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Vorrichtung zur elektrischen Auslösung beliebiger Vorgänge Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Auslösung beliebiger Vorgänge, insbesondere
zur Fernsteuerung verstellbarer Organe. Es sind schon Vorrichtungen zur elektrischen
Auslösung beliebiger Vorgänge bekanntgeworden, bei denen das zu verstellende Organ
nur dann betätigt wird, wenn einer oder mehrere aufeinanderfolgende Stromstöße in
genau bestimmten Abständen gegeben werden. Die Verwendung von mehreren aufeinanderfolgenden
Stromstößen, von denen bei zweien wenigstens der zweite in einem genau bestimmten
Abstand nach dem ersten einsetzen soll, hat den Zweck, zu verhindern, d:aß eine
unerwünschte Auslösung durch eine zufällige Spannungszufuhr zu den Steuerleitungen
eintritt. Die bisher hierfür bekanntgewordenen Vorrichtungen sind verhältnismäßig
kompliziert und infolgedessen teuer, zumal sie ziemlich teure Wechselstromrelais
und örtliche Stromquellen an der gesteuerten Stelle benötigen. Außerdem haben bekannte
Fernsteueranlagen auch noch den Nachteil, daß sie nicht genügend gegen jede Art
induktiver Beeinflussungen der Fernleitung gesichert sind. Bei mehrfachem Berühren
der Fernleitung durch Baumäste können beispielsweise gerade diejenigen Impulskombinationen
hervorgerufen werden, auf die das ferngesteuerte Organ anspricht.' Ein fehlerhaftes
Ansprechen eines ferngesteuerten Organs kann aber zu Störungen und unter Umständen
sogar zu Zerstörungen der ferngesteuerten Anlage führen. Durch die Erfindung werden
diese Mängel beseitigt. Erfindungsgemäß ist von zwei in genau bestimmtem Abstand
aufeinanderfolgenden kurzzeitig aufrechterhaltenen Strömen der erste dieser Ströme
ein pulsierender Strom, insbesondere ein Wechselstrom, der über einen Wechselstrommotor
ein Glied in Bewegung setzt, das derart mit einer nur auf Gleichstrom ansprechenden,
von dem darauffolgenden Strom gesteuerten Vorrichtung zusammenwirkt, daß das verstellte
Organ nur dann betätigt wird, wenn der Stromkreis für diesen darauffolgenden Strom
in einer bestimmten Stellung des beweglichen Gliedes geschlossen wird.
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Gegenüber einer bekannten Anordnung, bei der ein ,Ansprechen der ferngesteuerten
Vorrichtung durch Ein- und Ausschalten eines Stromstoßes erzielt wird, besitzt die
Erfindung ebenfalls den Vorzug der erhöhten Betriebssicherheit, die einerseits auf
die Verwendung der verschiedenen Stromarten, andererseits darauf zurückzuführen
ist, daß Relais und ferngesteuerte Arbeitsgeräte im Augenblick des Einschaltens
von Strömen zeitlich viel genauer ansprechen als beim Abklingen eines Stromes.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Beide Ausführungsbeispielehabendengl.eichen Kommandogeber. Dieser besteht aus einem
Transformator z mit zwei Sekundärwicklungen. Aus der Sekundärwicklung :2 wird ein
Wechselstromimpuls
entnommen, während eine Sekundärwicklung 3 über
einen Gleichrichter q. einen Gleichstromimpuls liefert. 5 ist ein Schalter, der
einer nicht dargestellten Verzögerungseinrichtung unterliegt, so daß er aus der
gezeichneten oberen Stellung nur langsam über die beiden Kontakte 6 und 7 absinken
kann. Mit 8 und 9 sind die beiden Fernleitungen bezeichnet. io ist ein Kondensator,
der z. B. einen Synchronmotor i i gegen den Gleichstromimpuls sperrt. 12 ist eine
Batterie, die über einen Kontakt 13 auf einen Motor 1q. geschaltet werden
kann. Der Motor 14 gibt die Energie zur Durchführung des gewünschten Vorganges ab.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß. Abb. i ist mit 15 eine Drossel bezeichnet
und mit 16 die Betätigungsspule einer elektromagnetischen Sperrvorrichtung. 17 ist
ein von der Spule 16 gesteuerter Anker, der um eineAchse 18 drehbar gelagert
ist und sich bei unerregter Spule 16 gegen einen Anschlag i9 abstützt. 2o ist ein
Zahnrad, das von dem Synchronmotor i i über einen Ritzel2i angetrieben wird. Ein
auf dem Zahnrad 2o sitzender Anschlag 22 steht im Eingriff mit einer Nase 23 einer
frei auf der Achse 24 drehbar gelagerten Scheibe 25. 26 ist eine Blattfeder, deren
Ende zu einem Haken 27 umgebogen ist. Die in der Abb. i dargestellte und oben beschriebene
Einrichtung .wirkt wie folgt: Zur Durchführung des Auslösevorganges wird der Kontaktarm
5 aus der gezeichneten Lage langsam über den Kontakt 6 auf den Kontakt 7 geführt.
