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Fernsteuerung für elektrisch mechanisch betriebene Modellfahrzeuge
usw. auf Schienen od. dgl. Die Erfindung bezieht sich auf eine Fernsteuerung für
elektrisch betriebene Modellfahrzeuge, welche auf Schienen, metallischen Laufbahnen
oder schienenähnlichen Vorrichtungen sich fortbewegen, wobei in einem Stromkreis
auf den beiden Schienen mindestens zwei Fahrzeuge bzw. deren Elektromotoren vollkommen
unabhängig voneinander durch Wechselstrom und pulsierenden Gleichstrom betrieben
werden und von Kommandogeräten aus mittels Impulsen von pulsierendem Gleichstrom
verschiedener Frequenz und Polarität, sowohl die Fahrtrichtung als auch die Geschwindigkeit,
durch die in jedem Fahrzeug eingebaute Schalt- oder Reguliervorrichtung gesteuert
werden.
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Die vom Kommandogerät kommenden Steuerimpulse beeinflussen jeweils
nur das zugeordnete Schaltwerk im Fahrzeug, so daß damit sowohl die Fahrtrichtung
als auch die Fahrtgeschwindigkeit des einzelnen Fahrzeuges unabhängig voneinander
beliebig geändert bzw. gesteuert werden kann.
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Mittels bekannter Stromventile wird der Wechselstrom im Kommandogerät
in pulsierenden Gleichstrom umgewandelt, und zwar für das erste Fahrzeug L i in
pulsierenden Gleichstrom mit Pluspolarität und einfacher bzw. doppelter Frequenz
und für das zweite Fahrzeug L 2 in pulsierenden Gleichstrom mit Minuspolarität und
einfacher bzw. doppelter Frequenz.
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Entsprechend dem System fließt in dem Stromkreis, zeitlich gesehen,
stets nur eine Stromart, d. h. normalerweise ein Wechselstrom oder kurzzeitig
ein Gleichstromimpuls für die E-Motoren in den Fahrzeugen, oder ein pulsierender
Gleichstromimpuls von
bestimmter Richtung und Frequenz für die Steuerung
in den Fahrzeugen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar
zeigen Abb. i bis 5 den Wechselstrom sowie die verschiedenen Arten des pulsierenden
Gleichstromes graphisch dargestellt.
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Abb. i zeigt Wechselstrom von einfacher Frequenz, Abb. 2 pulsierenden
Gleichstrom von einfacher Frequenz und Pluspolarität, Abb. 3 pulsierenden
Gleichstrom von einfacher Frequenz und Minuspolarität, Abb. 4 pulsierenden Gleichstrom
mit zweifacher Frequenz und Pluspolarität, Abb. 5 pulsierenden Gleichstrom
von zweifacher Frequenz und Minuspolarität.
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Obige fünf Arten des elektrischen Stromes werden für die Steuerung
von zwei Fahrzeugen nach der Erfindung benötigt und nachstehend die dafür notwendigen
Schaltungen beschrieben.
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In Abb. 6 und 7 ist die Grundschaltung für das Kommandogerät
Ki, K2 gezeigt.
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Der vom Transformator Tr. kommende Wechselstrom mit einfacher Frequenz
wird in dem Kommandogerät K i, K 2 mittels der Schalter bzw. Drucktasten
3-7-17-21 sowie der Einwegstromventile 5 und ig und der Zweiwegstromventile
io und 24 in pulsierenden Gleichstrom umgewandelt.
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Bei Betätigung der Drucktaste 3 muß der Wechselstrom über das
Stromventil 5 fließen und wird in pulsierenden Gleichstrom von einfacher
Frequenz und Pluspolarität umgewandelt (Abb. 2). Stromweg: 1, 2, 5, 6, 7, 8,
17, 18, 21, 22, 30, 44 ... 66,33,35,36,
38, 40, 4--.
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Bei Betätigung der Drucktaste 7 mit den gekuppelten Drucktasten
15 und 40 werden 7 mit 9, 15 mit 8
verbunden, dagegen 40 von
39 getrennt und damit das Zweiwegstromventil io in den Stromkreis eingeschaltet.
