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Einrichtung zum Schalten eines Stromflusses in einem GleichstroRnkreis
in Abhängigkeit von einer Steuergröße mittels steuerbarer Entladungsstrecken Es
ist bekannt, gas- oder dampfgefüllte Entladungsstrecken mit steuerbarer Lichtbogenentladung
als Schaltrohre zu verwenden. Da jedoch die lichtbogenartigeEntladung nur dadurch
wieder gelöscht werden kann, daß der Strom, der das Entladungsgefäß durchfließt,
auf andere Weise zum Verschwinden gebracht wird, so besteht die Möglichkeit, durch
Beeinflussung der Steuerelektrode den Stromkreis wieder zu unterbrechen, nur bei
Wechselstromkreisen:. Dagegen kann man bei Verwendung von Hochvakuumröhren den Strom
auch in Gleichstromkreisen mittels Gitterbeaufschlagung beliebig freigeben und unterbrechen.
Das Hochvakuumrohr setzt hierbei jedoch voraus, daß das freigebende bzw. sperrende
Steuerpotential so lange an dem Gitter aufrechterhalten bleibt, wie der
betreffende
Stromzustand dauern soll. Für die Steuerung des Stromflusses in einem Gleichstromkreis
mit Hilfe von Entladungsstrecken ist es bereits bekannt, eine Gas- oder Dampfentladungsstrecke
mit lichtbogenartiger Entladung und eine Hochvakuumröhre in den Gleichstromkreis
gleichsinnig in Reihe zu schalten. Die bekannte Einrichtung dient dazu. um kurzzeitige
Steuerimpulse, die auf das Gitter der Gas- oder Dampfentladungsstrecke treffen,
mittels eines elektromagnetischen Zählwerkes zu zählen. Zu diesem Zweck liegt das
Gitter des Hochvakuumrohres. solange kein Anodenstrom fließt, an einem positiven
Potential, während beim Ansprechen des Zählwerkes das Gitter des Hochvakuumrohres
an eine Sperrspannungsquelle gelegt wird, so daß der Gleichstrom sofort wieder unterbrochen
wird. Dadurch erlischt die Gas-oder Dampfentladungsstrecke, und das Gitter des Hochv
akuumrohres kann wieder an positives Potential gelegt werden. jeder auf das Gitter
der Gas- oder Dampfentladungsstrecke auftreffende Steuerimpuls löst also einen kurzzeitigen
Stromimpuls in dem über die Entladungsstrecken führenden Gleichstromkreis aus.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde. den Stromfluß in einem Gleichstromkreis
in Abhängigkeit von einer Steuergröße mittels steuerbarer Entladungsstrecken in
der Weise zu steuern, daß eine kurzzeitige Abweichung der Steuergröße von einem
mittleren Wert in der einen Richtung eine Freigabe des Stromflusses zur Folge hat,
die so lange bestehen bleibt, bis eine Abweichung der Steuergröße von dem mittleren
Wert nach der anderen Richtung auftritt. Ton der Möglichkeit, einen Gleichstromkreis
in dieser Weise zu steuern, kann häufig mit großem Vorteil Gebrauch gemacht werden.