Dadurch werden die Fernleitungen 8 und 9 zunächst an die Sekundärwicklung 2 des
Transformators i angeschlossen. Der über die Fernleitungen der Auslösevorrichtung
zufließende Wechselstrom kann das Gleichstromrelais 16 nicht erregen, weil dessen
Kreis neben der schon ohnedies hohen Induktivität des Gleichstromrelais noch durch
eine besondere Selbstinduktion 15 gesperrt ist. Dagegen fließt der Wechselstrom
über den Kondensator io durch den Synchronmotor i i. Der Synchronmotor i i beginnt
-zu laufen und dreht dadurch das Zahnrad 2o im Sinne des eingezeichneten Pfeiles.
Durch den Anschlag 22 wird die Scheibe 25 mitgenommen. In dem Augenblick, wo die
Nase 23 ihre Stellung senkrecht oberhalb der Achse 24 überschreitet, beginnt die
Scheibe 25 sich unter dem Übergewicht der Nase 23 frei zu drehen. Die Verzögerungseinrichtung
des Schaltarmes 5 auf der Kommandostelle ist so eingestellt, daß in diesem Augenblick
der Kontaktarm 5 auf den Kontakt 7 hinübergleitet. Infolgedessen wird durch die
Leitungen 8 und 9 jetzt ein Gleichstromstoß geschickt. Der Kreis des Synchronmotors
ii ist durch den Kondensator io gegen den Gleichstrom abgesperrt. Dieser durchfließt
also nur das Gleichstromrelais 16, so daß der Anker 17
angezogen wird. Die
um die Achse 24 sich frei drehende Scheibe 25 kann also mit der Feder 26 frei an
den Anker 17 vorbeifallen, sich auf die obere Kontaktfeder des Kontaktes
13 auflegen und dadurch diesen Kontakt schließen. Infolgedessen beginnt der
Motor 1q. zu laufen und führt den gewünschten Vorgang aus. Zweckmäßig ist die Laufzeit
des Motors 1q. durch das von ihm zu betätigende Organ derart begrenzt, daß der Motor
abgeschaltet wird, wenn das Organ seine Endstellung erreicht hat.
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Bevor ein neuer Auslösevorgang durchgeführt werden kann, muß die Scheibe
25 mit dem Zahnrad 2o wieder in die Ausgangsstellung von Hand zurückgeführt werden.
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Gegen unerwünschtes Unterspannungsetzen der Fernleitungen ist die
beschriebene Auslösevorrichtung weitgehend unempfindlich. Wird z. B. unerwünscht
ein Wechselstromstoß in die Leitungen gesendet, dann beginnt die Scheibe 25 ihren
Weg. Hört der Wechselstromstoß auf, bevor die Nase 23 ihre oberste Stellung überschritten
hat, dann zieht das Gewicht der Nase 23 die Scheibe 25 und damit auch das Zahnrad
2o in die Ausgangsstellung zurück. Dazu ist infolge des mit dem Zahnrad 2o gekuppelten
Motors i i unter Umständen ein höheres Drehmoment erforderlich. Man kann aber auch
mit sehr geringen Drehmomenten auskommen, wenn man in bekannter Weise den Eingriff
zwischen dem Ritzel 21 und dem Zahnrad 2ö davon abhängig macht, daß der Motor i
i unter Spannung steht, so daß die Kupplung erst hergestellt wird, wenn der Motor
unter Spannung gesetzt, und selbsttätig gelöst wird, wenn die Spannung ausbleibt.
