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Impulsschaltung für Achszählanlagen Die Stromimpulse, mit denen in
Achszählanlagen Zählwerke durch die vorbeilaufenden Achsen betätigt werden, müssen
je nach der Fahrtrichtung eine I,.inzählung oder Auszählung bewirken. Man erzeugt
zu diesem Zweck durch jede Achse eine Impulsfolge und leitet diese z. B. einem Drehfeldzä
hlwerk zu, das seinen Anker je nach der Reihenfolge der Enzelimpul,se, d. h. nach
der Fahrtrichtung der zu zählenden Achsen, in der einen oder anderen Richtung bewegt.
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Man hat auch Schrittschalter, Relaisketten oder ähnliche Einrichtungen
benutzt, die ihren Zustand durch Stromimpulse schrittweise ändern, wobei jeder Einzelschritt
durch einen einzelnen Stromimpuls herbeigeführt wird. Diese Einrichtungen könuren
die obenerwähnten Impulsfolgen nicht unmittelbar verarbeiten. Man hat daher Impulsschaltungen
entwickelt, welche die Impulsfolgen in "Zählimpulse umwandeln unddiese je nach derFahrtrichttuig
der zu -zählenden Achsen, d. h. nach der IZeilie»folge der 1?inzelimpulse, dem Stromweg
für Einzählung oder für Auszählung zuleiten. Kehrt eine Achse innerhalb der Strecke
um, in der die Impulsfolge erzeugt wird, so wird entweder die Zählung durch die
Impulsschaltung unterdrückt oder aber rückgängig gemacht, wenn sie schon erfolgt
sein sollte.
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Die verwendeten Impulsschaltungen benötigen zumeist eine größere Zahl
von Relais. Dies ist, abgesehen von den Kosten und dem verhältnismäßig großen Einbauraumbedarf,
auch deswegen unerwünscht, weil eine Einrichtung um so störungsanfälliger ist, aus
je mehr einzelnen Teilen sie besteht. Man hat daher vorgeschlagen, den Relaisaufwand
durch Verwendung polarisierter Relais herabzusetzen und hat dieses Ziel durch Zuhilfenahme
der Lade- oder Entladeströme von Kondensatoren erreicht. Schalteinrichtungen, die
mit den Ausgleichströmen von Kapazitäten oder Induktivitäten arbeiten, können versagen,
wenn sich die physikalischen Kennwerte der Teile verändern, aus denen die Einrichtung
aufgebaut ist.
Es ist daher erwünscht, die Impulsschaltungen so
zu gestalten, daß sich alle Schaltvorgänge vollkommen zwangsläufig vollziehen, wobei
aber die Zahl der notwendigen Relais so niedrig wie möglich gehalten werden soll.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Einzelteile der Schaltung
in Form eines T-Gliedes angeordnet Nverden, dessen drei Zweige mit Punkten der Stromquelle
in Verbindung stehen, die verschiedenes Potential haben. Zweckmäßigerweise kann
man z. B. eine Batterie mit Mittelanzapfung verwenden und den ersten Zweig des T-Gliedes
mit dem einen Pol, den zweiten Zweig mit dem anderen Pol und den dritten, mittleren
Zweig mit einer Mittelanzapfung der Batterie verbinden. Damit die vorüberrollenden
Achsen die Stromverteilung innerhalb des T-Gliedes schrittweise verändern, werden
die Kontakte des Impulsgebers auf die einzelnen Zweige des T-Gliedes verteilt. In
der Regel sind die Impulsgeber so eingerichtet, daß jede Achse zwei Kontakte oder
Kontaktgruppen nacheinander betätigt, wobei zuerst der eine Kontakt allein, ,danach
beide Kontakte zugleich und sodann nur der zweite Kontakt allein betätigt werden.
Schaltet man in jeden der beiden Zweige des T-Gliedes, die mit den Polen der Stromquelle
verbunden sind, je einen Kontakt eines derartigen Impulsgebers, so ergeben sich
beim Voriiberrollen jeder Achse nacheinander drei verschiedene Zustände der Stromverteilung,
an die sich ein vierter Zustand bei nicht befahrenem Impulsgeber anreiht. Diese
verschiedenen Stromverteilungen können dazu benutzt werden, um mit einer verhältnismäßig
geringen Zahl von Relais die Impulsfolgen der einzelnen Achsen richtungsabhängig
in Zählimpulse umzuwandeln.