Ein Anwendungsbeispiel hierfür wird weiter unten erläutert werden. Gemäß der Erfindung
wird die genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß in dem Gleichstromkreis in an sich
bekannter Weise eine Gas- oder Dampfentladungsstrecke mit lichtbogenartiger Entladung
und eine Hochvakuumröhre gleichsinnig in Reihe liegen und daß deren Steuerspannungen
von der Steuergröße derart abhängen, daß bei dem mittleren Wert der Steuergröße
nur das Hochvakuumrohr gerade freigegeben ist, während bei einer Abweichung der
Steuergröße in der der Freigabe des Stromflusses zugeordneten, Richtung auch die
Zündgrenze der Gas- oder Dampfentladungsstrecke überschritten wird. Es genügt also
eine ganz kurzzeitige Abweichung der Steuergröße in der einen Richtung von ihrem
mittleren Wert, um den Stromfluß einzuleiten. Geht die Steuergröße unmittelbar darauf
wieder auf ihren mittleren Wert oder einen in der Richtung der Abweichung darüberliegerrden
Wert -zurück, so bleibt trotzdem der Stromfluß in dem Gleichstromkreis aufrechterhalten,
bis irgendwann einmal die Steuergröße von dem mittleren Wert nach der anderen Richtung
abweicht. Die Steuerimpulse brauchen natürlich nicht unbedingt kurzzeitig zu sein,
sondern die Steuerung arbeitet auch dann in der angegebenen Weise, wenn es sich
um langandauernde Abweichungen der Steuergröße von dem Mittelwert handelt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. i der Zeichnung
dargestellt. In dem einen Gleichstromkreis mit der Spannungsquelle 20 und dem -"erbraucher
30 liegen hintereinander die beiden Entladungsröhren 16 und 17. Davon ist
die erstere. 16. mit Gas oder Dampf gefüllt und arbeitet mit lichtbogenartiger Entladung.
Da: Rohr 17
dagegen ist ein reines Hochvakuumrohr. welches durch Gitter kontinuierlich
steuerbar ist. Die Steuerung des Entladungsgefäßes 16 kann an Stelle durch Steuergitter
auch nach dem Prinzip der Initialsteuerung, beispielsweise unter Zuhilfenahme von
Tauchzündern. erfolgen. Es ist angenommen. daß für die Freigabe und Unterbrechung
des Stromes itr dem Verbraucher 3o ein Strom in einem anderen Stromkreis maßgebend
sein :oll. und zwar in der Weise, daß die Einschaltung erfolgt. wenn der Strom einen
bestimmten Wert unterschreitet. die Ausschaltung dagegen, wenn er über eine gewisse
Grenze ansteigt. Zu diesem Zweck wird der für die Steuerung maßgebende Strom über
zwei hintereinandergeschaltete Widerstände 14 und 15 in Richtung des angegebenen
Pfeiles geleitet. An den linken Endpunkten der Widerstände werden die Potentiale
für die Steuergitter der Entladungsstrecken 16 und 17 abgegriffen. Zwischen
dem rechten Endpunkt des Widerstandes 15 und der Kathode des Entladungsgefäßes 17
liegt eine Vorspannungsbatterie ig. Der Widerstand i,; ist mit der Batterie ig so
abgeglichen, daß bei einem mittleren Strom das Hochvakuumrohr 17 bereits freigegeben,
das Gasentladungsgefäß 16 dagegen noch gesperrt ist. Der Kondensator 18 hat den
Zweck, das Potential der Kathode des Gasentladungsgefäßes 16 im Augenblick kurz
vor der Zündung in eine feste Beziehung zu dem Potential des rechten Endpunktes
des Widerstandes i5 zu bringen. Solange der über die Widerstände 14 und 1,3 fließende
Strom seinen mittleren Wert hat, ist nur das Hochvakuumrohr 17 freigegeben.
Sinkt er unter eine bestimmte Grenze ab. so ziindet das Entladungsgefäß 16, während
das Entladungsgefäß 17 freigegeben bleibt. Beim Ansteigen des Steuerstromes wird
das
Hochvakuumrohr 17 gesperrt und gleichzeitig das Gitter
des Gasentladungsgefäßes 16 mit Sperrpotential beaufschlagt, so daß der Gleichstromkreis
unterbrochen wird. Die Steuerkreise, die hier so geschaltet sind, daß ein gemeinsamer
Strom die Steuerspannung für beide Entladungsstrecken bestimmt, können auch galvanisch
voneinander getrennt werden. Man kann die Steuerung auch so ausbilden, daß eine
Vergrößerung des Steuerstromes dieselben Schaltergebnisse liefert wie in dem beschriebenen
Ausführungsbeispiel eine Verkleinerung.