Wird durch Zufall der ungewollt über die Leitungen fließende Wechselstrom während
einer Zeit aufrechterhalten, die das Überschreiten der obersten Stellung durch die
Nase 23 ermöglicht, dann legt sich die Feder 26 mit ihrem hakenförmigen Ende 27
hinter den Anker 17 der elektromagnetischen Sperrvorrichtung. Dadurch ist
jede Weiterbewegung der Scheibe 25 auch bei Unterspannungsetzen des Gleichstromrelais
gesperrt. Man kann unter Umständen auch in diesem Falle noch eine selbsttätige Rückführung
der Scheibe 25 in die Nullage erreichen, wenn man den Anschlag 22 z. B. unter Zuhilfenahme
einer Kurve so- steuert, daß er aus der Bahn der Nase ä3 herausgeführt wird, sobald
diese ihre oberste Stellung erreicht hat. In diesem Falle würde die Nase aus der
obersten Stellung gegen den Anker 17
fallen. Da sich ihre Aufschlagsgeschwindigkeit
aus zwei Summanden zusammensetzt, deren einer die Geschwindigkeit ist, welche
der
Nase durch den Motor i i erteilt wurde, und deren anderer durch den freien Fall
der Nase 23 gebildet wurde, wird die Nase infolge der Wirkung der Feder 26 zurückgeworfen,
und zwar mit einer Geschwindi jkeitx die ihr das Überschreiten des obersten Punktes
ermöglicht, so daß sie in die in der Zeichnung dargestellte Ausgangsstellung zurückkehrt.
Allerdings müßte man daneben auch noch Vorkehrungen treffen, daß auch das Zahnrad
20 in seine Ausgangsstellung zurückkehrt. Das läßt sich verhältnismäßig ,einfach
dadurch erreichen, daß auch dieses Zahnrad mit einem Gewicht einseitig belastet
wird, das es in die in der Zeichnung dargestellte Lage zurückzuführen bestrebt ist.
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Die dargestellte Vorrichtung entbehrt noch eines weiteren durch den
Erfindungsgegenstand erreichbaren Sicherheitsfaktors. Ein zu frühes Einsetzen des
Gleichstromimpulses stört die Auslösewirkung so lange nicht, wie der Wechselstrom
hinreichend lange fließt, um die Nase 23 über ihren toten Punkt zu befördern. Der
Anker 17 könnte also unbedenklich zu einer beliebigen, in den Weg der Nase 23 fallenden
Zeit angezogen werden, ohne daß dieses zu frühe, also fehlerhafte Einsetzen des
Gleichstromes die Auslösung unmöglich machte: Dieser Nachteil läßt sich dadurch
beheben, daß der gegen den Anschlag i9 liegende Arm des Ankers 17 mit einer Klinke
ausgerüstet wird, welche z. B. in das Zahnrad 2o eingreift, wenn der Anker 17 angezogen
wird. Erfolgt dieser Vorgang zu früh, d. h. also, bevor die Nase 23 ihre oberste
Stellung erreicht hat, dann wird jede weitere Bewegung der Scheibe 25 und damit
auch die Auflösung unmöglich gemacht. Die Vorrichtung spricht dann nur noch an,
wenn sie zunächst von einem Wechselstrom ganz bestimmter-Länge und dann unmittelbar
darauf folgend von einem Gleichstrom durchflossen wird.
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Eine zweite Ausführungsmöglichkeit ist in der Abb. 2 dargestellt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird von dem Motor i i über ein Ritzel 28 ein Zahnrad
29 angetrieben. Mit dem Zahnrad 29 ist fest gekuppelt eine Scheibe 3o, die einseitig
durch ein Gewicht 31 belastet ist und mit einer Einkerbung 32 versehen ist. Auf
ihrem Umfang ist die Scheibe 30 vorteilhaft gezahnt. 33 ist ein Gleichstromrelais
und 34 der um die Achse 35 drehbare Anker dieses Relais, der einen Arm 36 mit einem
Sperrzahn 37 trägt. Die in der Abb. 2 dargestellte Vorrichtung wirkt wie folgt:
Ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb. i wird der gewünschte Vorgang
durch Absinkenlassen des Kontaktarmes 5 aus der gezeichneten Lage ausgelöst. Dabei
wird zunächst über den Kontakt 6 die Sekundärwicklung 2 auf die Fernleitungen geschaltet.
Das Gleichstromrelais 33 ist infolge seiner hohen Selbstinduktion weitgehend gegen
Wechselstrom gesperrt, so daß dieser im wesentlichen dem Synchronmotor i i zufließt.
Der Synchronmotor i i dreht nun über das Ritzel 28 und das Zahnrad 29 die Scheibe
30 im Sinne des eingezeichneten Pfeiles. Die Abwärtsbewegung des Kontaktarmes 5
ist so gedämpft, daß der Kontaktarm 5 von dem Kontakt 6 auf den Kontakt 7 in dem
Moment übergeht, wo der Ausschnitt 32 in der Scheibe 30 gerade der Nase 37
des Ankers 34 gegenübersteht. In diesem Moment wird das Gleichstromrelais 33 erregt
und dadurch der Anker 34 angezogen. Da die Nase 37 in den Ausschnitt 32 hineinwandern
kann, ist die Bewegung des Ankers 34 ungehemmt, so daß dieser den Kontakt 13 schließen
und dadurch den Motor 14 an Spannung legen kann. Der Weg des Motors ist zweckmäßig,
wie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, begrenzt. Nachdem genügend lange
Zeit der Kontakt zwischen dem Arm 5 und dem festen Kontakt 7 aufrechterhalten worden
ist, kann der Kontaktarm 5 wieder in seine Ausgangsstellung zurückgeführt werden.
