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Anordnung für Wechselstromnumrnernwahl Die Erfindung bezieht sich
auf eine Anordnung zur Wechselstromnummernwahl mit nach dem Generator- oder Motorprinzip
arbeitenden Sende- und Empfangseinrichtungen.
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In den meisten bekannten Antriebsvorrichtungen von Anordnungen für
die Nummernwahl sind in den Stromstoßempfängern Elektromagnete vorgesehen, deren
Anker mittels Stoßklinken auf gezähnte Räder einwirken, mit denen die Einstellglieder,
z. B. Wählerarme o. dgl., gekuppelt werden. Dieses Antriebsverfahren besitzt infolge
des Auftretens harter Stöße verschiedene Mängel, wie beispielsweise beträchtliche
Abnutzung der drehenden Teile; eine geringe und begrenzte Einstellgeschwindigkeit,
Erschütterungen und Schwingungen von Teilen der Einrichtung sowie geräuschvolles
Arbeiten. Zur Beseitigung dieser bekannten Nachteile hat man verschiedene Wege eingeschlagen.
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So hat man versucht, die hin und her gehende Bewegung des Übertragungsmittels,
z. B. der Stoßklinke; durch eine Drehbewegung eines Elektromotors mit einem an Stelle
der Elektromagnete, Stoßklinke o. dgl. tretenden drehbar gelagerten Anker zu ersetzen.
Die in manchen Fällen erforderliche schrittförmige Bewegung der Einstellglieder
hat l man bei bekannten Anordnungen durch wechselseitige Erregung zweier Statorspulen,
z. B. durch Impulssender, erreicht, während eine kontinuierliche Drehbewegung mit
Hilfe einer Art Relaisunterbrecher, über den Stromstöße in schneller Folge durch
die beiden Statorspulen geschickt wurden, zustande kommen. Ein derartiger Antrieb
ist verhältnismäßig teuer und vom schaltungstechnischen Standpunkt aus wegen der
Verwendung mehrerer Relais ungünstig. Zu diesem Nachteil kommt dann noch, daß trotz
der Anwendung eines konstant wirkenden Antriebmittels die Einstellgeschwindigkeit
sich nur in geringem Maße erhöhen läßt.
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Um größere Einstellgeschwindigkeiten zu erzielen, ist es andererseits
bekannt, die schrittweise, durch Stoßklinken hervorgerufene Einstellbewegung der
Einstellglieder, z. B. der Wählerarme, durch eine kontinuierliche Bewegung zu ersetzen,
die aber nicht durch einen Motor, sondern durch einen Energiespeicher, z. B. eine
gespannte Feder, erlangt wird. Diese Feder bewegt beispielsweise mit Hilfe elektrischer
Schalttriebe den Schaltarm mit großer Geschwindigkeit übermehrere Kontakte, bis
die beweglichen Teile auf einen gewünschten Kontakt mittels Sperrklinken o. dgl.
gestoppt werden. Das Aufziehen
der Feder geschieht gewöhnlich auf
elektromagnetische Weise. Trotzdem man rnit diesem Verfahren erhöhte Einstellgeschwindigkeiten
erreicht hat, hat es doch nicht zur Zufriedenheit gearbeitet, da durch das plötzliche
Anhalten der in heftiger Bewegung befindlichen Massen das 'Material stark beansprucht
und abgenutzt wird.
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Wieder ein anderes gewöhnlich angewandtes Verfahren für derartige
Einrichtungen besteht in der Anwendung von Elektromotoren, welche mittels einer
gewöhnlich elektromagnetisch betätigten Kupplung zeitweise mit den Einstellgliedern
verbunden werden, so daß zum Stoppen der Einstellglieder nur eine Entkupplung erforderlich
ist; die Anwendung von Kupplungen hat außer den erhöhten Kosten noch den Nachteil,
daß eine genaue Einstellung des Einstellgliedes auf den gewünschten Kontakt wegen
der llassenwirkung nicht gewährleistet werden kann, ganz abgesehen davon, daß dieses
Verfahren vom schaltungstechnischen Standpunkt aus als ungünstig zu beurteilen ist.
