DE464013C - Einrichtung zur Signaluebertragung auf bewegte Gegenstaende, insbesondere fahrende Zuege - Google Patents

Description

In dem Hauptpatent 463 242 ist eine Einrichtung beschrieben, die es ermöglicht, von einem festen Punkt aus auf einen bewegten Gegenstand Signale zu übertragen. Benutzt wird zu diesem Zweck eine optische Vorrichtung, die in der Kombination einer auf dem Fahrzeug angeordneten Lichtquelle, einem fest an der Stelle, von der aus das Signal gegeben werden soll, angeordneten Raumspiegel und einem in möglichster Nähe der Lichtquelle auf dem Fahrzeug befindlichen lichtempfindlichen Empfänger besteht. Damit durch diese Einrichtung eine sichere Signalgebung erfolgen kann, ist es notwendig, Vorkehrungen zu treffen, daß nicht irgendeine fremde Lichtquelle den lichtempfindlichen Empfänger beeinflussen kann.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei Stromschlußvorrichtungen für elektrische Si-

zo gnaleinrichtungen den lichtempfindlichen Empfänger dadurch gegen natürliches Licht unempfindlich zu machen, daß zur Signalgebung polarisiertes Licht benutzt wird, welches vor dem Empfänger periodischen Schwankungen unterworfen wird, so daß im Empfänger ein Wechselstrom erzeugt wird, der ein gegen Gleichstrom unempfindliches Wechselstromrelais betätigt.

Nach vorliegender Erfindung wird ein wirksamer Schutz gegen Störungen durch fremde Lichtquellen dadurch erreicht, daß die Intensität der zur Verwendung gelangenden Signallichtstrahlen periodischen Änderungen unterworfen werden und die mit dem Empfänger verbundenen Stromkreise bzw. Relais so ausgebildet sind, daß sie auf die Periode dieser Schwankungen abgestimmt werden können. Hieraus ergibt sich zugleich die Möglichkeit, mehrere Signale, durch die .verschiedene Wirkungen ausgeübt werden können, auf das Fahrzeug zu übermitteln. Die Ausführung dieses Gedankens kann so erfolgen, daß im einen Falle die auf dem Fahrzeug angeordnete Lichtquelle Licht wechselnder Intensität ausstrahlt, oder daß im anderen Falle Intensitätsschwankungen des Lichtes erst bei der Reflektion an den Signalspiegeln hervorgerufen werden. Die periodisch sich ändernden Lichtstrahlen rufen dann im Empfänger (Selenzelle oder Photozelle) einen Strom wechselnder

Stärke hervor, dessen Periode genau der Periode der Lichtschwankungen entspricht. Der hieraus resultierende Wechselstrom wird nun einer resonanzfähigen auf die Periode dieses Wechselstromes abgestimmten Relaisanordnung zugeführt. Als Relais kann beispielsweise ein Tonfrequenz- oder Vibrationsrelais verwandt werden. Bekanntlich lassen sich derartige Relais mit einer SO' scharfen Resonanzlage versehen, daß sie nur durch Wechselstrom einer bestimmten Periode zum Ansprechen gebracht werden, während Wechselströme nur wenig abweichender Frequenz keine Wirkung ausüben. Zur Erzielung einer gesteigerten Selektivität kann der Wechselstrom zunächst auch einem auf seine Frequenz abgestimmten elektrischen Schwingungskreis zugeführt werden.

Der Empfänger bzw. das Relais, durch das beispielsweise eine Bremsvorrichtung in Tätigkeit gesetzt werden soll, werden infolgedessen beim Auftreffen von Lichtstrahlen, deren Intensität in ganz bestimmtem vorge>gebenen Rhythmus schwankt, zum Ansprechen gebracht, während gewöhnliches Licht konstanter Intensität oder Licht, das in einer anideren Periode schwankt, keine Wirkung ausübt. Die Selektivität der Einrichtung ergibt die Möglichkeit, mehrere verschiedene Signale gleichzeitig oder nacheinander zu übermitteln, um auf diese Weise differenzierte Wirkungen auf dem Fahrzeug hervorzubringen, indem nämlich den Lichtstrahlen Schwankungen verschiedener Frequenz aufgedrückt und mit dem Empfänger eine entsprechende Zahl von Stromkreisen bzw. Relais, die auf diese Frequenzen abgestimmt sind, verbunden werden.