Dadurch wird die Nase 37 aus dem Ausschnitt 32 herausgehoben, so daß die Scheibe
30 sich unter dem Einfluß des Gewichtes 31 wieder in ihre Ausgangsstellung
einstellen kann. Unter Zuhilfenahme einer schwachen Rastung läßt sich erreichen,
daß die Ausgangsstellung mit großer Genauigkeit stets wieder erreicht wird. Auch
bei dieser Ausführungsform kann es zweckmäßig sein, von dem Mittel der Entkoppelung
des Motors i i von dem Zahnrad 29 im spannungslosen Zustande des Motors Gebrauch
zu machen.
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Mit der oben beschriebenen Vorrichtung kann der Auslösevorgang nur
dann durchgeführt werden, wenn zunächst von dem Wechselstrom die Scheibe
30 um einen genau bemessenen Winkel gedreht wurde und unmittelbar nach Erreichen
dieser Stellung durch einen Gleichstromstoß das Relais 33 erregt wird. Wird z. B.
das Relais 33, früher oder später erregt, dann greift der Anker mit seiner Nase
37 in die Verzahnung der Scheibe 3o ein und sperrt dadurch jede weitere Bewegung
dieser Scheibe, so daß auch weiteres Fortbestehen des Wechselstromes nicht etwa
den Ausschnitt 32 unter die Nase 37 führen und dadurch den gewünschten Vorgang zur
Auslösung bringen kann.
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Bei den Ausführungsbeispielen ist vorausgesetzt, daß die zur Auslösung
erforderlichen Ströme einem Wechselstromnetz entnommen werden. Dabei ist die Frequenz
des Netzes konstant angenommen, so daß der Kontaktarm 5 dem Einfluß einer Zeitverzögerung
unterworfen
werden kann. Um von der Konstanz des Netzes unabhängig zu werden, könnte man den
Kontaktarm 5 von einem Synchronmotor bewegen lassen, so daß Eindeutigkeit zwischen
den Bewegungen der beweglichen Glieder 25 bzw. 30 und des Schaltarmes 5 besteht.
Dabei wäre es dann gleichgültig, innerhalb welcher Zeit die beweglichen Glieder
ihre kritischen Wege zurücklegen. Es ist schließlich nicht erforderlich, Wechselstrom
und Gleichstrom für die Auslösung heranzuziehen; man kann auch sehr gut mit Gleichstrom
allein auskommen, wenn man an Stelle der Synchronmotore i i Antriebe verwendet,
die z. B. aus dem elektrischen Uhrenbau für Nebenuhren bekannt sind. Diese Antriebe
werden von Gleichstromimpulsen wechselnder Richtung gespeist. Solche Gleichstromimpulse
kann man an der Kommandostelle z. B. mit Hilfe eines unter Umständen auch von Hand
angetriebenen Kollektors erzeugen. Man wird ihnen zweckmäßig eine Impulshäufigkeit
geben, die groß genug ist, um das Gleichstromrelais 33 nicht zum Ansprechen zu bringen.
Der Kontaktarm 5 könnte dann unmittelbar von dem zur Erzeugung der Impulse dienenden
Kollektor gesteuert werden.
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Die in der Abb. 2 dargestellte Vorrichtung ist auch geeignet zur wahlweisen
Auslösung mehrerer verschiedener Vorgänge. Man braucht zu diesem Zweck lediglich
eine Mehrzahl von Gleichstromrelais 33 mit zugehörigen Ankern und Steuerkontakten
13 über den Umfang der Scheibe 30 verteilt anzuordnen. Zu jedem Relais gehört
dann ein ganz bestimmter Weg des Ausschnittes 32. Dabei können alle Relais von dem
Gleichstrom durchflossen werden, da ja nur das dem Ausschnitt 32 gegenüberstehende
Relais zur Wirkung kommen kann.
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Der erforderliche Gleichstrom kann aus einer vorhandenen Wechselstromquelle
mit Hilfe eines Gleichrichters, z. B. eines Trockengleichrichters, entnommen werden.