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Es ist bei den schrittweise arbeitenden Antriebsvorrichtungen im allgemeinen
schwierig, ohne die Stoßklinkenanordnung auszukommen, und auch eine mit Elektromotor
und durch diesen angetriebene Stoßklinke arbeitende Anordnung hat infolge des Stoßklinken-Betriebes
die obererwähnten Sachteile.
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Um die Stoßklinkenanordnungen und deren Nachteile zu beseitigen, hat
man weiter versucht, zum Antrieb derartiger Einrichtungen einen Elektromotor zu
verwenden, dessen rotierende Teile auf Schaltvorrichtungen einwirken, die ihrerseits
wieder die Motorwicklungen beeinflussen, wobei diese drehbaren Teile durch Erzeugung
eines stehenden Feldes gestoppt «-erden. Der Motor selbst ist sowohl mit Schleifringen
wie auch mit einem Kollektor ausgerüstet.
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Um die genannten Nachteile zu vermeiden und die gesamte Anordnung
so einfach wie möglich zu gestalten, schlägt die Erfindung einen neuen Weg ein,
indem sie sowohl an den Sende- wie an den Empfangsstellen einfache kleine Wechselstrommaschinen
vorsieht, deren Läufer an der Sendestelle unrnittelbar (z. B. durch Nummernschalter)
zur Wechselstromerzeugung odermittelbar (durch Zwischenschaltung einer fremden Wechselstromquelle)
innerhalb eines durch Hand gesteuerte Mittel (z. B. Tastensatz, Nummernschalter
o. d,-i.') begrenzten Bewegungsbereiches für veränderliche Zeitabschnitte derart
in Gang gesetzt wird, daß an der Empfangsstelle bzw. an der Sende- und Empfangsstelle,
gegebenenfalls unter -Verwendung einer weiteren, mit der an der Sendestelle im Gleichlauf`
befindlichen Wechselstromquelle, die Schalteinrichtungen innerhalb dieser Zeitabschnitte
in entsprechender Weise eingestellt ,werden.
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Im folgenden werden an Hand der beiliegenden Zeichnungen einige -@usführungsbeispiele
der Erfindung beschrieben.
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1 Die Fig. i zeigt zwei kleine Wechselstrommaschinen als Teile einer
zur wahlweisen Aussendung und Aufnahme von Signalen dienenden Schaltung, die am
Sende- und Empfangsende je eine mit der anderen im Gleichlauf befindliche Wechselstroniquelle
für den Betrieb der jeweiligen Wechselstrommaschine besitzt.
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Die Fig. 2 zeigt dieselbe Schaltung, jedoch mit denn Unterschied,
daß nur eine Stromquelle für beide Wechselstrommaschinen vorgesehen ist.
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Die Fig. 3 zeigt eine Anordnung für die Sprechstelle eines Fernsprechteilnehmers.
durch dessen Wählscheibe bei ihrem Rücklauf ein kleiner Wechselstromerzeuger angetrieben
wird, und den z. B. im Amt befindlichen Stromstoßempfänger mit einem kleinen Wechselstrommotor
zur Aufnahme der `t"echselstromzeichen.
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Die Fig. i und 2 zeigen je zwei kleine Wechselstrommaschinen; jede
besteht aus einem drehbaren, aus Ankerblech zusammengesetzten Läufer d. mit am Umfang
verteilten Leitern und aus einem Ständer mit der Feldwicklung io und den Hilfswicklungen
; . Auf der Achse des Läufers q. ist ein Zahnrad 16 befestigt, dessen Zähne mit
denen eines anderen Zahnrades 5 kämmen. Das Übersetzungsverhältnis zwischen dem
Zahnrad 16 und dem Zahnrad 5 kann irgendeine passende Größe besitzen, je nach der
Umdrehungsgeschwindigkeit für das Zahnrad 5, die für irgendeinen Strom- und Frequenzwert
zur Erregung der Feldwicklung io erwünscht ist. Die Drehung des Zahnrades 5 wird
von der Feder 6 gehemmt, deren eines Ende auf der einen Seite des Zahnrades und
deren anderes Ende an einem festen Anschlag 2o befesiigt ist. Bei dem Antrieb des
Zahnrades 5 durch das Zahnrad 16 wird die Feder 6 gespannt. Die Spannung dieser
Feder ist so stark, daß sie den Läufer d, bei seiner Stillsetzung mitsamt der Zahnräderanordnung
in die Ruhelage bringt.
