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Gerät zur gleichzeitigen Überwachung dauernd und vorübergehend in
Tätigkeit befindlicher Stromverbraucher Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät
zur gleichzeitigen Überwachung dauernd und vorübergehend in Tätigkeit befindlicher
Stromverbraucher, bei dem die Anzeige sowohl akustisch als auch optisch erfolgt.
Insbesondere soll das Gerät Anwendung bei Kraftfahrzeugen finden, bei denen gleichzeitig
die dauernd brennenden Schlußlichter sowie die nur zeitweise in Tätigkeit befindlichen
Winker sowie das Stopplicht zu überwachen sind.
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Es sind zahlreiche Überwachungseinrichtungen bekannt, bei denen mit
Hilfe von Relais Unregelmäßigkeiten des Betriebes der zu überwachenden Stromverbraucher
angezeigt «erden. So hat man beispielsweise zur Ü berwachung dauernd brennender
Lampen, wie der Schlußlichter, Ruhestromrelais verwendet, welche bei Unterbrechung
des Stromkreises ansprechen und optische bzw. akustische Anzeigegeräte in Tätigkeit
setzen. Die Überwachung intermittierend im Betrieb befindlicher Stromverbraucher,
wie beispielsweise der Winker und des Stopplichtes, wird mit Hilfe eines Arbeitsstromrelais
ausgeführt, wobei beispielsweise beim Einschalten des Winkers ein Summerzeichen
ertönt, so daß der Fahrer gleichzeitig daran erinnert wird, nach Passieren der Kurve
den Winker wieder abzuschalten.
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Es ist ferner bekannt, zur Überwachung Relais zu verwenden, welche
mindestens zwei Magnetwicklungen aufweisen, die gegeneinandergeschaltet sind, wobei
die eine Wicklung von einem konstanten Hilfsstrom durchflossen wird, während die
andere Wicklung in dem zu überwachenden Stromkreis liegt. Solange der in dem zu
überwachenden Kreis fließende Strom normale Höhe aufweist, kompensieren sich die
magnetischen Wirkungen, so daß das Relais nicht
anspricht. Man hat
weiter vorgeschlagen, bei derartigen Relais die Wicklungen durch das Anziehen des
Ankers kurzzuschließen, so daß die magnetische Wirkung aufhört und der Anker losgelassen
wird, so daß sich ein dauernder Wechsel zwischen Anziehen und Loslassen, d. h. ein
Schnarren einstellt, solange der zu überwachende Stromkreis gestört ist.
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Die bisher bekannten Einrichtungen sind verhältnismäßig kompliziert,
da praktisch für jeden zu überwachenden Stromkreis ein besonderes Relais und besondere
Anzeigemittel, wie Kontrollampen, Summer u. dgl., erforderlich sind. Durch die vorliegende
Erfindung sollen diese Mängel behoben werden.
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Gemäß der Erfindung wird eine Kombination von zwei mechanisch voneinander
unabhängigen Relais verwendet, von denen das Relais, welchem die Überwachung der
dauernd in Tätigkeit befindlichen Stromverbraucher obliegt, mit magnetischer Kompensation
arbeitet, während das Relais für die Überwachung der vorübergehend tätigen Verbraucher,
wie beispielsweise Winker und Stopplicht, ein normales Relais ist, welches je nach
der Zahl der zu überwachenden Kreise eine entsprechende Anzahl Magnetwicklungen
aufweist. Beide Relais sind so eingerichtet, daß sie beim Ansprechen einen Schnarrton
ergeben. Durch die weiter unten beschriebene besondere Schaltung ist es möglich,
die akustische Wirkung dadurch zu verstärken, daß beim Ansprechen eines Relais beide
Relais schnarren. Überdies ist bei dem Gerät bzw. der Schaltung nach der Erfindung
nur eine einzige Kontrollampe vorhanden, die beim Ansprechen der Relais ein Flackerlicht
gibt, durch welches die Aufmerksamkeit des Fahrers besonders leicht erregt wird.
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In der Zeichnung ist das prinzipielle Schaltbild des Kontrollgerätes
dargestellt.