Die periodischen Schwankungen der Strahlenintensität lassen sich auf verschiedene Weise erreichen. Handelt es sich im einfachsten Falle darum, die Intensität der Strahlenquelle auf dem Fahrzeug selbst zu verändern, so kann dies, falls die Strahlenquelle eine Glühlampe, Bogenlampe oder irgendeine andere elektrisch geheizte Lichtquelle ist, dadurch geschehen, daß als Speisestrom Wechselstrom bestimmter vorgegebener Frequenz benutzt wird. Bekanntlich folgt die Tempeso ratur eines Glühfadens oder des Lichtbogens noch sehr schnellen Stromschwankungen, die weit oberhalb des Sprachgebietes liegen. Wird reine Wechselstromheizung benutzt, so besitzt die Temperaturschwankung und damit auch die Intensitätsschwankung die doppelte Periode wie der Wechselstrom. Der Empfänger muß also in diesem Fall auf die doppelte Frequenz des zur Heizung benutzten Wechselstromes abgestimmt werden. Wird dagegen Wechselstrom mit überlagertem Gleichstrom zur Heizung bemttzt, so zeigt die Temperaturschwankung, falls die Wechselstromkomponente gegenüber der Gleichstromkomponente klein ist, die gleiche Periode wie der Wechselstrom. Eine andere Methode, die Lichtintensität zu ändern, die sich bei jeder Lichtquelle anwenden läßt, besteht darin, vor der Lichtquelle konstanter Intensität eine an sich bekannte Sektorenscheibe rotieren zu lassen. Bei passender Gestaltung der Schlitze der Scheibe und des Lichticegels läßt sich erreichen, daß ein sinusförmiger Wechsel der Intensität von Null bis zu einem Maximalwert eintritt, so daß auf diese Weise große Schwankungen bestimmter Periode erzielt werden. Die Periode der Schwankungen kann in diesem Fall beliebig variiert werden, entweder durch Änderung der Umdrehungsgeschwindigkeit der Sektorenscheibe oder Verwendung von Sektorenscheiben verschiedenen Umfanges und entsprechend verschiedener Zahl der Schlitze. Statt die periodische Veränderung der Intensität in der eben geschilderten Weise an der Lichtquelle auf dem Fahrzeug vorzunehmen, kann diese Änderung auch am Signalspiegel erfolgen, indem vor dem Signalspiegel eine rotierende Sektorenscheibe angeordnet ist, die in bestimmtem Wechsel den Spiegel öffnet und schließt, so daß also das vom Spiegel zurückkehrende Licht periodisch schwankt. Durch diese Art der Einwirkung ergeben sich eine Reihe von Vorteilen. Es ist hierdurch die Möglichkeit vorhanden, mehrere Spiegel zu verwenden, die Sektorenscheiben verschiedener Periodizitat besitzen, so daß also von jedem Spiegel das Licht in bestimmter diesem Spiegel eigentümlicher Periodizität zurückgeworfen wird. Man kann also, indem man den Empfänger mit einer der Zahl der Spiegel entsprechenden Anzahl von Stromkreisen bzw. Relais versieht und die Resonanzfrequenzen dieser Stromkreise entsprechend der Periode der durch die einzelnen Spiegel erzeugten Lichtschwankungen wählt, auf diese Weise eine der Zahl der Spiegel entsprechende Zahl verschiedener Signale unabhängig voneinander auf das Fahrzeug übertragen. Beispielsweise kann diese Einrichtung dazu verwandt werden, um einen Zug entsprechend seiner Geschwindigkeit an bestimmten Stellen vor dem Hauptsignal abzubremsen; eine Aufgabe, die nach dem Hauptpatent durch Verwendung von Lichtfiltern erreicht wird. In diesem Fall werden die vier vor dem Hauptsignal aufgestellten Spiegel mit Sektorenscheiben versehen, die auf vier verschiedene Frequenzen abgestimmt sind und der Empfänger mit vier auf diese Frequenzen abgestimmten Stromkreisen bzw. Frequenzrelais verbunden. Der Vorteil dieser Einrichtung gegenüber der im Hauptpatent angegebenen liegt, abgesehen von dem

sicheren Ansprechen infolge der ausgeprägten Selektivität, besonders in der Verwendung nur einer einzigen Lichtzelle.

