DE299302C

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Publication number: DE299302C
Application number: DENDAT299302D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Erfindung' hat zum Zwecke, bei Schaltern, die unter Verwendung von . lichtempfindlichen Zellen (Selenzellen) selbsttätig arbeiten, die Grundlage für ein dirigierendes Relais zu schaffen, das mit hoher Empfindlichkeit auf die, den Lichtschwankungen entsprechenden Widerstandsveränderungen der Selenzellen folgenden Stromschwankungen anspricht, dabei aber gegen äußere

ίο Einflüsse, wie Erschütterungen und Stöße, möglichst unempfindlich ist und sich im Prinzip * sowohl zur Anwendung für Gleichstrom- wie Wechselstrombetrieb, als namentlich auch für mobilen Betrieb, z. B. zur Betätigung von Lichtselbstschaltern in Eisenbahnzügen eignet. Grade durch die große Stromempfindlichkeit in Verbindung mit einer hohen Unempfindlichkeit gegen Erschütterungen, mechanische äußere Einflüsse usw. unterscheidet sich die vorliegende Anordnung von bekannten ähnlichen Zwecken dienenden Relaiseinrichtungen. Diese Eigenschaften ermöglichen mittels dieses Relais, z. B. Lichtschalter sehr vorteilhaft zu betreiben und bei kleinsten Dämmerungsunterschieden das Relais, und durch dieses den Lichtschalter in Tätigkeit treten zu lassen, wie es die Praxis erfordert, um beispielsweise abends nicht zu früh anzuzünden und morgens nicht zu spät zu löschen.

Das Prinzip des erwähnten, den Erfindungsgegenstand bildenden Relais besteht in der Verwendung einer, durch Elektromagnetismus betätigten Membrane, die geeignet ist, auf geringe Stromschwankungen zu reagieren um diese auf weitere Organe und Einrichtungen (Relais) zu übertragen.

Der Gegenstand der Erfindung ist nebst den Hilfseinrichtungen auf .beiliegender Zeichnung in zwei beispielsweisen Ausführungsformen schematisch dargestellt, und es zeigt F_sig. 1 einen Schalter für stationären Wechselstrombetrieb, und Fig. 2 einen solchen für mobilen Gleichstrombetrieb.

WH (Fig. 1) ist die Wechselstromhauptleitung, die zu einem Transformator Tr führt, der mit Anzapfungen von beispielsweise 4 und 30 Volt versehen ist. Der Strom der Spannung von 30 Volt geht durch die Leitung W¹, der Strom der 4 Volt durch die Leitungen Wⁿ bzw. G^u und die Leitungen W^IH und W^1V. In den Stromkreis W¹ sind die Drahtwindungen (Magnetspulen) α eines permanenten Hufeisenmagneten a¹, sowie eine Selenzelle SV und zwar in Reihe eingeschaltet. Über den Polen des Magneten a¹ ist eine Membrane b, ähnlich wie beim Telephon, angeordnet, auf der zwecks Verstärkung der Schwingungen ein permanenter Hufeisenmagnet c mitschwingend aufgesetzt und zum Magneten a¹ derart angeordnet ist, daß sich die ungleichnamigen Pole gegenüberstehen. Der Magnet c trägt auf seinem Bügel einen Bolzen d, auf den ein Isoh'erklotz e aufgesetzt ist, welcher zwei leitende, jedoch voneinander isolierte Arme e¹, e² trägt, die an die Leitung W¹¹ angeschlossen sind, und welche Arme mit dem Isolierklotz zwischen zwei Kontaktpaaren f¹, f² und f^s, f^& schwingen und je ein Kontaktpaar berühren. Der Kontakt f¹ ist mit dem Kontakt f^s und der Kontakt f² mit dem Kontakt f^l bzw. mit. deren Fortleitungen Gⁿ; also gekreuzt verbunden. Diese ganze Vorrichtung A dient

mithin einerseits als Zwischenrelais und anderseits als Stromgleichrichter, indem durch die Kreuzung der Kontaktverbindungen der vom Transformator abgenommene Wechselstrom für die Leitungen G¹¹ gleichgerichtet wird, von wo er die Solenoidspulen g¹, g² des polarisierten Relais B durchfließt und erregt. Der die Solenoidspulenkerne h¹, A² tragende, schwingbare Doppelbalken h besitzt einen Kontakthebel h³, der gewöhnlich unter der Einwirkung der Feder A⁴ gegen den Kontakt i^x gedrückt wird. Diese Feder h^l zieht mithin auch die Solenoidkerne aus den Solenoiden g¹ und g² heraus, während ein ent-

