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Vorrichtung zur Prüfung der Betriebsfähigkeit einer lichtelektrischen
Anordnung Die vorliegende Erfindung betrifft lichtelektrische Anordnungen, bei denen
bei einem bestimmten Belichtungszustand des lichtempfindlichen Teils eine Anzeigevorrichtung,
eine Signalvorrichtung o. dgl., betätigt werden soll, also z. B. sog. Raumsperren,
die zur ständigen oder zeitweisen Überwachung von Räumen, von Fahrstraßen u. dgl.
dienen, oder z. B. Einrichtungen zum Zählen oder Sortieren fortlaufend an einer
Lichtquelle vorübergeführter Gegenstände oder Personen. Bei allen diesen Anordnungen,
gleichgültig, ob sie nach dem Prinzip der Lichtsperren arbeiten oder ob die erwähnte
Anzeigevorrichtung betätigt werden soll, wenn der Belichtungszustand des lichtempfindlichen
Teils von einem niedrigen zu einem höheren Wert ansteigt, oder ob sie in ihrem elektrischen
Teil nach dem Ruhestrom- oder Arbeitsstromprinzip arbeiten, können Störungen, verursacht
durch Schadhaftwerden einer lichtempfindlichen Zelle oder einer Verstärkerröhre,
durch Drahtbrüche, aber 'auch durch Einwirkungen von außen, die in unlauterer Absicht
vorgenommen werden, auftreten, die die Auslösung der gewünschten Wirkung bei einem
bestimmten Vorgang verhindern, so daß dieser Vorgang trotz des Vorhandenseins der
lichtelektrischen Anordnung unbemerkt bleibt. Diesen Störungen, deren Folgen besonders
unliebsam sind, stehen noch andere gegenüber, die auf die Empfangsanordnung die
gleiche Wirkung ausüben wie der kenntlich zu machende Vorgang und die daher keinen
besonderen Schaden anrichten. Im folgenden mögen daher nur die erstgenannten Störungen
als schädliche Fehler bezeichnet werden. Um bei den in Rede stehenden Anordnungen
eine Kontrolle in bezug auf das Vorhandensein schädlicher Fehler ausüben zu können,
hat man eine Einrichtung vorgesehen, mit der der lichtempfindliche Teil vorübergehend
in denjenigen Zustand versetzt werden kann, bei dem bei fehlerfreiem Zustand der
Anordnung die Betätigung der Anzeigevorrichtung o. dgl. erfolgt.
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Gemäß der Erfindung versieht man die lichtelektrische Anordnung außerdem
mit Schalteinrichtungen, die gleichzeitig mit der Einrichtung zur vorübergehenden
Beeinflussung der Belichtung des lichtempfindlichen Teils der Anordnung betätigt
werden und deren Betätigung bewirkt, daß bei fehlerfreiem Zustand der. Anordnung
an der Anzeigevorrichtung o. dgl. die entgegengesetzte Wirkung hervorgerufen wird,
als sie bei gleichem Belichtungszustand und fehlerfreiem Zustand der Anordnung hervorgerufen
wird, wenn die Kontrolleinrichtung nicht eingeschaltet ist. Durch diese Maßnahme
wird erreicht, daß trotz der Ausübung der Kontrolle nur im Gefahrfalle, und zwar
in jedem Gefahrfalle, sei es, daß durch Schadhaftwerden empfindlicher Teile der
Anordnung diese arbeitsunfähig geworden ist; oder sei es, daß betriebsmäßig ein
mit der Anordnung zu überwachendes Ereignis eingetreten ist, ein und dieselbe Wirkung
hervorgerufen wird, also z. B. ein Warnsignal ausgelöst wird, eine Sperrvorrichtung
betätigt wird o. dgl. Dadurch werden gegenüber den bekannten Einrichtungen die Anforderungen
an die Aufmerksamkeit des Bedienungspersonals wesentlich herabgesetzt und damit
die Betriebssicherheit erhöht, da bei den bekannten Einrichtungen
das
Warnzeichen nicht nur beim Eintreten des betriebsmäßig anzuzeigenden Ereignisses,
sondern auch bei jeder häufig in kurzen Zeitabständen vorzunehmenden Kontrolle gegeben
wird, wenn ein schädlicher Fehler nicht vorliegt.