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Ein Anwendungsbeispiel, bei dem die Erfindung eine wesentliche Verbesserung
mit sich bringt, zeigt Fig. 2. Es handelt sich hier um eine lichtelektrisch gesteuerte
Einrichtung zum registerhaltigen Querschneiden von bedruckten oder gemusterten Papier-
bzw. sonstigen Werkstoffbahnen. Die Papierbahn i wird über die Transportwalzen 3
der Schneidewalze 4 zugeführt. Damit der Schnitt in bezug auf das auf die Papierbahn
aufgedruckte Muster immer an dieselbe Stelle fällt, wird der Papierbahn beim Auftreten
von Abweichungen eine Zusatzgeschwindigkeit in der einen oder anderen Richtung aufgedrückt.
Das geschieht mittels eines Differentialgetriebes 6, das einerseits über ein Kegelrädergetriebe
mit dem Motor 5, der auch die Schneidewalze 4 antreibt, und andererseits über ein
Schneckengetriebe 7 mit einem Gleichstrommotor 23 gekuppelt ist und die Geschwindigkeiten
dieser beiden Motoren in bezug auf die Transportwalzen 3 addiert.
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Der Motor 23 besitzt zwei Erregerwicklungen 24 und 2q.', von denen
die eine für Rechtslauf, die andere für Linkslauf bestimmt ist. In die Zuleitungen
von der Stromquelle 22 zu den Erregerwicklungen sind die Arbeitskontakte von Relais
21 bzw. 21' geschaltet, so daß je nachdem, welches dieser beiden Relais angezogen
ist, der Motor 23 in der einen oder anderen Richtung läuft und damit die Geschwindigkeit
der Transportwalzen 3 erhöht oder erniedrigt. Sind beide Relais 21 und 21' gleichzeitig
abgefallen, so steht der Motor 23 still.
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Die Relais 21 und 21' werden nun je durch eine Fotozelle 12 bzw. 12'
gesteuert. Zwischen jede Fotozelle und die zugehörige Relaiswicklung ist eine Röhrenanordnung
gemäß der Erfindung, bestehend aus dem Gasentladungsrohr 16 bzw. 16' und dem Hochvakuumrohr
17 bzw. i7', geschaltet. Die Steuerspannungen für die hintereinandergeschalteten
Entladungsstrecken werden, wie bereits in Fig. i gezeigt, wiederum an Widerständen
14 und 15 abgenommen, die mit der Fotozelle und der Spannungsquelle 13 bzw.
13' in Reihe geschaltet sind. Jede der Fotozellen wird von zwei Lichtstrahlen
L1 und L2 bzw. L1' und L2 beeinflußt. Die beiden erstgenannten Lichtstrahlen stammen
von den Lichtquellen 9 und 9', die zur Abtastung der auf der Stoffbahn i aufgebrachten
Steuermarken :2 dienen. Die beiden Lichtstrahlen L2 und LJ , die von den Lichtquellen
io und io' herrühren, werden durch eine mit der Schneidewalze 4 gekuppelte Blende
8 beeinflußt, und zwar derart, daß sie während des größten Teiles der Umdrehung
der Schneidewalze .4 freigegeben, dagegen unterbrochen sind, wenn sich das Schneidemesser
innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches befindet. Zu diesem Zweck kann die Blende
8 beispielsweise als Spiegelblende so ausgebildet sein, daß nur der schraffierte
Sektor 25 den Lichtstrahl L2 bzw. LJ nicht reflektiert, während der übrige Teil
mit einem spiegelnden Belag versehen ist. Der nicht reflektierende Teil 25 der Blende
8 steht durch die Kupplung der Blende mit der Schneidewalze bei ordnungsgemäßem
Betrieb in einer ganz bestimmten Lagebeziehung zu der sich jeweils in dem Bereich
der Fotozellen befindlichen Steuermarke 2. Für diejenige Fotozelle, die die Zusatzbewegung
für die Stoffbahn @im Sinne einer Geschwindigkeitserhöhung steuert, müssen die Verhältnisse
so gewählt werden, daß in dem Augenblick, in dem die Marke 2 den betreffenden Lichtstrahl,
beispielsweise L1', abdunkelt, die Abdunkelung des anderen Lichtstrahles L2 durch
den nicht reflektierenden Sektor 25 gerade noch nicht erfolgt ist. Es tritt dann
bei ordnungsgemäßem Betrieb eine gleichzeitige Abdunkelung beider Lichtstrahlen
nicht ein. Kommt dagegen die Steuermarke 2 zu spät, so ist bereits der Lichtstrahl
L2 unterbrochen. Ähnliches gilt für die andere Fotozelle, die eine Verzögerung der
Papiergeschwindigkeit steuert. Hier muß im ordnungsgemäßen Betrieb die Abdunkelung
des Lichtstrahles L2 bereits wieder aufgehoben sein, wenn die Steuermarke den zugehörigen
Lichtstrahl L1 abdunkelt. Eine gleichzeitige Abdunkelung tritt dagegen dann ein,
wenn die Steuermarke zu früh in den Bereich des Lichtstrahles L1 gelangt.