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. Mit dem Zahnrad 5 kommt andererseits der Zahnkranzausschnitt 8 in
Eingriff. Parallel zu den Zähnen dieses Zahnkranzatisschnittes ist eine Nut 19 angeordnet,
die den Stift 18 aufnimmt. Dieser ist so befestigt, daß er die Drehung des Ausschnittes
8 nur so weit zuläßt, wie die Nut reicht. Die Enden der Nut bestimmen die beiden
Grenzen, zwischen denen der Ausschnitt 8 sich drehen kann. Bei Abschaltung des Stromes
von der Wechselstrommaschine
bewegt sich daher der Ausschnitt 8
in die durch den Stift 18 und das linke Ende der Nut i9 festgelegte Ruhestellung.
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Mit dem Zahnkranzstück 8 bewegt sich ein Schaltarm 22 über die Kontakte
i bis o. Der Schaltarm kann auf jedem dieser Kontakte, wie weiter unten erläutert
wird, zwecks Herstellung einer elektrischen Verbindung über die mit dem Arm 22 leitend
verbundene Schleiffeder 9 stillgesetzt werden. Jeder der Kontakte i bis o kann durch
handbediente Steuermittel, z. B. einen Tastensatz, gekennzeichnet werden. Der Arm
22 ist von dem übrigen Teil des Zahnkranzstücli;#es 8 und von der Achse 21 isoliert.
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Die linke Seite der in Fig. i dargestellten Schaltung zeigt die Sendeanordnung
für eine zur Übertragung von Stromstößen bestimmte Einrichtung. Beispielsweise sollen
fünf Stromstöße zu dem auf der rechten Seite der Fig. i dargestellten Empfangsende
übertragen werden. Dabei sei die rechte Seite der Fig. i die Speicheranordnung des
die Einstellung der Wähler steuernden Senders in dem Amt. An den mit 5 bezeichneten
Kontakt wird in der von dem Arm 22 überstrichenen Kontaktgruppe durch bekannte Mittel,
z. B. Taste, Erde angelegt.
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Bei Inbetriebnahme der Anordnung wird Relais 2 in nicht dargestellter
Weise erregt und dadurch folgender Stromkreis hergestellt: Batterie, obererKontakt
des Relais 2, Leitung 23, Relais r i am anderen Ende der Leitung, Leitung 24, unterer
Kontakt des Relais 3, Erde.
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Außerdem kommt folgender Stromkreis zustande: Obere Klemme des Wechselstromerzeugers
i, unterer Kontakt des Relais 2, oberer Kontakt des Relais 3, Feldwicklung io des
Motors, untere Klemme des Wechselstromerzeugers i.
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Gleichzeitig mit der Schließung dieses Stromkreises am Sendeende wird
folgender Stromkreis am Empfangsende geschlossen: Linke Klemme des Wechselstromerzeugers
1.4, unterer Kontakt des Relais i i, Primärwicklung des Transformators 12, rechte
Klemme !, des Wechselstromerzeugers 14: Der in dem Sekundärkreis des Transformators
erzeugte Strom verläuft folgendermaßen: Negativer Pol der Batterie 13, Sekundärwicklung
des Transformators 12, Kontakt des Relais 25, Feldwicklung iö , positiver Pol der
Batterie 13.