1.5 sprechend starker Erregerstrom das Hineinziehen der Kerne in die Solenoide und das Andrücken des Kontakthebels A³ an den Kontakt i² bewirkt. Diese Doppelkontakteinrichtung schließt entweder den Stromkreis W¹¹¹ oder den Stromkreis W^IV eines Schaltrelais C. Dessen Anker k wird einerseits durch eine Feder t und anderseits durch Elektromagnete m beeinflußt, und im stromlosen Zustand des Magneten m legt sich der eine Teil desselben zwecks Kontaktherstellung an eine Streiffeder η an, sowie an einen Kontakt q¹ einer Fernschältleitung FS, welche dazu dient, mittels eines Fernschalters ein Lichtnetz (Lichtanlage) ein-' und auszuschalten, und welche Fern-Schalterleitung anderseits bei q² mit dem Anker k in bleibender Verbindung steht. Anderseits trägt der Anker k einen von ihm bei &¹ isolierten, leitenden Hebel k-, auf dessen freiem Ende ein Isolierstück k³ sitzt, dem zugekehrt eine an einem Anker V angebrachte Nase I¹ angeordnet ist. Der Anker I wird in einer Richtung durch eine Feder 0 und in der andern Richtung durch einen Elektroma-

. gneten j> beeinflußt, der im Stromkreise W^nl liegt. In der gezeichneten Stellung der beiden Anker zueinander ist der Stromkreis W^I!1 bei K², !*■ unterbrochen, dagegen am Zwischenrelais B geschlossen.

GH (Fig. 2) ist. für ein zweites Anwendungsbeispiel die Gleichstromhauptleitung von beispielsweise 30 Volt, die wie in Fig. ,1 Magnetspulen ι eines permanenten Hufeisenmagneten 2 und eine in diese Leitung eingeschaltete Selenzelle S^u bedient. Über den Magnetpolen ist eine Membrane 3 gelagert, die bei 4 mit einem Doppelkontakthebel 5 verbunden ist, der sich, je nach der Membranestellung, an den Kontakt6 oder 7 anlegt. Anderseits ist der Doppelkontakthebel 5 an die Stromleitung G von 4 Volt angeschlossen. Dieser Kontakthebel stellt, wie beim Relais B (Fig.,1), abwech-•selnd die Stromkreise eines gleichen Schaltreläis, wie C in Fig. 1 her. (Durch strichpunktierte Leitungen angedeutet.)

Die Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Anordnung ist folgende:

Geht man von der gezeichneten Lage der Teile aus, so ist der Lichtstromkreis FS eingeschaltet.

Die Membrane b wird durch den Magneten a¹ abwechselnd angezogen und abgestoßen, je nach der wechselnden Stromrichtung in den Magnetspulen a. Diese Schwingungen (Vibrationen) werden durch Magnet c noch verstärkt, was nötig ist, da infolge des großen Selen-Zellenwiderstandes nur geringe Ströme (einige Milliamperes) die Spulen α durchfließen. Entsprechend stärkere Ströme können nicht angewendet werden, ohne Beschädigung der Selenzelle. Die soeben geschilderten Schwingungen der Membrane b sind zufolge der verdunkelten und deshalb hohen Widerstand zeigenden Selenzelle S¹ so schwach, daß die Kontakte f¹ bis Z"⁴ von den Kontakten β¹ und e² nicht berührt werden. Wird nun die Selenzelle z. B. zufolge Zunahme des Tageslichtes stärker belichtet, so sinkt ihr Widerstand entsprechend, und der Stromdurchfluß durch die Magnetspulen α wird stärker. Dieses hat naturgemäß ein stärkeres Schwingen der Membrane b zur Folge. Zufolge des größeren Ausschiagens der Membrane . und somit des Isolationsklotzes e werden die Kontakte zwischen e¹, e² und f¹ bis Z"⁴ geschlossen, und zwar um so kräftiger und langer, je größer die Schwingungen werden. Dies hat einen mit Schwingungszunahme län^ geren Stromdurchfluß durch die Leitung W¹¹ und Gⁿ zur Folge, was wieder eine stärkere Beeinflussung der Solenoidspulen g¹ g² (Relais B) hervorruft. Je länger die Kontakte e¹ e² dabei mit den Kontakten f¹ f² bzw. f^s f⁴ in Berührung bleiben, um so kräftiger werden die Solenoidkerne h¹ h² in die Spulen hineingezogen. Demzufolge legt sich der Kontakthebel h³ bei i² an und der Stromkreis W^IV wird geschlossen. Die Schließung des Stromkreises W^IV erfolgt somit bei stärkerer Belichtung und diejenige des Stromkreises W^HI bei Verdunkelung der Selenzelle. Dieser Stromschluß hat ein Anziehen ■ des ,Ankers k durch den Elektromagneten m des Relais C, Unterbrechung des Kontaktes q¹, Ankers k, Kontaktes n, sowie ein Sperren des Ankers k² durch die Nase I¹ und die vorbereitende Schließung des Stromkreises W^1U zufolge der Berührung der Nase I¹ mit dem Ankerhebel k² zur Folge. Der Lichtstromkreis FS bleibt jetzt dauernd unterbrochen (zufolge der Sperrung bei β¹ A²) und wird erst wieder geschlossen, wenn die Schwingungen der Membrane δ zufolge der Verdunkelung der Selenzelle S¹ nachlassen, so daß die Kontakte e¹ e²' mit den Kontakten f¹ bis f^l nicht mehr in Berührung kommen. Dann zieht die Feder ä⁴ die Kerne h¹ und h² aus den Solenoiden g¹ g² heraus, die Kontakte h^z i¹ kommen in Berührung, und dieser Stromschluß des Strome ;.·; kreises W'ⁿ hat ein Anziehen des Ankers /

