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Vorrichtung zur Benutzung eines elektrischen bifilaren Stromkreises
zwecks getrennter oder gleichzeitiger Schaltung zweier voneinander unabhängiger
elektrischer Stromkreise und deren Anwendung insbesondere zur Herstellung von elektrisch
betriebenen Spielzeugen Vorliegende Erfindung hat eine Vorrichtung zum Gegenstand,
die einen elektrischen bifilaren Stromkreis benutzt, um zwei voneinander unabhängige
elektrische Stromkreise getrennt oder gleichzeitig einzuschalten, und sich für zahlreiche
und verschiedenartige Anwendung besonders auf dem Gebiete der Signalgebung, der
Schützenbetätigung o. dgl. eignet, sowie die Anwendung dieser Vorrichtung zur Herstellung
von elektrisch betriebenen Spielzeugen.
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Im allgemeinen, wenn es sich darum handelt, mehrere elektrische Zeichen
oder Impulse gleichzeitig über einen bifilaren Stromkreis zu senden, z. B. bei Mehrfachtelegraphie,
benutzt man im Synchronismus arbeitende Systeme, und die Impulsgruppen werden bei
dem Eingang und dem Ausgang durch im vollständigen Synchronismus rotierende Wähler
getrennt; oder man verwendet Ströme verschiedener Charakteristik, z: B. Gleich-
und Wechselströme, oder Ströme verschiedener Frequenz, die gleichzeitig in den gleichen
Bifilarkreis eingeschaltet und am Eingang durch zweckmäßige Filtersysteme getrennt
werden.
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Alle diese Hilfsmittel besitzen eigene Charakteristiken,
die
sie jedes zu einem besonderen Verwendungszweck geeignet machen. Jedoch bedingt im
allgemeinen die Anwendung von synchron rotierenden Systemen den Erwerb, von kostspieligen,
empfindlichen mechanischen und elektromagnetischen Vorrichtungen, die deren Benutzung
auf wichtige Sonderfälle beschränken, was auch für die Anwendung von Filtersystemen
wegen ihrer Kosten und der ihnen bekanntlich anhaftenden Mängel gilt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung löst das. Problem von praktisch gleichzeitig
und getrennt erfolgender Einschaltung und Empfang zweier unabhängiger Ströme an
zwei verschiedene elektrische Verbraucherkreise unter Verwendung von nur zwei Drähten,
bei Ermöglichung einer gleichzeitigen oder getrennten Schaltung des einen oder anderen
Stromkreises.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung bedient sich einer Wechselstromquelle
beliebiger Frequenz, z. B. der Sekundärspule eines Transformators, und an der Eingangsstelle
des Stromes in die Leitung und am Ausgang auf jeden der beiden unabhängig zu schaltenden
Strombenutzer angelegter Plattengleichrichter; und sie stellt durch zweckmäßige
Verbindung dieser Gleichrichter, wie dies später besser erläutert werden soll, unidirektionale,
d. h. in einer Richtung wirkende Gleichstromkreise her, die von den @pplsierenden,
unidirektionalen, von genannten Stromrichtern gleichgerichteten Strömen gespeist
werden.
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Die Erfindung soll nun an Hand der nur beispielsweisen, nicht einschränkenden
Zeichnung erläutert werden. Es zeigt Fig. i einen einfachen Zweidrahtstromkreis
nach der Erfindung, Fig.2 einen Dreidrahtstromkreis zur Herstellung einer Doppelvorrichtung
mit vier getrennt schaltbaren Verbrauchsstromkreisen, der einen Draht als einzigen
Rückleiter für die beiden Stromkreise benutzt. In ähnlicher Weise zeigt Fig.3 einen
Vierdrahtstromkreis, der drei einfachen Stromkreisen nach Fig. i gleichkommt, indem
ein einziger als gemeinsamer Rückleiter für die drei einfachen Stromkreise dient.
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In den Abbildungen bezeichnet i bzw. i', i" eine Wechselspannungsquelle,
z. B. die drei Sekundärwicklungen dreier Transformatoren, 2 den Rückleiter, 3 bzw.