Wie ersichtlich, läßt sich die Zahl der zur Signalgebung benutzten Frequenzen über die obige Zahl bequem steigern, da ein Frequenzbereich zur Verfügung steht, der weit über das Tonfrequenzband hinausgeht. Eine obere Grenze ist auf der Signalgeberseite lediglich ίο durch die höchstzulässige Umdrehungsgeschwindigkeit und Größe der Sektorenscheibe zur Erzeugung der sehr schnellen Lichtwechsel gegeben. Auf der Empfängerseite ist weniger die zu geringe Empfindlichkeit der auf sehr hohe Frequenzen abgestimmten Tonfrequenzrelais, da statt dessen auch abgestimmte Schwingungskreise und auf den gleichgerichteten Wechselstrom ansprechende Relais benutzt wenden können, als vielmehr die Trägheit und das mangelhafte Folgen des zur Umsetzung der Lichtschwankungen in Stromschwankungen benutzten lichtempfindlichen Organs bei sehr hohen Frequenzen für die höchstzulässige Frequenz bestimmend.
Bei der Wahl der Perioden für die verschiedenen für die Übertragung benutzten Intensitätsschwankungen ist zu berücksichtigen, daß nicht gerade Frequenzen benutzt werden, die etwaigen in einer anderen niederen nicht rein sinusförmigen Intensitätsschwankung enthaltenen Oberschwingungen entsprechen. Man hat also auch die technischen Wechselstromfrequenzen zu vermeiden, was aber keine Schwierigkeit verursacht. Im übrigen wird man, um gegenseitige Störungen sicher auszuschalten, die Frequenzunterschiede möglichst groß wählen.

Bei der Beeinflussung der Lichtintensität durch vor den Signalspiegeln angebrachte to Sektorscheiben können die Sektorscheiben gleichzeitig die Aufgabe der Signalgebung übernehmen, während in dem Fall, daß die Intensität des Lichtes auf dem Fahrzeug variiert wird, die Signalgebung durch öffnen und Schließen einer Blende vor dem Signalspiegel erfolgen muß, kann dies im zweiten Fall einfach dadurch geschehen, daß normalerweise die Sektorenscheibe stillsteht und zur Signalgebung in Betrieb gesetzt wird, so daß eine besondere Blende überflüssig ist. Der Antrieb der Sektorenscheiben kann durch eine kleine Dynamo erfolgen. Noch einfacher gestaltet sich aber die Einrichtung, wenn statt dessen ein Uhrwerk oder Gewichtszug benutzt wird, die bei der Signalgebung ausgelöst werden.

Bei der Anordnung der Stromkreise und Relais im Empfänger ist zu berücksichtigen, daß die lichtelektrischen Zellen, wie Selen- oder Photozelle, einen großen Widerstand besitzen, also als Generatoren mit hohem inneren Widerstand aufzufassen sind. Beispielsweise besitzen gerade die Selenzellen großer Empfindlichkeit auch einen hohen Widerstand von 100 000 Ohm und mehr. Demgemäß hat die Schaltung der Verbrauchskreise, also der resonanzfähigen Schwingungskreise und Relais so zu erfolgen, daß sie ebenfalls einen hohen Widerstand darstellen, der dem Widerstand der Lichtzelle angepaßt ist.

Abb. ι stellt eine beispielsweise Ausführungsform dieses Gedankens dar. Z ist die lichtempfindliche Zelle, beispielsweise eine Selenzelle und B eine Spannungszelle geeigneter Größe. Parallel dazu liegen ein oder mehrere (im vorliegenden Fall drei) auf die einzelnen Perioden der Lichtschwankungen V₁, V₂, v₃ abgestimmte Stromkreise Ki, K₂, K^, bestehend aus den Drosselspulen Dr₁, Dr₂, Dr₃, deren Resonanzlage evtl. durch parallel geschaltete abgestimmte Kondensatoren C_x, C₂, C₃ passend eingestellt ist. Dr₁, Dr₂, Dr_s können zweckmäßigerweise die Erregerspulen der ebenfalls auf die Frequenzen V₁, v_2; V₃ abgestimmten Frequenzrelais sein. Werden nur wenige Stromkreise benötigt, so mag es ausreichend sein, einfach abgestimmte Frequenzrelais zu verwenden, im anderen Falle kann es zweckmäßiger sein, auf abgestimmte Relais zu verzichten und statt dessen nur abgestimmte Stromkreise zu benutzen, wobei dann der durch die Lichtschwankungen hervorgerufene Wechselstrom gleichgerichtet und Gleichstromrelais zugeführt wird. Da im allgemeinen der durch das Signal erzeugte Wechselstrom nur geringe Stärke haben wird, ist es zweckmäßig, um ein sicheres Ansprechen des Relais zu erreichen, diesen Wechselstrom durch eine oder mehrere Verstärkerröhren zu verstärken.