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Die Widerstände 14 und 15 bzw. 14' und 15' sind in bezug auf
die Steuerkennl:inien der zugehörigen Entladungsstrecken und die Verhältnisse in
dem Fotozellenstromkreis so ausgelegt, daß bei gleichzeitigem Auftreffen beider
Lichtstrahlen L1 und L2 bzw. L1' und L2' auf die betreffende Fotozelle beide Entladungsstrecken
gesperrt sind, daß aber beim Auftreffen nur eines Strahles das Hochvakuumrohr bereits
freigegeben wird. Bei gleichzeitiger Abdunkelung beider Fotozellen wird dann auch
noch das Gasentladungsrohr
gezündet, so daß das zugehörge Relais
:2i bzw. 21' anzieht und der Zusatzmotor -23 in der einen oder anderen Richtung
in Gang gesetzt wird. Aus dem vorher Gesagten ergibt sich dann, daß bei Störungen
in der richtigen Lagebeziehung zwischen Schneidemesser und Steuermarke 2 eine Zusatzbewegung
für die Papierbahn ausgelöst wird, die so lange anhält, bis nach Durchgang der Steuermarke,
d. h. also nach Freigabe des Lichtstrahles Li bzw. L, auch der Lichtstrahl L, bzw.
L2 wieder freigegeben wird, denn erst dann wird auch das Hochvakuumrohr gesperrt
und damit der Röhrenstromkreis unterbrochen. Daraus folgt aber weiterhin, daß die
Brenndauer der Entladungsstrecken und damit die Länge des Regelimpulses um so größer
wird. je größer die Abweichung der Steuermarke von ihrer Sollage in bezug auf das
Schneidemesser ist. Die Höchstdauer. die der Regelimpuls annehmen kann, entspricht
dabei der Breite des nicht reflektierenden Sektors -25 auf der Spiegelblende B.
Die Regelung wird dann am genauesten, wenn die von den Lichtquellen io und io' herrührenden
Lichtstrahlen, die die Stellung des Schneidemessers kennzeichnen, so geführt werden,
daß sie im normalen Betrieb beim Durchgang der Marke a durch die Lichtstrahlen L,
bzw. Li gerade knapp vor bzw. knapp hinter dem nicht reflektierenden Sektor ?5 auf
die Spiegelscheibe auftreffen.
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Anstatt die Lichtstrahlen beispielsweise L, und L., in einer Fotozelle
zu addieren, kann man auch für jeden Lichtstrahl eine besondere Fotozelle vorsehen
und die erzeugten Ströme in den Widerständen 14 und 15 einander überlagern.
-Man kann auch die Widerstände 14 und i; und damit die Steuerkreise der zu einem
Paar gehörigen Entladungsstrecken vollkommen voneinander trennen. Die Relais 2i
und 2i' können durch Widerstände ersetzt werden, die die Gitterspannung für in den
Stromkreis des Motors 23 geschaltete Entladungsgefäße liefern. In jedem Fall kann
die Drehrichtung des Motors 23 anstatt durch Feldumkehr auch durch Umkehr
der Stromrichtung im Anker geändert werden.