3', 3" den zweiten Leiter jedes einfachen Stromkreises, 4 bzw.4, 4' einen unipolaren
Vierwegschalter, A und B zwei Stromrichter, z. B. Plattengleichrichter, die einerseits
durch Klemmen entgegengesetzter Polarität an die entsprechenden Stellen des Vierwegsc.halters,
dessen zwei übrige Schaltstellen mit C und D bezeichnet sind, angeschlossen und
andererseits miteinander verbunden sind, um sich an genannten Leitungsdraht 3, 3',
3" anzuschließen, -', B' zwei ähnliche, ebenfalls nach entgegengesetzter Polarität
eingeschaltete, jedoch den beiden voneinander unabhängigen Verbrauchskreisen zugeordnete
Stromrichter, deren Verbraucher schematisch mit 5 und 6 bzw. 5' und 6' bzw. 5" und
6" angedeutet sind.
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Die Arbeitsweise erhellt aus den elektrischen Schaltungen und wird
hier kurz beschrieben unter Beziehung auf das Schema der Fig. i, worin genannter
Schalter als in Stellung A befindlich angenommen wird.
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Wegen der Anwesenheit der unidirektionalen Stromrichter durchfließt
der Strom nur den Verbrauchskreis 5 während der den Polaritäten der Stromrichter
A und A' entsprechenden Halbperioden. Rückt man aber den Hebel am
Schalter auf die Stellung B ein, so schließt sich nur der Stromkreis des Verbrauchers
6 während der den Polaritäten der Stromrichter B und B' entsprechenden
Halbperioden.
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Rückt man den Hebel am Schalter weiter auf Stellung C ein, so schließen
sich beide Stromkreise der Verbraucher 5 und 6, jedoch jeder während der den Polaritäten
der betreffenden Stromrichter entsprechenden Halbperioden; wird der Hebel schließlich,
auf Stellung D gebracht, so öffnen sich beide Stromkreise der Verbraucher.
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Die benutzten Ströme sind also pulsierend, aber der Betrieb kann aus
bekannten elektrischen und mechanischen Trägheitserscheinungen kontinuierlich sein.
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Diese Ausführungen lassen sich unmittelbar auf die in Fig. 2 und 3
dargestellten mehrfachen Stromkreise mit dem gemeinsamen Rückleiter 2 als auch natürlich
auf mehr als drei Stromkreise mit einem gemeinsamen Rückleiter ausdehnen.
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Mit drei Leitern lassen sich vier Verbrauchskreise unabhängig voneinander
oder gruppenweise schalten; in ähnlicher Weise kann man mit vier Leitern sechs Verbrauchskreise
getrennt oder in Gruppen aus beliebiger Einheitenzahl schalten: Im allgemeinen gilt
es, daß mit n Leitern sich 2 (n-i) voneinander unabhängige Stromkreise schalten
lassen, wenn die (n-i) Rückleiter der einzelnen Stromkreise zu einem gemeinsamen
Rückleiter vereinigt werden.
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Diese Einrichtung ist auf ein elektrisch betriebenes Spielzeug angewandt
worden, welches aus zwei Schienen besteht, welche die beiden Leiter 2 und 3 (Fig.
i) bilden, worauf zwei Wagen oder z. B. zwei Miniaturzüge mittels als Stromabnehmer
dienender Räder laufen, von denen der erstere den Stromrichter A' und den Elektromotor
5, der letztere aber den Stromrichter B' und den Motor 6 zusammengeschaltet nach
Fig. i trägt. Mittels eines von Hand steuerbaren Vierwegschalters 4 ist es durch
sukzessives Verschieben des Hebels am Schalter in die betreffenden Stellungen
A, B, CD
möglich, den Wagen 5 bzw. den Wagen 6 bzw. die beiden Wagen zu betätigen
oder anzuhalten.
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Eine Abart des Spielzeugs besitzt außer den Schienen 3 und 3' eine
dritte Schiene 2 (Fig. 2), welche als gemeinsamer Rückleiter für die aus den vier
Wagen 5, 6, 5', 6' bestehenden Stromkreise dient, welche durch die beiden handbetätigten
Umschalter 4 und 4*, die man evtl. zu einem einzigen Umschalter vereinigen kann,
geschaltet werden können.
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Eine weitere Abart des Spielzeugs besitzt außer der dritten Schiene
einen Netzleiter 3" (Fig. 3) oder
zwei Netzleiter ohne dritte Schiene,
durch welche, 6, auf dem gleichen Schienenstrang laufende Miniaturzüge getrennt
oder in Gruppen nach Belieben gesteuert werden können.
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Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf die Abbildungen und Anwendungsbeispiele
beschrieben und veranschaulicht worden, es versteht sich aber, daß in der Praxis
Änderungen eingeführt werden können, ohne dadurch aus dem Rahmen der Erfindung herauszutreten.