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In den Abbildungen ist ein Beispiel der Erfindung näher erläutert.
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.'11>b. 1 zeigt eine für Arbeitsstrom eingerichtete Impulsschaltung,
A11. 2 das zugehörige Relaisdiagramm, während A111>. 3 eine Impulsschaltung für
Ruliestrombetriel> darstellt.
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In den Schaltungen nach Abb. 1 und 3 werden polarisierte Relais verwendet.
Zur Kennzeichnung der Zuordnung von Stromrichtung in der Wicklung und Bewegungsrichtung
des Ankers sind in die Abbildungen Pfeile eingetragen. Fließt der Strom in einer
Wicklung in Pfeilrichtung, so wird der Kontakt geschlossen, auf den ein Pfeil hinweist,
sofern diese Wicklung nicht durch eine andere Wicklung kompensiert wird.
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In beiden Abbildungen sind die T-Glieder in liegender Form dargestellt,
so daß der Mittelzweig waagerechte Lage einnimmt. Die Impulsgeberkontakte 1 und
2 in Abb. 1; 6 und 7 in Abb. 3 liegen in den senkrechten Zweigen der T-Glieder.
Sind beide Impulsgeberkontakte geöffnet, so sind alle Zweige stromlos. Wird der
obere Kontakt geschlossen, so fließt der Strom durch den oberen und den mittleren
Zweig des Gliedes. Beim Schließen beider Impulsgeberkontakte ist der Mittelzweig
stromlos, während der obere und untere Zweig vom Strom durchflossen werden. Schließt
man nur den unteren Kontakt, 5o fließt der Strom durch den mittleren und unteren
Zweig des Gliedes. Im oberen und unteren Zweig ist die Stromrichtung stets dieselbe.
Im Mittelzweig kehrt sich die Stromrichtung um, je nach dem, ob der obere oder der
untere Kontakt geschlossen wird.
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Die Schaltung nach Abh. i enthält vier polarisierte Relais
X, Y, (' und V. Das Relais X dient zur Kennzeichnung der Fahrtrichtung
(Fahrtrichtungsrelais) und liegt mit seiner Wicklung 12 im Mittelzweig. Sein Anker
hat zwei stabile Endlagen, in die er je nach der Stronirichtutig in der Wicklung
gebracht wird. Bei stromlosen Relais bleibt er in derjenigen Stellung liegen, die
er bei der letzten Stromgabe eingenommen hat. Das Relais Y dient zur Bestimmung
des Zeitpunktes, in dem die Zählung erfolgen soll (Prüfrelais). I?s besitzt einen
einseitig eingestellten Anker, der nur durch Stromgabe von bestimmter Richtung in
die Arheitsstellung gebracht werden kann. Fließt kein Strom oder fließt der Strom
in entgegengesetzter Richtung, so liegt der Anker am Ruhekontakt. Das Prüfrelais
liegt mit seinen Wicklungen 13'1 und i36 in den senkrechten Zweigen des T-Gliedes.
Diese Wicklungen sind so gepolt, daß sie bei Stromgalle den Anker in die Arbeitsstellung
zu bringen versuchen. Die Wicklung 13c des Prüfrelais wird über einen im -Mittelzweig
liegenden Gleichrichter 3 gespeist und ist so gepolt, daß der vom Gleichrichter
herrührende Strom den Anker in der l\).tihelage festhält. Die Wirkung der Wicklung
13c überwiegt diejenige der Wicklungen 13° oder i36. Eine weitere Wicklung 13a des
Prüfrelais, die bei Stromgabe den Anker ebenfalls in die Ruhestellung bringt, liegt
i111 Stromkreis für die Steuerrelais h und _9 der Zählwerke I17. und AZ: Zur Abgabe
der Impulse dienen die polarisierten Relais U und l', die ebenso wie l' einseitig
eingestellt sind. I)as Relais (' kann seinen Anker nur in die Arbeitsstellung bringen.
wenn seine im Mittelzweig liegende Wicklung toi< von rechts nach links durchflossen
wird. 1?s schaltet dann finit seinem Kontakt lot- den Strom für die Wicklung 14
des Steuerrelais E für Einzählung ein. I)as Relais l', das in entsprechender Weise
den .\uszählinipuls gibt, liegt finit seiner Wickhtng 11° ebenfalls im Mittelzweig
und ist umgekehrt gepolt wie <las Relais U. Die Entscheidung darüber, ob (' oder
1' Stromerhalten soll, trilit der \\'ecliselkoiitakt 121, 122 des Fahrtrichtungsrelais.
[)er Wechselkontakt 131, 132 des Prüfrelais Y liegt an der #tlittelanzahfung der
aus den beiden Teilen .I und 5 bestehenden Batterie und kann entweder die Wicklungen
12 1111d 13c oder die Wicklungen 1o" und i i° i11 den -Mittelzweig schalten. Die
Inlpulsabgaberelais (' und 6' liegen mit den Selbsthaltewicklungen iob und i ih
im Stromkreis der Steuerrelais l: und _-1. Diese betätigen mit ihren Kontakten 1
4 1 und 1,3 1 die Zählwerke F_7 und _'i7 für I:inz:ililtiiig und Auszählung, die
ihrerseits beim .@n-r_iehen iriit ltontakt 161 u11<1 171 die Selbsthaltestroinkreise
für C' und E bzw. L' und A unterbrechen.
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In A1111.2 sind die Schaltvorg@inge -zunächst für eine langsam einfahrende
und sodann für eine schnell
ausfahrende Achse graphisch dargestellt.
Schließt die einfahrende Achse den Kontakt i, so fließt Strom voll .1 über i, 13°,
12, 3, i3c und 131 zur Mittelanzapfung der Batterie. X schließt hierbei seinen Kontakt
121 und öffnet 122. Y kann seinen Anker nicht anziehen, da es durch die Wicklung
13c, welche die \\'irkung der Wicklung 13° überwiegt, in der Ruhestellung festgehalten
wird. Schließt die weiter vorrückende Achse auch den Kontakt 2, so wird der Mittelzweig
stromlos, und Y kommt über 1, 13", 13b und 2 zum Anzug. Es trennt mit seinem Kontakt
131 den Stromkreis für X auf und bereitet mit 132 den Stromkreis für U vor.
Verläßt die Achse den Kontakt i, so fließt Strom von .der Mittelanzapfung der Batterie
über 132, 121, io°, 13b und 2. Lyber diesen Kreis liiilt sich das Prüfrelais Y,
und das Impulsrelais (' kommt zum Anzug. Es stellt mit seinem Kontakt ioi einen
Stromweg über 13d, 101, 161, lob und 1.1 her, über den es sich selbst hält.
Durch Erregung der Wicklung 13d wird X in die Ruhestellung gebracht. 1:s trennt
mit 132 den Stromkreis für io° auf und schaltet statt dessen X und den Gleichrichter
3 mit 13' ein. X legt seinen Anker um, was jedoch wirkungslos bleibt. Außerdem zieht
(las Steuerrelais E infolge der Erregung seiner Wicklung 14 seinen Anker an und
gibt mit Kontakt 1.11 Strom auf die Wicklung 16 des Einzählwerkes EZ. Dieses zieht
an und unterbricht mit Kontakt 16i den Selbsthaltekreis für U und E. Verläßt die
Achse auch den Kontakt 2, so werden alle Kreise stromlos. Kehrt die Achse um, während
sie den Kontakt 2 noch besetzt hält, so vollziehen sich die Schaltvorgänge in der
Reihenfolge, wie sie eine ausfahrende Achse hervorrufen würde. Kehrt die Achse um,
weiici sie die Kontakte i und 2 gleichzeitig geschlossen hält, so kommt nach dem
Verlassen von 2 folgender Stromweg zustande: Von 4 Tiber i, 13°, 10«, 121, 132 zur
@littelanzapfung. Das Relais (' kann in diesem Falle seinen Anker nicht anziehen,
(la es durch den von links nach rechts fließenden Stroin an den Ruhekontakt gedruckt
wird. Die Zählung unterbleibt. Kehrt die einfahrende Achse um, während sie den Kontakt
i besetzt hält, so kann keine Zählung erfolgen, da Y nicht zum Anzug gekommen ist.
Bei einer sehr schnell über den Impulsgeber hinNvegrollenden Achse kann unter Umständen
die Irregung oder der Stellungswechsel des Fahrtrichtungsrelais unterbleiben, während
die Achse den Kontakt 2 allein betätigt. X behält dann stets seine Lage bei, wenn
mehrere Achsen den Impulsgeber schnell befahren. Dies ist jedoch fürdie Wirksamkeit
der Einrichtung, also das richtige Ein- bzw. Auszählen, ohne Bedeutung.
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lin Relaisdiagratnni (Abb.2) sind die Schaltvorgänge, die sich in
der Einrichtung nach Abb. i abspielen, zunächst für eine langsam einfahrende und
sodann für eine schnell ausfahrende Achse graphisch dargestellt. In dem Diagramm
ist in horizontaler Richtung die Zeit aufgetragen, wobei die senkrechten Striche
denAbstand einer in zweckmäßiger Weise gewählten Zeiteinheit haben. Die senkrecht
untereinander angeordneten Linien stellen den Schaltzustand der einzelnen Elemente
dar. Bei den Impulsgeberkontakten 1 und 2 bedeutet die stark ausgezogene Linie,
daß der Kontakt geschlossen ist, während das Fehlen dieser Linie die Öffnung des
Kontaktes kennzeichnet. Bei den Relais X, Y, U, h, E und A sowie bei
den Zählwerken EZ und AZ bedeutet die untenliegende Linie, daß sich die zugehörigen
Kontakte in der in Abb. i dargestellten Grundstellung befinden, während die obenliegende
Linie auf die entgegengesetzte Kontaktstellung hinweist. Der schräge Übergang von
einer Linie zur anderen kennzeichnet durch seine größere oder geringere Steilheit,
daß die Kontakte des zugehörigen Schaltungselementes kürzere oder längere Zeit für
ihre Umstellung benötigen. Bei den Relais X und Y
ist der Strich zur
Kennzeichnung der Grundstellung der Kontakte unterhalb der Mittellinie angeordnet,
um anzudeuten, daß diese Relais durch elektrische Erregung in entsprechender Richtung
in ihre Grundstellung zurückgeführt werden. Man erkennt aus dem Relaisdiagramm,
daß die einfahrende Achse zunächst den Kontakt i schließt und daß eine halb Zeiteinheit
später das Relais X seine Kontakte in die Arbeitsstellung gebracht hat. 2,5 Zeiteinheiten
danach schließt die Achse zusätzlich den Impulsgeberkontakt 2. Dies hat zur Folge,
daß eine halbe Zeiteinheit später auch das Relais Y seine Kontakte in die Arbeitsstellung
gebracht hat. Weitere 2,5 Zeiteinheiten später hat die Achse den Impulsgeberkontakt
i verlassen, der sich nun öffnet und dadurch die Erregung des Relais U bewirkt,
das eine halbe Zeiteinheit später seine Kontakte in die Arbeitsstellung umgelegt
hat. Dies hat zur Folge, daß das Relais Y in die Grundstellung zurückgeführt wird,
die es eine weitere halbe Zeiteinheit später erreicht hat. Die Kontaktumstellung
von Y hat bewirkt, daß das Relais X entgegen der Pfeilrichtung in Abb. i erregt
wird, wodurch es seine Kontakte ebenfalls in die Grundstellung zurückführt, .die
eine weitere halbe Zeiteinheit später erreicht wird.
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Zugleich mit der Rückführung des Relaisankers von Y hat auch die Wicklung
von E Strom erhalten, dessen Kontakte eine ganze Zeiteinheit benötigen, um ihre
Arbeitsstellung zu erreichen. Befindet sich F_ in der Arbeitsstellung, so erhält
EZ Strom, das 1,5 Zeiteinheiten später seine Arbeitsstellung erreicht und damit
den Relais U und E die Erregung fortnimmt. U erreicht eine halbe Zeiteinheit, E
eine ganze Zeiteinheit später seine Grundstellung und schaltet damit die Wicklung
von EZ aus, das nach 1,5 Zeiteinheiten wieder in seine Grundstellung gelangt. Hiermit
ist der Zählvorgang beendet.
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Schließt die ausfahrende Achse den Kontakt 2, so ; ändert sich, wie
das Relaisdiagramm zeigt, an der Schaltstellung der übrigen Elemente zunächst nichts.
Erst wenn die Achse eine Zeiteinheit später den Kontakt i schließt, erhält Y eine
Erregung, die den Anker in die Wirkstellung bringt, welche nach einer halben Zeiteinheit
erreicht wird. Öffnet sich nach einer weiteren halben Zeiteinheit durch das Vorrücken
der Achse der Impulsgeberkontakt 2, so wird U erregt, das eine halbe Zeiteinheit
später seine Wirkstellung einnimmt und damit auf Y die Abzugserregung gibt, so daß
der Anker von Y eine
weitere halbe Zeiteinheit später seine Grundstellung
erreicht. Obwohl nun Y in der Grundstellung ist, kann X nicht wie beim Beispiel
der langsam fahrenden Achse seine Stellung ändern, da, wie aus dem Relaisdiagramm
ersichtlich, der Impulsgeberkontakt i durch die Achse bereits geöffnet ist, so daß
die Wicklung 12 von X nicht in der Pfeilrichtung erregt werden kann. X behält demnach
seine Ankerstellung bei. Der in Wirkstellung befindliche Anker von h ruft das Ansprechen
von A und A7_ in gleicher Weise hervor, wie bei der einfahrenden Achse der
in Wirkstellung befindliche Anker von C7 das Ansprechen von E und E7_ bewirkt hat.
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Ein besonderer Vorteil der Impulsschaltung gemäß der Erfindung besteht
darin, daß sie auch für Betrieb mit Ruhestrom geeignet ist, was aus sicherungstechnischen
Gründen häufig gewünscht oder gefordert wird. Ein Beispiel für diesen Fall ist in
Abb. 3 dargestellt. Hierbei ist angenommen, daß nur drei polarisierte Relais
X, Y und 7. verwendet werden. Das Fahrtrichtungsrelais X hat die gleichen
Eigenschaften und die gleichen Funktionen wie in Abb. i. Das Prüfrelais Y ist gegenüber
Abb. i insofern geändert, als seine Wicklungen 23c und 23d, die eine Betätigung
des Relais verhindern sollen, wenn der zuerst befahrene Kontakt des Impulsgebers
betätigt wird, nicht mit dem Fahrtrichtungsrelais, sondern mit Wicklungen des Impulsabgaberelais
Z in Reihe liegen. Die Prüfrelaiswicklung 23e, die im Kreis der Steuerrelais E und
A liegt, und die der Wicklung 13d in Abb. i entspricht, ist so gepolt, daß sie bei
Stromgabe den Anker an den Arbeitskontakt 231 drückt. Statt der beiden Impulsabgaberelais
U und h ist in Abb. 3 nur ein einziges Relais Z vorgesehen, das ebenfalls polarisiert
ist, aber einen Anker mit stabiler Mittelstellung hat. Das Relais Z schließt seinen
Kontakt 241, wenn seine Wicklung 24a in Richtung des einfachen Pfeiles, seinen Kontakt
242, wenn seine Wicklung 24b in Richtung des doppelten Pfeiles vom Strom durchflossen
wird. Den Wicklungen 24a und 24b sind die Sperrzellen 8 und 9 vorgeschaltet, die
so gepolt sind, daß sie nur diejenige Stromrichtung zulassen, welche die beschriebene
Kontaktbetätigung ergibt. Alle übrigen Teile der Abb. 3 entsprechen denen der Abb.
i und sind auch entsprechend Abb. i bezeichnet.
