern von Thyristoren TH1 bzw. TH2 verbunden sind.
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Die Thyristoren dienen zur Speisung der Weichenspule 14, hierbei handelt
es sich um zwei Spulen RO und LO, welche mit ihrem einen Ende zusammengeschaltet
sind. Je nach Stromfluß durch uie Spulen wird die Weiche (nicht gezeigt) in eine
sog. Geradeausstellung (RO) bzw. Abbiegestellung (LO) gebracht. Die hierfür notwendige
Wechselspannung wird einer Wexhselspannungsquelle 15 entnommen.
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Die Lage der Weiche kann aus dem bereits erwähnten eichenstellungsschalter
16 hergeleitet werden. Je riacn Stellung der Weiche werden niedrige oder hohe Potentiale
an die Eingänge der NOR-Glieder 10 bzw. 11 angelegt.
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Zur Beschreibung der Funktion aer Weichenschaltung wird angenommen,
daß der Ausgang Q des Weichenstellungsspeichers ein niedriges Potential und der
Ausgang Q ein hohes Potential hat. Weiterhin wird angenommen, daß der Ausgang des
NOR-Gliedes 11 und der des NOR-Gliedes 10 niedrige Potentiale haben.
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Die Weiche selbst soll sich in Geradeausstellung befinden, d.h., daß
derichenstel1ungsschalter 16 auf RO steht.
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Liegt sodann am SE-kingang des Schieberegisters 2 ein hohes Potential
an, so läuft dieses hohe Potential im Takte des Taktgenerators 1 durch die vier
Parallelausgänge A, B, C und D und schaltet schließlich den Ausgang des NOR-Gliedes
j auf niedriges Potential
Über den Inverter 4 erhält der erste Eingang
des NAND-Gliedes 5 ein hohes Potential, wohingegen der zweite Eingang vom Speicherausgang
Q ein hohes Potential erhält. Demzufolge schaltet der Ausgang des NAND-Glieaes 5
auf ein niedriges Potential. Das NAND-Glied 7 schaltet auf ein hohes Potential,
und der Freien gang FR des NAND-Gliedes 8 steht auf einem hohen Potential, so daß
dessen Ausgang von einem hohen auf ein niedriges Potential umgeschaltet hat, so
daß auch der Weichenstellungsspeicher 9 umgekippt ist.
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Das NOR-Glied 10 hat nun an beiden Eingängen ein niedriges Potential,
so daß der Ausgang ein hohes Potential annimmt.
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Über den Strombegrenzungswiderstand 12 gelangt dieses Potential als
Zündspannung an die Steuerelektrode des Thyristors TH2, der sofort zündet und eine
Wechselspannung an die eine Hälfte der Weichenspule 14 anlegt. Dementsprechena schaltet
die Weiche um auf die Stellung LO. Das Herzstück der Weiche ist mit einem Endschalter
versehen, der am Schluß dieses Erregungsvorganges der einen Spulenhälfte der Weichenspule
14 ein hohes Potential annimmt und damit die Durchführung des Erregungsvorganges
quittiert. Durch dieses hohe Potential schaltet jedoch der Ausgang vom NOit-Glied
10 wieder auf ein niedriges Potential zurück. Demzufolge kann aer Thyristor TH2
beim nächstfolgenden Nulldurchgang der Wechselspannung abschalten und die entsprechende
Spulenhälfte der Weichenspule 14 stromlos machen.
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Insgesamt ist der Umschaltvorgang der Weiche damit beendet.
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Die eingenommene Stellung der Weiche steht irn Speicher 9.
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Der Ausgang des NAND-Gliedes 8 stellt sich über die NAND-Glieder 5
und 7 wieder auf ein hohes Potential bei Beendigung des Kipp- bzw. Schaltvorganges
des Weichenspeichers ein.