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Der Wechselstrom wird in pulsierenden Gleichstrom von zweifacher Frequenz
und Pluspolarität umgewandelt (Abb. 4). Stromweg: 1, 3, 4, 7, 9, 11,
15, 8,
17, 18, 21, 0-2, 30, 44, L 1, 66, 33, 35, 36, 38, 13,
41, 42 bzw. 42, 41, 12, 15, 8, 17, 18, 21, 22, 30, 44, L 1,
66, 33,
35, 36, 38, 14, 9, 7, 3, 1 ... (Abb. 4).
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Bei Betätigung der Drucktaste 17 muß der Wechselstrom über das Stromventil
ig fließen und wird in pulsierenden Gleichstrom mit einfacher Frequenz und Minuspolarität
umgewandelt (Abb. 3). Stromweg: 19, 16, 8, 7, 4, 3, 1, Tr-,
42, 40, 39, 36, 35, 33, 32,
L 2, 31, 30, 22, 21, 20, 19-Bei
Betätigung der Drucktaste zi mit gekuppelten Drucktasten 29 und 36 werden
21 mit 23, 29 mit 22 verbunden, dagegen 36 von 35 getrennt
und damit das Zweiwegstromventil 24 in den Stromkreis eingeschaltet Der Wechselstrom
wird in pulsierenden Gleichstrom mit zweifacher Frequenz und Minuspolarität umgewandelt
(Abb. 5). Stromweg: 21, 23, 25, 34, 33, 96,
L 2, 74,
31, 30, -22, 29,27, 37, 40, 42, T7-, 1, 3, 7, 17, 21 bzw. 21,
17, 7, 1, Tr-, 42 40, 37, 26, 34, 33, 96,
L
74, 31, 30, 29, 28, 23, 21 ... (Abb. 9).
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Normalerweise, d. h. bei Nichtbetätigung der Drucktaste, ist
der Wechselstromkreis 1, 4, 8, 18, 22, 30, 31, L i,
bzw. L 2, 32, 33, 35, 40, 42 Tr. bzw. in umgekehrter Richtung geschlossen,
so daß kein Strom über die Stromventile 5, 10, 19, 24 fließt.
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Kennzeichnend für die Erfindung ist, daß sowohl die Fahrtrichtungs-
als auch die variable Geschwindigkeitsregelung der Motoren in den Fahrzeugen durch
ein neuartiges Schaltelement 56 und 86 erfolgt, das in die Fahrzeuge
eingebaut ist und jeweils nur auf einen bestimmten pulsierenden Gleichstrom der
festgelegten Richtung und Frequenz anspricht, jedoch nicht auf pulsierenden Gleichstrom
einer anderen Richtung und Frequenz, ferner auch nicht auf Wechselstrom.
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Mittels zwei Schrittschaltwerken mit polarisiertem System und abgestimmter
unterschiedlicher Eigenschwingungszahl wird erreicht, daß dieselben jeweils nur
auf die ihnen zugeordneten Steuerimpulse ansprechen, in Schwingungen kommen und
diese elektrisch oder mechanisch auf eine Reguliervorrichtung, z. B. einen Regulierwiderstand,
Spannungsteiler, Regulierdrossel, Reguliergetriebe usw. übertragen und dadurch sowohl
die Drehrichtung, als auch das Drehmoment des Motors gesteuert wird.
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Das Schrittschaltwerk nach Abb. 8 und 9 besteht im Aufbau
aus je einem Wechselstrommagneten 56
und 86 mit je zwei
polaxisierten Schwingankern 57 und 61 bzw. 87 und gi von bestimmter
Eigenschwingungszahl. Beim Durchfluß des zugeordneten pulsierenden Gleichstrornes
kommt z. B. der Schwinganker 57
bzw. 61 in Schwingungen und überträgt diese
über die Schaltungen 59 bzw. 63 auf das Schaltrad 6o.
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Die Bewegungen des Schwingankers 57 ergeben eine Verstellung
des Schaltrades 6o nach links, bzw. die Bewegungen des Schwingankers 61 eine Verstellung
des Schaltrades 6o nach rechts.
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Durch wahlweise Beeinflussung des Schwingankers 57 und 61 kann
somit das Schaltrad beliebig rechts oder links gesteuert werden und diese Bewegungen
auf eine Reguliervorrichtung z. B. 46 bzw. 76 übertragen werden.