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Bevor im einzelnen auf dieses Schaltbild eingegangen wird, seien die
wichtigsten Aufgaben des Gerätes aufgezählt. Der Einfachheit halber sei angenommen,
daß es sich um ein Gerät handelt, welches in Kraftfahrzeugen Anwendung finden soll,
bei welchem dauernd brennende Schlußlichter sowie vorübergehend in "Tätigkeit befindliche
Winker sowie ein Stopplicht vorhanden ist. Selbstverständlich kann das Gerät analog
auch für andere Zwecke Verwendung finden, beispielsweise bei Flugzeugen, Wasserfahrzeugen
u. dgl. Im wesentlichen treten folgende Betriebsmöglichkeiten auf: i. Schlußlichter
brennen, 2. Winker in Betrieb, 3. Stopplicht brennt, q.. Schlußlicht und Winker
in Betrieb, 5. Schlußlicht, Winker und Stopplicht in Betrieb, 6. Winker und Stopplicht
in Betrieb, 7. Schlußlichter und Stopplicht in Betrieb.
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Bei allen diesen Betriebszuständen soll das Kontrollgerät sicher anzeigen.
Es hat sich in der Praxis als zweckmäßig erwiesen, daß das Gerät bei den dauernd
in Betrieb befindlichen Verbrauchern, d. h. den Schlußlichtern, anspricht, wenn
bei diesen irgendein Fehler auftritt, beispielsweise eines oder beide Schlußlichter
ausgehen. Bei den vorübergehend in Tätigkeit befindlichen Verbrauchern, d. h. bei
den Winkern und beim Stopplicht, spricht das Gerät an bei Einschalten dieser Verbraucher,
d. h. es erfolgt ein Schnarren, solange die Winker ausgefahren sind. Beim Treten
des Stopplichtes erfolgt kein akustisches Zeichen, sondern lediglich ein kontinuierliches
Aufleuchten der Kontrollampe. Bei gleichzeitigem Betätigen von Winker und Stopplicht
hört in dem Augenblick, wo das Stopplicht brennt, das Schnarren auf, und aus dem
Flackerlicht der Kontrollampe wird ein Dauerlicht. Diese Maßnahme hat den Vorteil,
daß beim Warten vor Abzweigungen mit herausgefahrenem Winker nicht dauernd ein Schnarrton
erfolgt. Erst beim Loslassen der Bremse, d. h. mit Erlöschen des Stopplichtes, setzt
das Schnarren wieder ein, welches daran erinnert, daß der Winker noch ausgefahren
ist.
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Das Kontrollicht besteht im wesentlichen aus einem Überwachungsrelais
Ü sowie einem Kontrollrelais K, welche zweckmäßig in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht
sind. Das Überwachungsrelais trägt auf einem gemeinsamen Eisenkern zwei Wicklungen
W i und W2, deren Anfang und Ende so geschaltet sind, daß sich bei normalem Stromverbrauch
der Schlußlichter SL die beiden magnetischen Wirkungen kompensieren. Auf einem gemeinsamen
Anker sitzen drei Kontaktpaare iii, %i2 und ü3. Die Wicklung W i liegt, wie
man aus dem Schaltbild erkennt, im Stromkreis der Schlußlichter. Das Kontaktpaar
ü i liegt zwischen Anfang und Ende der Wicklung W i. Im normalen Betriebszustand
ist das Kontaktpaar geöffnet. Die Wicklung W2 erhält über einen Hilfswiderstand
R einen konstanten Strom, der so bemessen ist, daß sich die magnetischen Wirkungen
der Wicklungen W i und W 2 gerade aufheben. Parallel zu Anfang und Ende der Wicklung
W 2 liegt das Kontaktpaar ü 2, das in normalem Betriebszustand ebenfalls
offen ist. Das Kontaktpaar ü3 ist ebenfalls geöffnet. Das Kontrollrelais K hat drei
Wicklungen W3, W 5 und W4. Das Ende der Wicklung W5 ist mit dem Anfang der
Wicklung Wq. verbunden. Das K-Relais weist drei Kontaktpaare k i, k 2 und k 3 auf.
Die Kontaktpaare k i und k3 sind im Normalzustand geöffnet, während das Kontaktpaar
k2 geschlossen ist. Das Kontaktpaar k3 liegt an den Enden der Wicklung W4, während
das Kontaktpaar ki in der Zuleitung zu der Kontrolllampe KL liegt, deren anderer
Pol an Masse führt. Der Anfang der Wicklung W 5 führt über einen mit dem Bremspedal
verbundenen automatischen Schalter A zu dem Brems- oder Stopplicht
BL, während der Verbindungspunkt der Wicklungen W 5 und Wq. über einen Umschalter
U zu den beiden Winkern Wi i bzw. Wi 2 führt.