Abb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel. Z bedeutet wieder die Lichtzelle, £>_z die" zugehörige Spannungsquelle, die zweckmäßigerweise dazu benutzt wird, dem Gitter eine negative Vorspannung zu geben. K₁, K₂, K_s sind drei auf die Frequenzen der Lichtschwankungen v_1;, V₂J V₃ abgestimmte Schwingungskreise, bestehend aus Selbstinduktion L₁, L₂, L₃ und Kapazität C₁, C₂, C₃, so daß also Frequenzen, die ihrer Eigenfrequenz entsprechen, an ihren Enden eine sehr hohe Spannung erzeugen. Im Anodenkreis liegen in Serie mit der Anodenbatterie B^ die Drosselspulen Dr₁, Dr₂, Dr_n, die zweckmäßigerweise gleichzeitig die Erregerspulen für die Frequenzrelais darstellen. Reicht die Verstärkung einer Röhre für die Betätigung der Relais nicht aus, so können mehrere Verstärkerröhren hinter einander geschaltet werden. Soll nur eine Frequenz verstärkt werden, so wird zweckmäßigerweise als Übertragungsglied zwischen den einzelnen Verstär-

kerröhren ein auf die zu übertragende Frequenz abgestimmter Resonanztransformator benutzt, während bei Übertragung mehrerer Frequenzen eine Widerstandskopplung zwecks gleichmäßiger Übertragung aller Frequenzen angebracht ist.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   ίο i. Einrichtung zur Signalübertragung

   auf bewegte Gegenstände, insbesondere fahrende Züge, nach Patent 463 242, unter Verwendung von Lichtstrahlen, die zur Erzeugung von Wechselstrom periodisehen Schwankungen unterworfen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Empfänger (Z) verbundenen Stromkreise bzw. Relais (K₁, K₂, K₃) auf die Periodenzahl des durch die Lichtschwankungen hervorgerufenen Wechselstromes abgestimmt sind.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Lichtstrahlen zur Erzielung einer differenzierten Zugbeeinflussung Schwankungen von verschiedener Periodenzahl aufgedrückt sind und jeder einzelnen Zugeinwirkung eine besondere Periodenzahl und ein darauf abgestimmtes schwingungsfähiges System zugeordnet ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor jedem Raumspiegel zur Erzeugung von Lichtschwankungen je ein rotierender Sektor angeordnet und die jeweilig erzeugte Periodenzahl der durch den jeweiligen Spiegel auszuübenden Zugbeeinflussung angepaßt ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Fahrzeug befindliche, als Strahlenquelle dienende elektrische Lampe zur Erzeugung von verschiedenen periodischen Lichtschwankungen mit Wechselstrom entsprechender Wechselzahl gespeist ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Fahrzeug befindliche elektrische Lampe zur Erzeugung von verschiedenen periodischen Lichtschwankungen mit einem von einem Gleichstrom überlagerten Wechselstrom entsprechender Wechselzahl gespeist ist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den mit der Lichtzelle (Z) verbundenen Stromkreisen (K₁, K₂, JC₈) auf die verschiedenen Perioden (vj,, V₂, V₃) des Lichtes abgestimmte Frequenzrelais (Dr₁, Dr₂, Dr₃) angeordnet sind.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Lichtzelle (Z) auf die verschiedenen Perioden (vj,, V2, V3) der Lichtschwankungen abgestimmte Schwingungskreise (K₁ K₂, Ks) angeordnet sind, die ihrerseits dem Gitterkreis (G) einer Verstärkerröhre angehören, in deren Anodenkreis (A) mittelbar oder unmittelbar Frequenzrelais (Dr₁, Dr₂, Dr₃) eingeschaltet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen