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Schaltung zur Erzeugung von Stromstößen mit Hilfe eines gepolten Relais
Zur Erzeugung von Stromstößen benützt man vielfach gepolte Relais, die in einer
Selbstunterbrecherschaltung arbeiten. Man benutzt beispielsweise sog. Vibrationsschaltungen,
von denen ein Vertreter die in der Telegraphie bekannte Gulstadschaltung ist. Allen
diesen bekannten Schaltungen ist gemeinsam, daß nur die Frequenz der Selbstunterbrechung
bzw. Vibration geändert werden kann, dagegen nicht das Schrittverhältnis.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, diese bekannten ,Schaltungen zu verbessern,
indem auch das Schrittverhältnis veränderlich gemacht wird. Die Erfindung besteht
darin, daß zwei Wicklungen eines gepolten. Relais in parallelen Zweigen einer brückenartigen
Schaltung liegen, deren eine Diagonale einen Kondensator enthält und deren andere
Diagonale über einen vom Relais selbst gesteuerten, abwechselnd den einen und den
anderen Zweig einschaltenden Wechselschalter -gespeist wird. Erfindungsgemäß ist
der in der einen Diagonale liegende Kondensator zweckmäßig derart mit den Wicklungen
des -gepolten Relais verbunden, daß der KonÜens.atorladestrom in jeder der beiden
Stellungen des Wechselschalters das Ansprechen des Relais jeweils durch Differenzwirkung
.der Relaiswicklungen verzögert und der Kondensatorentladestrom während der Umschlagzeit
des Wechselschalters die durch die vorausgegangene Schalterstellung hervorgerufene
Relaiserregung durch Summenwirkung der Relaiswicklungen aufrechterhält.
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Wie im einzelnen weiter unten an Hand der dort behandelten Beispiele
ausgeführt ist, kann in einer derartigen Schaltung durch Veränderung der
Brückenglieder
sowohl die Frequenz als auch das Schrittverhältnis des von den Relaiskontakten gesteuerten
Stromes in weiten Grenzen verändert werden. Im Gegensatz zu bekannten Schaltungen
ist auch die Impulsfolgefrequenz (Schrittfrequenz) von der angelegten Spannung weitgehend
unabhängig, und das Relais schwingt sofort in der eingestillten Frequenz ohne besondere
Anlaufzeit. Die mechanische Justierung des Relais hat keinen wesentlichen Ei.nfluß
auf die Daten des erzeugten Stromes.
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Das Verhältnis der Schaltzeiten kann vorteilhaft dadurch verändert
werden, daß in zwei Zweigen der brückenartigen Schaltung Widerstände eingeschaltet
sind, deren Verhältnis das Schrittverhältnis für die beiden Stellungen des Wechselschalters
bestimmt. Es können aber auch zur Erzielung eines unsymmetrischen Schrittverhältnisses
die beiden vom Wechselschalter gesteuerten Wicklungen des gepolten Relais entsprechend
unterschiedlich bemessen werden. Hierbei kann. man die Schaltung" in der Weise vereinfachen,
daß die beiden Brückenwiderstände durch einen einzigen Vorwiderstand ersetzt werden.
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Für eine derartige Schaltung ergeben sich nun die verschiedensten
Anwendungsmöglichkeiten. Man kann sie beispielsweise für Lichtrufanlagen, überhaupt
für alle Arten von Signalanlagen, bei denen wechselnd gerichtete Ströme verschiedener
Schrittfrequenz und verschiedenen Schrittverhältnisses benötigt werden, verwenden.
Dies ist der Fall bei Eisenbahn- und anderen Verkehrssignalanlagen, bei Feuermelde-
und Uhrenanlagen, bei Signalstromgeneratoren für Fernmeldeanlagen aller Art, besonders
auch für Fernsprechvermittlungsanlagen.Man kann die Schaltung auch zur Erzeugung
von Strömen für die Fernmessung und Fernsteuerung verwenden; in diesem Zusammenhang
wird weiter unten eine besonders zweckmäßige Schaltung angegeben. Die brückenartige
Schaltung nach der Erfindung eignet sich aber auch als Steuerschaltung für Wechselrichter,
Su.mmer u. dgl. Auch die Erzeugung von Spannungsstößen, wie sie beispiels-_ weise
für elektrische Weidezäune benötigt werden, läßt sich mit dieser Schaltung durchführen.
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Die vielseitige Verwendbarkeit und der Aufbau der Schaltung im einzelnen
gehen aus den Ausführungsbeispielen hervor, die an Hand der Fig. i bis 7 nachstehend
beschrieben werden.
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In den Fig. i und 2 ist der grundsätzliche Aufbau der Schaltung in
zwei verschiedenen Darstellungen gezeigt.
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Hauptbestandteil der Schaltung ist ein gepoltes Relais mit zwei Wicklungen
KA und KB und einem als Wechselschalter arbeitenden Anker k. In, der dargestellten
Lage des Anlcers )z fließt ein Erregerstrom von der Batterie S über den Anker k,
den Kontakt B, den Widerstand RB und die Relaiswicklung KA. Der Windungssi.nn
dieser Wicklung ist derart, daß bei der gegebenen Stromrichtung der Anker nach A
umgelegt würde. Dies wird jedoch zunächst durch den Ladestrom des Kondensators im
Stromkreis k, B, RB, C, KB verhindert, welcher in der Wicklung KB
ein zum Feld der Wicklung K,A entgegengesetzt gerichtetes Feld erzeugt. Erst nachdem
der Ladestrom so weit abgesunken ist, daß die der Differenz der Stromflüsse in den
Wicklungen KA und KB entsprechende resultierende Durchflutu.ng gleich der
Ansprechdurchflutung des Relais ist, wird der Anker k von B nach
A umgelegt. Mit dem Abheben des Ankers vom Kontakt B setzt gleichzeitig die
Entladung des Kondensators C über die Wicklungen KA und KB ein, deren Felder
sich dabei addieren und die bisherige Erregung in gleicher Richtung fortsetzen.
Dadurch wird verhindert, daß der Anker infolge der Unterbrechung des Erregerstromes
wieder nach B zurückfällt. Liegt der Anker bei A, so wiederholt sich der Vorgang
entsprechend, und der Anker legt wieder nach B um usf.
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Die Schaltfrequenz des Relais wird in weiten Grenzen durch die Größe
von 'C' und in kleinen Grenzen durch die Größe der Widerstände RA und RB bestimmt,
wobei zunächst RA gleich RB ist. Sie kann beliebig klein gemacht werden und wird
nach oben nur durch die für das Relais höchst zulässige Schaltfrequenz begrenzt.
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Solange die Wicklungen KA und KB gleich bemessen und auch die Widerstände
RA und RB gleich groß sind, arbeitet das Relais mit symmetrischen Kontaktzeiten.
Wird die Symmetrie geändert, z. B. dadurch, daß der Widerstand RB gegenüber RA verkleinert
wird, so wird die Kontaktzeit bei B kleiner und bei A größer; das Umgekehrte tritt
ein, wenn der Widerstand RB größer als RA gemacht wird. Auf diese Weise ist
es möglich, jedes beliebige Stromschrittverhältnis einzustellen.
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Ein bestimmtes unsymmetrisches Stromschrittverhältnis kann auch durch
Verwendung von in ihren Windungszahlen und damit Induktivitäten unterschiedlich
bemessenen Relaiswicklungen K.4 und KB erreicht werden.
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Die erzeugten Stromstöße können zur weiteren Verwendung direkt von
den Kontakten des Relais abgenommen werden, beispielsweise von den in Fig.
a mit D, E und F bezeichneten Anschlußpunkten.
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Die Fig. 3 zeigt eine Anwendung der Schaltung bei Personensuchanliagen.
Die Relais A, B und D
sind beispielsweise Quecksilberrelais, die mittels
der Schalter S1, S2 und S3 von Hand eingeschaltet werden können und über ihre Kontakte
a, b und d
die Lampen La, Lb und Ld einschalten. Mit Hilfe der
Taste T kann über das Relais E auch der Wecker W an die Netzspannung des Starkstromnetzes
gelegt werden.
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Solange die Relais A, B und D mit Gleichstrom betrieben
werden, können mit einer derartigen Sucheinrichtung die drei Lampen, die z. B. verschiedene
Farben haben, in verschiedenen Kombinationsmöglichkeiten zu gleichmäßigem Leuchten
gebracht werden. Eine weitere Kombinationsmöglichkeit ergibt sich erfindungsgemäß
durch die Ein, führung von Flackerlicht mit Hilfe der Schaltung nach Fig. i und
a. Zu diesem Zweck liegt das gepolte Relais K in einem Stromkreis, der über den
Schalter
S4 geschlossen werden kann. Hierbei wird zugleich der gemeinsame Stromzuführungspunkt
der Schalter S1, S2 und S3 von der direkten Verbindung zur Batterie S abgetrennt
und beim Arbeiten des Relais K durch den von diesem betätigten Wechselschalter h
intermittierend .an Spannung gelegt, so daß die Relaisschalter a, b und
d den Starkstromkreis entsprechend der durch die Schalter S1, S2 und S3 getroffenen
Auswahl schalten und die Lampen flackern. Eine weitere Kombinationsmöglichkeit würde
sich ergeben, wenn man verschiedene Flackertempos einführen würde, beispielsweise
nach Art der Morsezeichen. Dies könnte in einsfacher Weise durch Veränderung der
Widerstände RA und RB geschehen.
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Mit Z ist ein Schauzeichen bezeichnet, welches den durch den Schalter
S4 ausgewählten Schaltzustand (Flackern oder stetiges Leuchten) erkennen läßt, auch
wenn die Schalter S1, S2 und S3 offen sind. Bei größeren Schaltleistungen kann der
für die Flackerschaltung ausgenutzte Kontakt des Wechselschalters k durch einen
Kondensator C2 und einen Widerstand R2 überbrückt werden.
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Fig. 4 zeigt, wie man bei Geräten mit durch Unsymmetrie der Wicklungen
erzielter Unsymmetrie der Kontaktzeiten die Widerstände'RA und RB ersetzen kann
durch einen gemeinsamen Vorschaltwiderstand Rp, durch dessen Größe die Frequenz
der Schaltung- mitbestimmt wird. Diese Vereinfachung kann man immer dann einführen,
wenn der Stromkreis, in dem der Schaltkontakt k liegst, nicht durch weitere Stromkreise
verzweigt ist, durch die eine Entladung des Kondensators C möglich wäre. Die Wechselfrequenz
des in Fig.4 dargestellten Summers wird deshalb transformatorisch durch eine-. weitere
Wicklung W i i des Relais K abgegriffen.
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Ein solches Verfahren ist natürlich nur bei Geräten geringer Leistung
möglich. Bei größeren Leistungen muß auf die Steuerung durch den Kontakt und dann
auch wieder auf die Verwendung getrennter Widerstände RA und RB zurückgegriffen
werden. Die Übertragung der Stromstöße erfolgt bei dem in Fig. 5 dargestellten Stromstoßgenerator,
wie er beispielsweise auch für Weidezäune benutzt werden kann, durch einen besonderen
Übertrager Ü, der mit dem einen Ende der Primärwicklung über einen Kondensator C2
direkt an den Relaisgchal@ter K angeschlossen ist.
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. Die Fig. 6 zeigt eine Anwendungsmöglichkeit der Erfindung in einer
Fernmeß- und Fernsteueran.lage. Bei bekannten derartigen Anlagen wird das Impulszeitverhältnis
von Wechselströmen mit Rechteckform zur Übertragung von Meßwerten oder Steuervorgängen
verwendet. In Fig. 6 ist angedeutet, wie man die beiden Widerstände RA und RB gleichzeitig
durch ein Steuerglied SG, beispielsweise einen Einstellknopf, gegensinnig verstellen
und dadurch da& Schrittverhältnis der aus dem Relais K, dem Kondensator C und
den Widerständen RA und RB bestehenden Schaltung verändern kann. Die von dem Wechselschalter
k erzeugten Impulse werden über dessen Seitenkontakte und die Symmetrierwiderstände
SW1 und SW, ailf die Fernleitung L und über diese auf das Empfangsrelais ER in der
Empfangsstelle geleitet. Hier steuern sie mittels des Ankers er das Empfängsinstrument
ET über einen Eichwiderstand EW. Ein aus den Widerständen SW, und SW, bestehender
Spannungsteiler sorgt dafür, daß an den Punkten M und N eine wechselnde Spannung
entsteht, deren resultierender Mittelwert nach Richtung und Größe dem Verhältnis
der Stromschritte entspricht. Wird das Instrument ET mit Hilfe des Eichwiderstandes
EW entsprechend geeicht, so lassen sich auf seiner Skala die gleichen Werte ablesen,
die mit Hilfe des Einstellknopfes SG und einer zugehörigen Skala bei der
Sendestelle eingestellt werden. Man kann auch, um auf der Sendestelle eine Kontrolle
zu haben:, die Anordnung eines Anzeigeinstrumentes EJ mit einem Eichwiderstand
EW dort wiederholen, wie es dargestellt ist.
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Für Wechselrichter und Umrichter kann die Schältung nach der Erfindung
entsprechend Fig. 7 verwendet werden. Es wird dabei in vielen Fällen ein gepoltes
Relais K mit zwei Umschaltkontakten k1 und k2 benutzt. Fig. 7 zeigt einen Wechselrichter,
der durch Umpolen der Batterie S wechselnd gerichtete Gleichstromstöße erzeugt,
die über den Transformator Ü in eine an den Klemmen R und T abzunehmende Wechselspannung
umgewandelt werden. Der Transformator kann dabei in bekannter Weise zugleich eine
Spannungserhöhung bewirken. Ferner kann in ebenfalls bekannter Weise die abgegebene
Wechselspannung durch weitere vom Relais K gesteuerte Kontakte oder durch sonstige
Gleichrichter wieder gleichgerichtet werden, so daß die gesamte Schaltung als Umrichter
wirkt.
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Bekanntlich gibt es neben den zweipoligen Wechselrichtern auch solche
mit nur einpoliger Umschaltung. Für diese Zwecke genügt natürlich, wie in den Fig.4
und 5 dargestellt, ein Relais mit einem Wechselschalter.
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Die beschriebenen Schaltungen lassen sich mit entsprechenden Abwandlungen
auch als Summer sowie zur Rufstromerzeugung verwenden. Dabei ist die Schaltung nach
Fig.4 nur für verhältnismäßig geringe Leistungen brauchbar, während der Aufbau gemäß
den Fig. 5 und 7 auch für größere Leistungen benutzt werden kann.