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Die Herbeiführung desjenigen Belichtungszustandes der lichtempfindlichen
Einrichtung, -bei dem bei fehlerfreiem Zustand der Anordnung die Betätigung der
Anzeigevorrichtung o. dgl.. erfolgt, kann bei einer Raumsperre z. B. dadurch geschehen,
daß bei eingeschalteter Lichtquelle für das Sperrlichtbündel eine Blende in das
Lichtbündel geschlagen wird oder daß die Lichtquelle vorübergehend ausgeschaltet
wird, welch letzterem Vorgang auch das Nichteinschalten, der Lichtquelle während
einer gewissen Zeit entspricht, wenn die Kontrolle jeweils bereits beim Anschließen
der Anordnung an die Betriebsstromquelle erfolgen soll. Diese letztere Art der Kontrolle
ist besonders dann angebracht, wenn es sich um Anordnungen handelt, die nur kurzzeitig
in Betrieb sind und des öfteren aus- und eingeschaltet werden.
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Zweckmäßige Ausbildungen für die Schalteinrichtung zur Kenntlichmachung
des Vorliegens eines schädlichen Fehlers in der der Erfindung entsprechenden Weise
erhält man, wenn man auf dem Schlußrelais außer seiner Haupt-Wicklung noch eine
Hilfswicklung anbringt, die man so mit einer Stromquelle verbindet, daß sie die
Magnetisierung des Relais in entgegengesetztem Sinne beeinflußt wie die Hauptwicklung,
oder wenn man neben dem betriebsmäßig zu schaltenden Kontakt des Relais einen Hilfskontakt
vorsieht, der bei einem anderen als dem betriebsmäßig vorhandenen Strömwert anspricht.
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Durch eine Schaltuhr oder ein Zeitrelais führt man zweckmäßigerweise
nach Ablauf der Kontrollzeit den normalerweise während des Betriebes vorausgesetzten
Zustand der Anordnung selbsttätig wieder herbei.
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Wird die Fehlerkontrolle während des Betriebes in regelmäßigen Zeitabständen
durchgeführt, so hält man die Kontrollzeit zweckmäßig klein im Verhältnis zu derjenigen
Zeit, die für einen die Anordnung betriebsmäßig beeinflussenden Vorgang benötigt
wird, um zu verhindern, daß während der Kontrollzeit ein solcher Vorgang wirkungslos
verläuft.
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Die vorliegende Erfindung beschränkt sich selbstverständlich nicht
auf Anordnungen, die mit Lichtstrahlen im sichtbaren Teil des Spektrums arbeiten,
sondern umfaßt auch solche, deren wirksame Strahlen unsichtbar sind.
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In der Zeichnung sind beispielsweise die Schaltungen für mehrere Anordnungen
dargestellt, an Hand deren- die Erfindung näher erläutert sei.
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In Abb. z ist eine Anordnung wiedergegeben, die zur dauernden Überwachung
eines Raumes dient. Abb. Z zeigt eine Abänderung dieser Anordnung. Abb. 3, gibt
eine Anordnung wieder, mit der zeitweise geprüft werden soll; ob ein gewisser Abschnitt
einer Bahnstrecke von Wagen besetzt ist, wobei die Besetzung durch eine Signallampe
angezeigt werden soll: Abb. q. stellt eine Anordnung vor, die zur Freigabe einer
Weichenstellvorrichtung dienen soll, nachdem die Weiche wieder daraufhin mit Hilfe
eines Lichtbündels geprüft ist, ob sie frei von Fahrzeugen ist.
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Bei der Anordnung nach Abb, z wird von einer Glühlampe a mit Hilfe
eines optischen Systems b ein parallel strahliges Lichtbündel nach einer Selenzelle
c geworfen. Die Zelle c ist mit einer Verstärkereinrichtung d verbunden.. In das
Lichtbündel ragt zwischen der Lampe a und dem optischen System b eine von einem
Motor e angetriebene Unterbrecherscheibe e1, so daß das Bündel als Wechsellicht
aus dem optischen System b austritt. Die Verstärkereinrichtung d steht mit
einem Relais f in Verbindung, das zwei Wicklungen, eine von dem gleichgerichteten
Strom des Verstärkers durchflossene Hauptwicklung f 1 und eine ,Gegenwicklung
f 2
als Hilfswicklung, besitzt, die über einen Schalter g1 an eine Batterie
h angeschlossen ist. Diese Batterie dient zugleich zum Speisen der Verstärkereinrichtung
d und der Lampe a, die über einen Schalter g2 an die Batterie angeschlossen
ist. Das Relais f besitzt einen Kontakt f 3, der zum Öffnen und Schließen des Signalstromkreises
dient, in den eine Signallampe f 4 geschaltet ist. Die Schalter g1: und g2 sind
Teile eines Relais mit einer Wicklung g, die über einen Schalter g3 ebenfalls mit
derBatterie h verbunden ist. Dieser Schalter ist von Hand einschaltbar. Die Einrichtung
kann aber auch so getroffen werden; daß der Schalter regelmäßig in gewissen Zeitabständen
geschlossen und geöffnet wird, etwa mit Hilfe einer Uhr. Die Verstärkereinrichtung
ist so geschaltet, daß in dem gezeichneten Zustand der Anlage, d. h. also bei mit
Wechsellicht belichteter Zelle c, nur ein Strom von so geringer Stärke durch die
Wicklung f l des Relais f fließt, daß der Schalter f3, wie
gezeichnet, geöffnet bleibt.