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Brennen die Schlußlichter SL normal, so befindet sich das 1`I-Relais
im Kompensationszustand, d. h. der Anker ist nicht angezogen, und die Kontaktpaare
sind geöffnet. Das gleiche gilt vom K-Relais, bei welchem ebenfalls der Anker nicht
angezogen ist und bei dem die Kontaktpaare k i und k 2 offen sind und das Kontaktpaar
k2 geschlossen. Der Stromkreis zur Kontrollampe KL ist also unterbrochen und die
Lampe nicht in Betrieb.
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Es sei jetzt angenommen, daß im Stromkreis der Schlußlicher SZ eine
Störung auftritt, beispielsweise eine Stromunterbrechung infolge Durchbrennens der
Lampen. In diesem Falle hört die magnetische Wirkung der Wicklung W i des U-Relais
auf, so daß allein die von einem Dauerstrom durchflossene Wicklung W 2 wirksam ist.
Durch Wegfall der magnetischen Kornpensation
wird der Kern magnetisch
und zieht den Anker an, wodurch die drei Kontaktpaare geschlossen werden. Es sei
zunächst dieser Zustand betrachtet. Der von der Batterie gelieferte Strom fließt
über die Wicklung Wq., das Ruhekontaktpaar k2, die Wicklung W 3 und das geschlossene
Kontaktpaar ü 3 zur Masse, d. h. zur Batterie zurück. Unter dem Einfluß der
beiden stromdurchflossenen Wicklungen Wq. und W 3 zieht auch der Anker des K-Relais
an, wodurch der Stromkreis für die Kontrollampe KZ geschlossen wird. Der Strom von
der Batterie B fließt über die geschlossenen Kontaktpaare k3 und k2 zur Kontrolllampe
KZ und von da über Masse zurück zur Batterie. Die Kontrollampe wird also aufleuchten.
Dieses Aufleuchten wird jedoch nur einen kurzen Augenblick dauern, da sowohl der
Kern des Ü-Relais als auch der Kern des K-Relais sofort wieder losgelassen werden.
Der Grund hierfür ist folgender: Beim Ü-Relais «erden durch das Kontaktpaar
ü i die Wicklung W i und durch das Kontaktpaar ü2 die Wicklung
W2 kurzgeschlossen. Hierdurch hört die magnetische Wirkung im Eisenkern auf,
so daß der Anker losgelassen und unter dem Einfluß seiner Federkraft wieder in die
Ruhelage geht. Hierdurch kann wieder die magnetische Wirkung der Wicklung W2 einsetzen,
wodurch der Anker erneut angezogen wird und so fort, d. h. der Anker gerät in periodische
Schwingungen, und das Relais gibt einen Schnarrton. Ein ähnlicher Effekt tritt bei
dem K-Relais auf. Hier wird beim Anziehen des Ankers die Magnetwicklung Wq. kurzgeschlossen,
so daß die magnetische Wirkung wegfällt, ebenso wird der Strom durch die Wicklung
W3 unterbrochen, da sich der Ruhekontakt k2 öffnet. Durch Wegfall der magnetischen
Wirkung wird jetzt der Anker wieder losgelassen, und das Spiel kann von neuem beginnen.
Beide Relais werden also beim Auftreten einer Störung der Schlußlichter SZ in Schwingungen
geraten. Diese Schwingungen geben ein akustisches Signal. Da in dem gleichen Rhythmus
auch das Kontaktpaar k i geöffnet und geschlossen wird, wird die Kontrolllampe
KZ ein Flackerlicht geben, das dem Rhythmus der schwingenden Anker entspricht.
Sobald die Störung im Schlußlichtkreis behoben ist, tritt wieder der Normalzustand
ein. Die Relais sind in Ruhe, die Kontrollampe KL leuchtet nicht auf.