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Da die Wechselstromerzeuger i und 14 miteinander in Phase sind und
beide Wechselstrom der gleichen Frequenz und der gleichen Stärke erzeugen, setzen
sich die Läufer 4 und 4' der kleinen Wechselstrommaschinen am Sende- und Empfangsende
zur gleichen Zeit in Bewegung und drehen sich mit der gleichen Geschwindigkeit weiter,
solange die Stromkreise der Feldwicklungen unbeeinflußt bleiben. Hierbei streichen
die Schaltarme 22 und 22' mit gleicher Geschwindigkeit über ihre entsprechenden
Kontakte. Sobald der Arm 22 den Kontakt 5 erreicht, an den z. B. durch die Taste
eines Tastensatzes Erde gelegt worden ist, spricht das Relais 3 an und öffnet den
Stromkreis der Feldwicklung io und den des Relais i i. Das Relais ii öffnet seinerseits
den Stromkreis über die Primärwicklung des Transformators 12. Der Arm 22 am Sendeende
wird mit Hilfe der» gespannten Feder 6 sofort auf den Ruhekontakt zurückbewegt;
der Arm 22' verharrt jedoch trotz der gespannten Feder 6' auf dem Kontakt 5; denn
es fließt jetzt ein Gleichstrom durch die Feldwicklung io' aus der Batterie 13,
so daß der Läufer 4' in seiner Stellung infolge der Einwirkung des magnetischen
Flusses stehenbleibt.
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Der Schaltarm 22' schließt einen Stromkreis für das Speicherrelais
26, das folgende Schaltvorgänge ausführt: i. speichert» es die Aufnahme der
fünf Stromstöße in bekannter Weise; 2. leitet es Schaltvorgänge ein, die schließlich
das Ansprechen des Relais 25 bewirken, so daß der Gleichstromkreis über die Feldwicklung
iö und die Sekundärwicklung des Transformators 12 geöffnet wird; 3. verbindet es
die von dem Arm 22' überstrichenen Kontakte mit der nächsten Gruppe von Speicherrelais
nach Art des Relais 26.
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Die gespannte Feder 6' dreht dann das Zahnrad 5' entgegengesetzt dem
Uhrzeigersinn so lanee, bis das Zahnkranzstück 8' der. durch den Stift 18' gegebenen
Anschlag und damit seine Ruhestellung erreicht.
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Fig.2 zeigt eine Abänderung der Schaltung nach Fig. i. Es wird nur
eine Erregerstromquelle für beide Wechselstrommaschinen und kein Gleichstrom zum
Festhalten des Läufers am Empfangsende in der erreichten Stellung benutzt.
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Das Relais 27 wird in bekannter Weise erregt und stellt folgenden
Stromkreis her: Erde, Wechselstromerzeuger i, Feldwicklung io, Kontakt des Relais
28, Leitung 31, Relais 29, Leitung 30, Kontakt des Relais 27, Batterie.
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Parallel zu diesem Stromkreis verläuft ein weiterer Stromkreis über
die Feldwicklung io' am Einpfangsende. Beide Wechselstrommaschinen arbeiten jetzt
in der an Hand der Fig: z erläuterten Weise. Sobald der Arm 22 den 5. Kontakt erreicht,
wird für das Relais 28 am Sendeende ein Stromkreis hergestellt i und ein anderer
Stromkreis für das Relais 26' am Empfangsende zwecks Speicherung der
empfangenen
Stromst<iße geschlossen. Mit dem Relais 26' hat es folgende Bewandnis: Beim bloßen
Überlauf des an das Relais 26' angeschlossenen Kontaktes 5 wird ein Ansprechen dieses
Relais dadurch verhindert, daß es mit Ansprechv erzögerung ausgerüstet ist; bleibt
dagegen der Kontaktarm 2:2' eine die Ansprechverzögerungszeit überdauernde Weile
auf dem dem Relais 26' entsprechenden Kontalkt stehen, so wird folgender Stromkreis
geschlossen: Erde, Kontaktfeder g', Schleifring 2i', Kontaktarm 22', Kontakt 5,
Relais 26, Batterie.