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Die Wirkungsweise dieser Anlage ist im übrigen folgende: Tritt ein
undurchsichtiger Körper i in den Raum zwischen der Lampe a und der Zelle c, so wächst,
sofern die Anlage in Ordnung ist, der Strom in der Wicklung f l. Der Schalter.
f 3
wird geschlossen, und die Signallampe f 4 leuchtet auf. Sie zeigt also
das Vorhandensein des Körpers i an. Wäre aber z. B. das letzte Verstärkerrohr, das
den Strom für die Relaiswicklung f l- liefert, durchgebrannt, so würde diese
Anzeige nicht erfolgen. Um zu prüfen; ob eine in diesem Sinn wirkende Störung vorliegt,
schließt man den Schalter g3, wodurch die
Relaiswicklung g -Strom
erhält. Das dadurch erzeugte Magnetfeld schließt den Schalter g1 und öffnet den
Schalter g2. Infolgede§sen erhält die Wicklung f 2 des Relais f Strom,
und die Lampe a
wird ausgeschaltet, was auf die Zelle c die gleiche Wirkung
wie der Eintritt eines Körpers i in den Strahlenbereich der Lampe a ausübt, so daß
auch in der Wicklung f 1 ein verhältnismäßig starker Strom fließt, wenn keine Störung
vorliegt. Da die Wicklungen f 1 und f 2 gegeneinandergeschaltet sind,
entsteht im Relais f kein Magnetfeld, das den Schalter f 3 schließen würde. Die
Lampe f 4 bleibt somit dunkel. Liegt aber eine Störung während der Prüfung vor,
die keinen Strom in der Wicklung f 1 aufkommen läßt, so wird durch die Wicklung
f 2 ein Magnetfeld im Relais f erzeugt, das den Schalter f 3
schließt.
Die Lampe f 4 leuchtet auf und zeigt damit das Vorliegen einer schädlichen Störung
an.
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Bei der Abänderung der Anordnung, entsprechend Abb. 2, enthält das
Relais f nur eine Wicklung f1, die mit dem Verstärker d verbunden ist. Dafür
ist das Relais außer mit dem Kontakt f 3 mit einem zweiten Kontakt
f 5 ausgestattet, der geschlossen ist, wenn kein Strom durch die Wicklung
f1 fließt, und der geöffnet wird, wenn ein solcher Stromdurchgang stattfindet. Außerdem
ist hier ein Umschalter g4 vorgesehen; der dazu dient, entweder den Kontakt f 3
oder den Kontakt f 5 in den Stromkreis der Signallampe f 4 einzuschalten. Während
des normalen Betriebes hät@ der Umschalter g4, der dem Relais mit der Wicklung g
angehört und von dieser Wicklung aus betätigt wird, die gezeichnete Stellung. Während
der Kontrolle auf Störungen wird er in die punktiert gezeichnete Lage gebracht.
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Liegt hier während der Kontrollzeit eine Störung vor, die den Strom
in der Wicklung f 1 in umgekehrtem Sinn beeinflußt, als ihn ein anzuzeigender Vorgang
beeinflussen soll, so bleibt der Schalter f 5 auch während der Kontrollzeit geschlossen
und die Lampe f 4 leuchtet auf, wodurch sie die Störung anzeigt. Nach erfolgter
Kontrolle wird der Schalter g3 wieder geöffnet, was z. B. von einer Uhr aus selbsttätig
erfolgen kann. Dadurch wird die Einrichtung zurKenntlichmachung eines schädlichen
Fehlers, der Schalter f5, unwirksam gemacht, wobei gleichzeitig durch Schließen
des Schalters g2 . die Lampe a wieder eingeschaltet wird.