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Es sei jetzt der Fall betrachtet, daß das Stopplicht durch Betätigung
des Bremspedals und damit des Schalters A eingeschaltet wird. Der Strom für das
Stopplicht fließt von der Batterie B über die Wicklungen W4, W5, Schalter
A, Stopplicht BL zur Masse und von da zurück zur Batterie. Unter dem
Einfluß der Wicklungen W q. und W 5 wird der Anker angezogen, wodurch
die Kontaktpaare ki und k3 geschlossen und das Kontaktpaar k2 geöffnet werden. Die
Öffnung des Kontaktpaares k 2 ruft keine Wirkung hervor, da ja das Ü-Relais sich
im Normalzustand befindet und das Kontaktpaar ü3 mithin offen ist. Durch Schließen
der Kontaktpaare ki und k3 erhält die Kontrollampe KZ einen direkten Strom,
und zwar fließt dieser von der Batterie B über k3, k i, Kontrolllampe
KZ zur Masse und von da zurück zur Batterie. Zwar wird durch Ansprechen des Ankers
und Schließen des Kontaktpaares k 3 die Wicklung W q außer Tätigkeit gesetzt, der
durch die Wicklung W 5 über das Stopplicht BL fließende Strom reicht jedoch
aus, den Anker in angezogenem Zustand zu halten, so daß, solange das Bremspedal
getreten und das Stopplicht brennt, die Kontrollampe KZ mit Dauerlicht aufleuchtet.
Ein Vorteil der Anordnung liegt darin, daß beim Einschalten des Stopplichtes zunächst
auf den Anker die vereinten magnetischen Kräfte der Wicklungen W q. und
W 5 einwirken, so daß die zum Anziehen des Ankers erforderliche magnetische
Kraft erreicht wird, während zum Halten des Ankers die Kraft der Wicklung W 5 allein
ausreicht.
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Es sei jetzt der Fall betrachtet, daß einer der Winker, beispielsweise
der Winker Wi i, durch Betätigung des Schalters U ausgefahren wird. Der Winkerstrom
fließt von der Batterie B über die Wicklung W4, den Schalter U, den Winker
Wi i zur Masse und von da zurück zur Batterie. Von den drei Wicklungen des Relais
ist nur die Wicklung Wq. in Tätigkeit, die so bemessen ist, daß sie beim Durchfließen
des Winkerstromes ausreicht, den Anker zum Anzug zu bringen. Hierdurch werden die
Kontaktpaare k i und k 3
geschlossen und das Ruhekontaktpaar k 2 geöffnet.
Dieses hat jedoch, genau wie im Falle der Betätigung des Stopplichtes, keinen Einfluß
auf das Arbeiten des K-Relais. Durch Schließen des Kontaktes k i erhält die Kontrollampe
KZ in bekannter Weise Strom. Da jedoch durch das Kontaktpaar k3 die einzige
stromdurchflossene Wicklung kurzgeschlossen wird, muß der Anker wieder in seine
Ruhelage zurückgehen, wodurch die Kontakte ki und k3 geöffnet werden, wobei das
Spiel von neuem beginnt. Bei Betätigung eines der Winker wird also das K-Relais
schnarren und die Kontrollampe KZ ein Flackerlicht geben. Der Fahrer wird mithin
nach Passieren der Kurve durch das Schnarren und das Flackerlicht daran erinnert,
den Winker wieder hereinzunehmen.
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Es sei jetzt der in der Praxis häufigste Fall betrachtet, nämlich
der, bei dem gleichzeitig Winker und Stopplicht betätigt werden. In der Praxis spielt
sich dieser Fall im allgemeinen folgendermaßen ab. Der Fahrer beabsichtigt beispielsweise
rechts einzubiegen. Er wird rechtzeitig vor dem Abbiegen den rechten Winker ausfahren
und an die Kreuzung heranfahren. Erfahrungsgemäß wird er kurz vor dem Abbiegen die
Bremse betätigen, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf das notwendige Maß herabzusetzen.
In der Kurve selbst wird die Bremse wieder losgelassen und meist etwas Gas gegeben.
Im Kontrollgerät spielt sich mithin folgendes ab. Sobald der Winker Wi
2
ausgefahren ist, schnarrt das Kontrollgerät, und das Kontrollicht flackert,
genau wie es im vorhergehenden Absatz beschrieben ist. Wird jetzt die Bremse getreten
und damit durch den Stoppschalter A das Stopplicht eingeschaltet, so wird die Wicklung
W 5 von dem Stopplichtstrom durchflossen und magnetisiert zusätzlich den Kern des
K-Relais. Die magnetische Wirkung von W 5 allein reicht aus, den Anker angezogen
zu halten. Das Kurzschließen der Wicklung W q. durch das Kontaktpaar k 3 setzt zwar
die magnetische Wirkung herab, jedoch reicht diese magnetische Wirkung der Wicklung
W 5 aus, den Anker angezogen zu halten. Das Schnarren des Relais
hört
auf, und aus dem Flackerlicht der Kontrolllampe KZ wird Dauerlicht. Dieser Zustand
hält genau so lange an, wie das Bremspedal getreten wird. Sobald nicht mehr gebremst
wird, d. h. das Stopplicht erlischt, hört auch die Wirkung der Wicklung
TV 5 auf, und das Schnarren des Relais sowie das Flackern der Kontrollampe
KZ setzt wieder ein. Der Effekt, daß beim Bremsen bei gleichzeitig ausgefahrenem
Winker das Schnarren aufhört, ist besonders beim Verkehr in Städten von großer Bedeutung,
da es vielfach nötig ist, vor dem Abbiegen mehrere Minuten zu warten. Das minutenlange
Schnarren würde den Fahrer und auch die Insassen stören. Durch Treten des Bremspedals
während dieses Wartens wird automatisch das Schnarren und damit die Störung ausgeschaltet.