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In diesem Stromkreis spricht das Relais 26' an und hält sich über
einen eigenen Kontakt und die gestrichelte Leitung. Die gestrichelte Leitung soll
andeuten, daß in dieser Leitung ein oder mehrere Kontakte anderer diese Leitung
beherrschender Einrichtungen angeordnet sind. Diese Kontakte schalten die Halteerde
von dem Relais 26' nach Vollendung seiner Aufgabe wieder ab. Wie vorher erwähnt,
war für das Relais 28 ein Stromkreis hergestellt; durch den Kontakt dieses Relais
28 wird der Stromkreis der Feldwicklung beider GG'echselstrommaschinen geöffnet,
die dann in der bereits beschriebenen Weise in die Ruhelage zurückkehren. Relais
29 fällt ab und schaltet den Speicher fort.
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Die Fig. 3 zeigt an einem Ende einer Leitung die Stelle i eines Fernsprechteilnehmers.
Diese besitzt eine kleine Wechselstrommaschine io, deren Läufer 2 von der Nummernscheibe
3 über eine Zahnradübersetzung angetrieben wird. Am anderen Ende der Leitung liegt
eine Empfangsanordnung für Wechselstromstöße, die aus einer Elektronenröhre q. besteht,
deren Gitter mit der a-Ader 5 der Leitung verbunden und deren Anode mit einer Klemme
der Primärwicklung P des Transformators 7 zusammengeschaltet ist. Die andere Klemme
dieser Primärwicklung ist an eine Batterie gelegt, die auf der anderen Seite geerdet
ist. Die Sekundärwicklung S dieses Transformators speist die Wicklung des Speicherfortschalterelais
8 sowie die Feldwicklung 9 einer kleinen Wechselstrommaschine.
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Die Maschine io kann in bekannter Weise ausgebildet sein. Zweckmäßig
besitzt sie einen drehbaren Käfiganker 2, dessen Welle ein Ritzel 12 trägt, das
mit einem Zahnrad 13
zusammenarbeitet. Außer diesem Zahnrad 13
ist auch
noch ein Steigrad 14 auf der Achse 24 des Nummernschalters befestigt, während die
Fingerscheibe 3 auf dieser Achse drehbar angeordnet ist. Mit dem Gehäuse der Nummernscheibe
einerseits und der Fingerscheibe andererseits ist eine Feder 16 verbunden. Diese
Feder wird bei der Drehung der Fingerscheibe im Uhrzeigersinn aufgezogen, so daß
die in der Feder während dieser Aufzugsbewegung gespeicherte Energie die Nummernscheibe
nach dem Loslassen in ihre Ruhelage zurückbewegt. An der Unterseite der Fingerscheibe
3 ist eine Klinke 15 befestigt, die mit dem Steigrad 14 in Eingriff steht. Die Klinke
wird mit dein Steigrad 14 durch eine Feder 25 in Eingriff gehalten, deren eines
Ende an der Fingerscheibe und deren anderes Ende an dem freien Ende der Klinke befestigt
ist. Wird der Nummernschalter zur Wahl einer Ziffer aufgezogen, so gleitet die Klinke
15 über die Zähne des Steigrades 14 hinweg und kommt mit einem der Zähne
beim Anhalten der Fingerscheibe in Eingriff. Bei Freigabe der Fingerscheibe bringt
die beim Aufzug gespannte Feder 16 die Fingerscheibe entgegen dem Uhrzeigersinn
in die Ruhelage zurück. Hierbei nimmt die Klinke 15 das Steigrad i q. mit
und, da dieses Rad auf der das Zahnrad 13 tragenden Welle 2d. befestigt ist, dreht
sich das Zahnrad zusammen mit dem Ritzel 12 und dem Läufer 2. Das Übersetzungsverhältnis
zwischen den beiden Zahnrädern 12 und 13 ist derart, daß für jede Rückdrehung
der Finger-Scheibe in die Ruhelage der Läufer 2 eine Anzahl Umdrehungen macht, die
gleich dem Produkt aus der der benutzten Fingeröffnung entsprechenden Ziffer und
einer passenden Konstanten ist, die bei jeder der anderen Ziffern benutzt werden
kann. Ist z. B. die Konstante gleich i o und ist die Fingerscheibe zur Wahl der
Ziffer i aufgezogen, so macht der Läufer 2 zehn Umdrehungen. Da der Anker bei seiner
Drehung das den Ständer 17 durchsetzende magnetische Feld schneidet, werden
zehn sinusförmige Stromwellen in der Leitung erzeugt. Wird in der j gleichen Weise
die Ziffer 6 gewählt, so dreht sich der Anker sechzigmal, so daß sechzig sinusförmige
Stromwellen in der Leitung erzeugt werden.