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Bei einem niedrigen Potential am Steuereingang SE des Schieberegisters
2 schaltet das NOR-Glied 3 nach vier Takten des Taktimpulsgenerators 1 in seinem
Ausgang auf ein hohes Potential um. Das NAND-Glied 6 erhält nun ein hohes Potential
an
seinen beiden Eingängen und verändert sein Ausgangspotential auf einen niedrigen
Wert. Das NAND-Glied 3 schaltet seinen Ausgang auf ein hohes Potential. Für den
Fall, daß auch der Freieingang des NEND-Gliedes 8 auf einem hohen Potential ist,
schaltet das NAND-Glied 8 seinen Ausgang auf ein niedriges Potential. Die abfallende
Flanke dieses Potentialwechsels kippt den Weichenstellungsspeicher 9 um, so daß
dessen Ausgang Q ein niedriges Potential einnimmt und das NOR-Glied 11 am Ausgang
auf ein hohes Potential umschaltet. über den Strombegrenzungswiderst ana 13 Slangt
diese positive Spannung an die Steuerelektrode des Thyristors TH1, so daß dieser
zündet und die andere Spulenhälfte der Weichenspule 14 mit Wechselspannungsenergie
versorgt. Der Weicnenstellungsschalter 16 legt ein hohes Potential an einen der
Eingänge des NOR-Gliedes 11, so daß der Ausgang wieder auf ein niedriges Potential
zurückgeht, und der Thyristor TH1 beim nächsten Nulldurchgang der Wechseispannung
abschaltet. Nach erfolgter Umschaltung ist die entsprechende Spulenhälfte der Weichenspule
14 wieder stromlos, die zugehörige Stellung der Weiche ist im Weichenstellungsspeicher
9 gespeichert und der Ausgang des NAND-Gliedes 8 stellt sich nach diesem Schaltvorgang
über die NAND-Glieder 6 und 7 wieder auf ein hohes Potential ein.
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In Fig. 3 sind die bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen
Elemente wiedergegeben. Darüber hinaus ist die spezielle Ausgestaltung des WreichersteLungsschalters
16 wiedergegeben.
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Der WeichenstellungsschaSer besteht aus drei Kontakten 20, 21 und
22, die als Federkontakte od. dgl. ausgebildet sein können. Den Kontaktteilen 20,
21, und 22 sind auf einem Kontaktträger 23 Kontaktbahnen zugeordnet. In der gezeigten
Ausführungsform ist der Kontaktträger 23, wie durch einen Pfeil in der Fig. 3 wiedergegeben,hin-
und herbewegbar.
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Entsprechend der Darstellung in Fig. 3 wirkter Kontaktteil 20 mit
einer Kontaktbahn zusammen, wobei im ersten Teil
der Kontaktbahn
ein Kontakt zwischen dem Kontaktteil 20 und dem Kontaktträger 23 gegeben ist, während
im verbleibenden Teil keine Berührung zwischen den vorgenannten Teilen möglich ist.
Der Kontakteil 21 hat ständig elektrischen Kontakt mit dem Kontaktträger 23, wohingegen
der Kontaktteil 22 zunächst keine Berührung mit dem Kontaktträger 23 und erst am
Ende des Bewegungsweges des Kontaktträgers 23 mit diesem in elektrischen Kontakt
tritt.
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In Fig. 3 ist der Kontaktträger 23 in drei Stellungen wiedergegeben,
wobei die Stellung C der Weichenstellung LO und die Stellung A der Weichenstellung
RO entsprechen. Die mit B bezeichnete Stellung ist eine Zwischenstellung zwischen
den vorgenannten Stellungen des Weichenstellungsschalters 16.
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In Übereinstimmung mit den an die Zuleitung zu den Kontaktteilen
20, 21 und 22 angelegten Potentialen,werden den einzelnen Stellungen des Weichenstellungsschalters
16 entsprechend, für die NOR-Glieder 10 und 11 folgende Bedingungen hergestellt.
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In der Stellung A des Kontaktträgers 23 liegEnder Kontaktteil 20
auf einem niedrigen und der Kontaktteil 22 auf einem hohen Potential. In der Stellung
B haben beide Kontaktteile 20 und 22 niedrige Potentiale, wohingegen der Kontaktteil
21 ein hohes Potential hat. In der Stellung C hat der Kontaktteil 20 ein hohes Potential,
wohingegen der Kontaktteil 22 ein niedriges Potential hat.
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Mit Hilfe des Kontaktträgers 23 des Weichenstellungsschalters 16
gemäß der Erfindung können zwei elektrische Zustände der Weiche, nämlich RO (Stellung
A) und LO (Stellung C) wiedergegeben werden.
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Die in Fig. gezeigte Ausführungsform des Weichenstellungsschalters
16 dient nur zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels, andere Weichenste1lurchalter
mit abweichendem Aufbau können ebenfalls verwendet werden, beispielsweise könnte
der Kontaktträger 23 statt einer Hin- und Herbewegung eine Schwenk- oder Drehbewegung
ausführen.