Es sei darauf hingewiesen, daß das Treten des Bremspedals von jedem Fahrer automatisch
während der Wartepausen erfolgt, so daß das Vorhandensein des Kontrollgerätes nicht
etwa eine besondere Aufmerksamkeit bzw. Tätigkeit des Fahrers erfordert.
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Es erübrigt sich, darauf hinzuweisen, daß unabhängig vom Arbeiten
des K-Relais bei Betätigung des Stopplichtes bzw. der Winker selbstverständlich
das Ü-Relais unabhängig daneben in Tätigkeit treten kann bei Störungen im Stromkreis
der Schlußlichter SZ.
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Es ist wichtig, daß sich bei dem Ü-Relais mindestens die beiden Kontakte
ifi und ii2 auf einem gemeinsamen Anker befinden. Die magnetische Kompensation der
Wirkung der beiden 'Wicklungen W i und 11'2 ist für Dauerstrom bemessen. Da beim
Einschalten der Schlußlichter SL ein mehrfacher Strom durch die Wicklung W i fließt,
ist keine Kompensation vorhanden, so daß das Relais anspricht. Dadurch, daß beide
Kontakte i! i und f2 geschlossen und dadurch die "Wicklungen stromlos werden, kann
der Anker wieder in die Ruhestellung zurückgehen, in der er auch verbleibt, da sich
inzwischen in der Wicklung tlW i die für die Kompensation richtige Stromstärke eingestellt
hat. Weiter ist die Verwendung eines gemeinsamen Ankers deswegen von Vorteil, da
sich mechanische Erschütterungen, die in einem Fahrzeug unvermeidlich sind, auf
beide Kontakte gleichmäßig auswirken, so daß an dem Normalzustand durch ein einmaliges
durch Erschütterung bedingtes Schließen der Kontakte ifi und ü2 nichts geändert
wird.
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Ein Fehler der bisher üblichen Schaltungen lag darin, daß die Kontakte
der verwendeten Relais einer starken Strombelastung ausgesetzt waren, so daß nach
verhältnismäßig kurzer Betriebsdauer Störungen durch Schmoren und Kleben der Kontakte
auftraten. Bei der nach der vorliegenden Erfindung verwendeten Schaltung liegen
die Kontakte im Nebenschluß zu Wicklungen, die nur einen geringen Ohmschen Widerstand
aufweisen. Betrachtet man etwa das Kontaktpaar k3, das parallel zu der Wicklung
ZF4 liegt, so erkennt man unschwer, daß dieses Kontaktpaar in keinem Falle den vollen
Winkerstrom abzuschalten hat, sondern lediglich die Wicklung W q. kurzschließt.
Der über die Winker fließende Strom wird durch das Schließen bzw. Öffnen des Kontaktpaares
nur ganz unwesentlich geändert, da der Ohmsche ''Widerstand der Wicklung 1T'4. vernachlässigbar
niedrig ist. Ähnliche Überlegungen gelten sinngemäß auch für die übrigen Kontakte.
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Es hat sich herausgestellt, daß es in der Praxis empfehlenswert ist,
die Stellung des oder der Anker bzw. der Federspannung des oder der Anker von außen
einstellbar zu machen und so die Ansprechempfindlichkeit des Gerätes in einem bestimmten
Umfange zu verändern. Diese Maßnahme ist deswegen zweckmäßig, da in der Praxis selbst
bei der Verwendung von Glühlampen gleicher Nenn-Wattzahl gewisse Schwankungen der
Stromstärke vorhanden sind, die man durch Einstellung des Ankers ausgleichen kann.-