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Bei der Anordnung nach Abb. 3 der Zeichnung wird ebenfalls von einer
Lampe ein Lichtbündel auf eine Selenzelle geworfen. Die Lampe ist hier mit j und
die Zelle mit k bezeichnet. Die Zelle ist mit einem Verstärker l verbunden, der
auf ein Relais m mit einer mit dem Verstärker in Verbindung stehenden Hauptwicklung
ml und mit einer zur Kontrolle dienenden Gegenwicklung m2 versehen ist. Die Schaltung
ist wieder so eingerichtet, daß beim Verdunkeln der Zelle k der Strom in der Wicklung
ml ansteigt und dadurch einen Schalter m3 am Relais m schließt. MitdemSchalterm3undeinerBatterien
in Reihe liegt eine Signallampe o. Die Batterie n dient zugleich als Stromquelle
für die Lampe y und den Verstärker L. Unmittelbar vor der Batterie n liegt ein Schalter
n1, mit dem die ganze Anlage in Betrieb gesetzt werden kann. Ferner ist ein Relais
p vorgesehen, das zum Betätigen dreier Schalter P1, p2 und p3 dient. Die Einrichtung
des Relais ist so getroffen, daß die Betätigung der Schalter nicht sofort herbeigeführt
wird, nachdem die Wicklung p Strom erhalten lzat, sondern erst eine gewisse Zeit
später. In Reihe mit dem Schalter p1 liegt noch ein Schalter m4, der dem Relais
m zugehört und ebenso wie der Schalter m3 betätigt wird, wenn nur eine von den Relaiswicklungenml
und m2 wirksam ist. Vor die Relaiswicklung ist schließlich noch ein Schutzwiderstand
q geschaltet, der bei einem Kurzschließen der Wicklung P ein zu starkes Ansteigen
des Stromes verhindert.
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Die Anlage, die ihrer Bestimmung gemäß nur zeitweise in Betrieb gesetzt
wird, arbeitet in folgender Weise: Zunächst wird derHauptschalternl geschlossen.
Damit ist noch nicht der Betriebszustand herbeigeführt, sondern es erfolgt zunächst
eine Kontrolle, ob die Anlage betriebsfähig ist. Da der Schalter P2 für die Lampe
y offen und der Schalter p3 für die Kontrollwicklung m2 geschlossen ist, ist die
Zelle k von der Lampe j aus nicht belichtet, so daß, sofern keine Störung vorliegt,
ein starker Strom durch die Wicklungml fließt und auch die Wicklung m2 vom Strom
durchflossen wird. Das Relais nz ist somit unwirksam, da sich die Wirkungen beider
Wicklungen gegenseitig aufheben, und die Schalterm3 und m4 bleiben geöffnet. Die
Relaiswicklung p ist eingeschaltet, und die Verzögerungseinrichtung dieses Relais
beginnt zu laufen. Nach Ablauf der vorgesehenen Zeit betätigt die Wicklung p die
zugehörigen Schalter P1, p2 und p3, d. h. sie schaltet die Wicklung m2 ab und die
Lampe y ein, wodurch der normale Betriebszustand der Anlage herbeigeführt wird.
Liegt dann der Betriebszustand vor, und es steht ein Wagen zwischen der Lampe j
und der Zelle k, so fließt ebenfalls in der Wicklung ml ein hoher Strom, und zwar
jetzt nur in dieser Wicklung, so daß der Schalter m3 betätigt und die Signallampe
o eingeschaltet wird.
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Ist jedoch eine Störung in der Anlage vorhanden, so daß ml einen geringen
oder keinen Strom führt, so wird nach dem Einschalten von In' die Wicklung m2 wirksam
und schließt die Schalter m3 und m4. Infolgedessen leuchtet die Lampe o sofort nach
Schließen des Schalters Ml auf und zeigt damit das Vorhandensein
der
Störung an. Die Relaiswicklung p wird kurzgeschlossen, so daB sie keinen Strom erhält.
Sie kann also, solange die Störung anhält, auch nicht die Schalter p1, p2 und P3
betätigen und den Betriebszustand der Anlage herbeiführen.