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Im Ruhezustand sind die Impulsgeberkontakte 6 und 7 geschlossen, so
daß ein Strom von 4 über 6, 23a, 23b und 7 nach 5 fließt. Y hält seinen
Anker angezogen und seinen Kontakt 231 geschlossen. Öffnet eine einfahrende Achse
den Kontakt 6, so wird 23a stromlos, und es fließt Strom von der Mittelanzapfung
über 231, 12, 23b und 7. Über diesen Kreis hält sich Y in angezogener Stellung.
Die Wicklung 12 des Fahrtrichtungsrelais X wird erregt, und dieses öffnet
seinen Kontakt 122 und schließt Kontakt 121. Rückt die Achse weiter vor, so werden
6 und 7 geöffnet. Hierdurch wird Y
stromlos, es öffnet Kontakt 231
und schließt Kontakt 232. Schließt nunmehr die Achse beim Verlassen den Kontakt
6, so fließt Strom von 4 über 6, 23a, 8, 24a, 23e, 121 und 232 zur Mittelanzapfung.
Die Wicklung 23c des Prüfrelais wird in der Richtung erregt, in der sie den Relaisanker
an den Ruhekontakt drückt. Y kann daher nicht wieder anziehen, da die Wirkung von
23c diejenige von 23a überwiegt. Z wird mit Wicklung 24a erregt und gibt mit Kontakt
241 Strom auf das Steuerrelais E. Zhält sich hierbei durch Erregung seiner Wicklung
24c, V wird mit seiner Wicklung 23e in der Weise erregt, daß es seinen Anker in
die Arbeitsstellung bringt, da die Wicklung 23e nunmehr in ihrer Wirkung diejenige
der Wicklung 23c überwiegt. Dadurch erhält die Wicklung 12 von X Strom, das seinen
Anker umsteuert. Dieser Vorgang bleibt aber für den Ablauf der Schaltvorgänge wirkungslos.
Verläßt die Achse den Kontakt 7, so ist die Grundstellung wiederhergestellt. Kehrt
sie vor dem Verlassen des Kontaktes 7 um, so vollziehen sich die Schaltvorgänge
wie bei einer ausfahrenden Achse, und die schon erfolgte Einzählung wird wieder
rückgängig gemacht. Kehrt die Achse um, wenn sie die Kontakte 6 und 7 besetzt hält,
so kann nach dem Verlassen von 7 ein Strom von der Mittelanzapfung über 232,
121, 23e, 24a, 8, 23b, 7 nicht fließen, da die Sperrzelle 8 dieses
verhindert. Die Zählung wird dadurch unterdrückt. Y bleibt in abgefallener Stellung.
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Die Vereinigung der Relais L' und V zu einem einzigen Relais Z mit
stabiler Mittelstellung des Ankers ist nicht an die mit Ruhestrom arbeitende Schaltung
gebunden, sondern kann auch in der Arbeitsstromschaltung nach Abb. i angewendet
werden. Ebenfalls ist auch die Verwendung zweier getrennter, einseitig eingestellter,
polarisierter Relais für die Impulsabgabe nicht auf die Arbeitsstromschaltung nach
Abb. i beschränkt, da diese Relais sinngemäß in die Ruhestromschaltung nach Abb.
3 eingefügt werden können.
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Für die Relais U, h und Y können auch polarisierte Relais mit zwei
stabilen Endlagen des Ankers verwendet werden, wenn diese mit Dauerstrom erregte
Abzugswicklungen erhalten. Ferner können auch allgemein die polarisierten Relais
durch neutrale Relais mit vorgeschalteter Sperrzelle ersetzt werden. Die Impulsschaltung
gemäß der Erfindung ist nicht nur zur indirekten Steuerung mit Schrittschalterzählwerken,
die durch Steuerrelais betätigt werden, geeignet, sondern sie kann sinngemäß auch
für direkte und indirekte Steuerung aller Einrichtungen, wie Schrittschalter, Relaisketten
o. dgl., verwendet werden, die sich als Zähleinrichtungen für Achszählanlagen eignen.