durch den Elektromagneten -p und ein Loslassen des Ankerhebels k² durch die Nase I¹ zur Folge. Der Lichtstromkreis FS wird durch Berührung des Ankers k mit der Streiffeder η und dem Kontakt q¹ wieder geschlossen und zugleich ist der Stromkreis W^1V an dieser Kontaktstelle wieder vorbereitet.

Die Wirkungsweise der in Fig. 2 gezeigten Anordnung ist folgende: Bei mittlerer Belichtuhg der Selenzelle S¹¹ schwebt. der Kontakt 5 zwischen den Kontakten 5 und 7. Bei stärkerer Belichtung der Selenzelle S¹¹ geht mehr Gleichstrom von der Gleichstromquelle GH durch die Magnetspulen 1, die Membrane 3 wird daher vom Magneten 2 abgestoßen (die Membrane ist wieder, wie in Fig. 1 näher erläutert ist, polarisiert) und der Kontakthebel 5 gegen den Kontakt 7 angedrückt, was die Betätigung des Relais C (in Fig. 1 gezeigt) im Sinne einer Unterbrechung des Fernschalterkontaktes q¹ zur Folge hat, wogegen bei schwächerer Belichtung der Selenzelle S'¹ Kontaktschluß bei 6 und Schließung der Fernschalterleitung bei q¹ erfolgt. Auch bei der Verwendung von Gleichstrom kommen zufolge des stets etwas schwankenden Selenwiderstandes Schwingungen der Membrane zustande, die geringere Amplituden haben und ruhiger verlaufen, wie die durch den Wechselstrom erzeugten Schwingungen.

Die Anwendung von Membranerelais ist, wie einleitend erwähnt, von großer Bedeutung, da diese Relais auf sehr schwache Ströme und Stromdifferenzen reagieren, und zwar energisch und robust. Auch beim Gleichstromschalter (Fig. 2) werden somit große Gegensätze ausgeglichen, ,indem bei hoher Empfindlichkeit des Dämmerungslichtschalters derselbe gegen Stöße und Erschütterungen unempfindlich ist und ohne Störung arbeitet, da die sehr starre Eisenmembrane, die stets unter magnetischem Einflüsse steht, durch Erschütterungen usw. nicht beeinflußt wird.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Selbsttätiger elektrischer Dämmerungs-Lichtschalter mit lichtempfindlicher Zelle und Relais, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die lichtempfindliche Zelle (Selenzelle) geschickte Strom eine polarisierte Membrane beeinflußt, die Steuerstromkreise für weitere Schaltrelais schließt und öffnet.

2. Selbsttätiger elektrischer Dämmerungs-Lichtschalter nach Anspruch 1 für Wechselstrom, dadurch gekennzeichnet, daß die

: mit der Membrane (b) verbundene Kontaktvorrichtung (A) zugleich als Gleichrichter für ein Zwischenrelais (B) ausgebildet ist.

3. Selbsttätiger elektrischer Dämmerungs-Lichtschalter nach Anspruch 1 für Gleichstrom, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Membrane (3, Fig. 2) verbundene Kontaktvorrichtung (5) unmittelbar mittels zweier Kontakte (6 und 7) und Nullstellung bei mittlerer Zellenbeleuchtung den elektromagnetischen Lichtfernschalter (c) steuert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.