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Bei der Anordnung nach Abb. q. wird Licht von einer Lampe y auf eine
lichtempfindliche Zelle s1 geworfen, die über eine Verstärkereinrichtung s2 mit
einem Relais t, dem Schlußrelais der lichtelektrischen Anordnung, zusammenwirkt.
Dieses Relais -hat einen Betriebsmäßig zu schaltenden Kontakt t1 und einen Hilfskontakt
t2: Der erstere, 1l, liegt im Stromkreis einer von einer Batterie u gespeisten Magnetsperrvorrichtung
v. Der letztgenannte Kontakt t2 ist in Reihe mit der Wicklung eines Zeitrelais w
geschaltet, die ebenfalls von der Batterie et gespeist wird. Diese Batterie speist
außerdem die Lampe r und die lichtempfindliche Einrichtung s1, s2, t. Das Zeitrelais
w wirkt mit einer Verzögerung von einigen Sekunden auf drei Kontakte w1, w2 und
w3. Von diesen Kontakten liegt der erste, w1, parallel dem Kontakt 12, der zweite,
w2, dient zum Einschalten der Lampe r, und der dritte, w3, liegt im Stromkreis der
Sperrvorrichtung v. Zwischen der Batterie und der gesamten Schaltanlage ist noch
ein Handschalter u1 angeordnet.
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Die Anordnung nach Abb. q. soll als Weichensperre dienen, wobei die
Lampe r auf der einen und die Einrichtung s1, s2, t auf der anderen Seite der betreffenden
Weiche angeordnet wird. Die Anordnung wird jeweils erst dann eingeschaltet, wenn
die Weiche umgestellt werden soll, um zu prüfen, ob die Weiche frei von Fahrzeugen
ist. Befindet sich dann ein Fahrzeug in der Weiche, ist also die Zelle s' durch
das Fahrzeug gegen die Lampe y abgeblendet, so soll die Vorrichtung v in einen solchen
Zustand versetzt werden oder in einem solchen Zustand bleiben, in dem .sie die Weiche
gegen Umstellen sperrt, was durch Betätigung des Schalters t' geschieht. Das -Relais
t ist bei fehlerfreiem Zustand der Anordnung erregt, wenn kein Licht auf die Zelle
s1 fällt. Ein schädlicher Fehler liegt hier somit dann vor, wenn bei nicht eingeschalteter
Lampr r das Relais nicht erregt wird.
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Die Arbeitsweise der Anordnung ist folgende: Soll eine Prüfung, ob
die Weiche besetzt ist, erfolgen, so wird der Schalter u1 geschlossen. Ist dann
die Anordnung frei von schädlichen Fehlern, so erhält dadurch die Wicklung t einen
verhältnismäßig starken Ström, so daß die Kontakte t1 und t2 betätigt werden, und
zwar wird t1 geöffnet und t2 geschlossen. Die übrigen Schalter bleiben zunächst
in den gezeichneten Stellungen. Durch das Schließen von t2 erhält das Zeitrelais
w Strom. Es beginnt zu laufen und schließt nach Ablauf einiger Sekunden (der Kontrollzeit)
die Schalter w1, w2 und w3. Dadurch wird der Kontakt t2 überbrückt, also unwirksam
gemacht, und die Lampe r eingeschaltet. Befindet sich nun ein Fährzeug in der prüfenden
Weiche, so daß sich trotz eingeschalteter Lampe y der Belichtungszustand der Zelle
s1 nicht ändert, so bleibt der Schalter t' geöffnet, und die Vorrichtung v sperrt
auch weiterhin die Weiche. Befindet sich dagegen kein Fahrzeug in der Weiche, so
wird durch die Belichtung der Zelle s1 das Relais t aberregt, der Schalter t1 wird
geschlossen, und die Vorrichtung v hebt die Weichensperre auf, so daß die Weiche
umgestellt werden kann.
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Ist dagegen ein schädlicher Fehler in der Anordnung vorhanden, so
wird beim Einlegen des Schalters u1 das Relais t nicht erregt, und der Schalter
t2 bleibt offen, so daß das Zeitrelais w keinen Strom erhält, also nicht zu laufen
beginnt. Die Schalter w1, w2 und w3 bleiben somit ebenfalls offen. Das Offenbleiben
des Relaisschalters t1 während der Kontrollzeit macht im vorliegenden Fall das Vorhandensein
eines schädlichen Fehlers erkennbar, was sich z. B. dadurch ausdrückt, daß die Lampe
y auch nach Ablauf der Kontrollzeit dunkel bleibt.