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Nimmt der Teilnehmer an der Sprechstelle i seinen Hörer vom Haken,
so wird die Leitung in der aus der Fernsprechwähltechnik bekannten Weise zu einem
Stromstoßspeicher durchgeschaltet. Infolgedessen wird zwischen dem Speicher und
der Teilnehmerleitung ein Stromkreis hergestellt, der folgenden Verlauf hat: Batterie,
Linienrelais i i, Leitung 5, Teilnehmerstelle, Feldwicklung io des Ständers 17,
Leitung 6, Erde.
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Das Linienrelais i i spricht an und schließt seinen Kontakt. Dadurch
werden Schaltmittel des Speichers beeinflußt, die in nicht dargestellter Weise die
Übertragung des Wählzeichens zur anrufenden Sprechstelle steuern als Zeichen dafür,
daß der Teilnehmer mit dem Wählen beginnen kann. Durch den beschriebenen Stromkreis
werden ferner
Kraftlinien in den Feldmagneten der Wechselstrommaschine
io erzeugt; diese Kraftlinien werden bei der Drehung des Läufers unter dem Einfluß
der Nummernscheibe von den Leitern des Ankers 2 geschnitten.
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Der Teilnehmer wählt nun in bekannter Weise die Teilnehmernummer.
Bei jedem Rücklauf des Nummernschalters in die Ruhestellung werden durch die Drehung
des Läufers :2 die Kraftlinien geschnitten und rufen sinusförmige Stromwellen in
der Leitung hervor.
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Am anderen Ende der Leitung ändert der Augenblickswert jeder sinusförmigen
Stromwelle das Gitterpotential der Elektronenröhre 4, so daß ein Anodenstrom entsprechender
Stärke den Anodenstromkreis mit der Primärwicklung P des Transformators 7 durchfließt.
Ferner entsteht in der Sekundärwicklung S ein Strom, der über die Feldwicklung 18
der Maschine g und parallel dazu über das Speicherfortschalterelais 8 verläuft,
so daß dieses Relais anspricht und sich so lange hält, wie der Sekundärstromkreis
von Strom durchflossen wird.
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Wenn die Fingerscheibe in die Ruhelage zurückgekehrt ist und das Potential
auf der Leitung wieder den Wert angenommen hat, der dem Dauerstrom auf der Leitung
entspricht, wird das Gitterpotential herabgesetzt, der Anodenstrom hört auf, und
es wird kein Wechselstrom mehr in dem Sekundärstromkreis induziert. Relais 8 fällt
daher ab und steuert. dadurch Wähler oder ähnliche Schaltmittel, die die Kontakte
der von dem Arm 21 überstrichenen Kontaktreihe in der. aus der Fernsprechtechnik
bekannten Weise mit einem weiteren Speicher verbinden. Inzwischen veTird der Schaltarm
2i durch die gespannte Feder 22 und das Zahnrad 2o in die Ruhelage zurückgebracht.
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Zieht der Teilnehmer die Nummernscheibe zum zweiten Male auf, so wiederholen
sich die obigen Vorgänge, und es wird, da die Kontakte der von dem Schaltarm 21
überstrichenen Kontaktreihe jetzt mit einem anderen Speicher verbunden sind, die
zweite Ziffer in diesem entsprechend dem Kontakt, bis zu welchem sich.der Arm 21
dann bewegt hat, gespeichert.