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Bei Betätigung der Drucktaste 3 wird der Schwinganker
57, bei Betätigung der Drucktaste 7 der Schwinganker 61 beeinflußt
und damit das Fahrzeug L i gesteuert. Bei Betätigung der Drucktaste 17 wird der
Schwinganker 87, bei Betätigung der Drucktaste 21 der Schwinganker gi beeinflußt
und damit das Fahrzeug L 9, gesteuert.
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Nach dem Ausführungsbeispiel Abb. 8 und 9 werden Wecbselstrom-Hauptschlußmotoren
mit je zwei getrennten Feldwicklungen 51, 52 bzw. 81, 82 verwendet.
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Parallel zu den beiden Feldwicklungsenden 48, 49 bzw. 78, 79
ist eine Reguliervorrichtung z. B. ein Regulierwiderstand geschaltet. Durch variable
Veränderung des Widerstandes mittels des Regulierkontaktes 47 bzw. 77 wird
erreicht, daß die Feldwicklungen 51 und 52 bzw. 81 und 82 wechselweise
erregt werden und dadurch die Drehrichtung, wie auch das Drehmoment der Anker 54
bzw. 84 variabel gesteuert werden können.
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An Stelle eines Wechselstrom-Hauptschlußmotors kann auch ein Repulsionsmotor
mit verstellbaren Bürsten nach Abb. io verwendet werden. Durch die Verstellung der
Bürsten mittels des Schaltrades kann
sowohl die Drehrichtung als
auch das Drehmoment des Motors geändert werden.
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Eine einfache und vorteilhafte Steuerung ist in Abb. ii dargestellt.
Der ständig mit gleicher Umdrehungszahl laufende Wechselstrom-Nebenschlußmotor
6-3 überträgt seine Kraft auf ein verstellbares Reibradgetriebe 9-io. Das
verstellbare Reibrad io steht in der Mittelstellung still, da das Reibrad
3 kein Drehmoment überträgt. Bei Verschiebung des Reibrades io von Mitte
nach rechts ergibt sich eine stets zunehmende Geschwindigkeit in der einen Richtung,
bei Verschiebung des Reibrades io von Mitte nach links eine zunehmende Geschwindigkeit
in der anderen Richtung. Weiter ist von Bedeutung, daß die Übersetzungskraft beim
Verschieben des Reibrades io nach der Mitte hin zunimmt, so daß die Fahrzeuge wie
im Großbetrieb langsam, aber sicher anfahren, alle Steigungen überwinden, große
Lasten gleichmäßig befördern, genau rangieren.
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Abb. 12 und 13 zeigt eine vereinfachte Schaltung des Kommandogerätes
K i, K 2 entsprechend der Grundschaltung nach Abb. 6 und
7.
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Mittels der Anordnung nach Abb. 14 kann auf einfache Weise, z. B.
durch Druck der rechten Taste, pulsierender Gleichstrom von einfacher Frequenz und
Plus- (Minus-) Polarität, durch Druck der linken Taste pulsierender Gleichstrom
von doppelter Frequenz und Plus- (Minus-) Polarität aus dem Wechselstromnetz entnommen
werden.
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Zur Erleichterung des Fahrbetriebes kann jedes Fahrzeug, wie in Abb.
8 und 9 dargestellt, mit einer optischen Fahrtrichtungsanzeige versehen
werden. Bei Stellung des Hebels auf Mitte = Stopp brennt die untere Lampe,
bei Stellung in der gezeichneten Lage brennt mittlere Lampe, bei entgegengesetzter
Stellung brennt die obere Lampe. Durch entsprechende Anordnung bzw. Farben der Lampen
ist stets von der Kommandostelle aus zu erkennen, ob und wann die Steuerung arbeitet.
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Die beschriebene Fernsteuerung zeichnet sich im besonderen dadurch
aus, daß die Schaltelemente 56
bzw. 86 bei Stromunterbrechung, z. B.
Ein- und Ab-
schaltungen, Fahrt über Weichen, Kreuzungen, Trennschienen, verschmutzten
Schienen usw., nicht ansprechen und nicht weiterschalten, so daß die bekannten Betriebsstörungen,
z. B. ein ungewolltes Stehenbleiben, Umschalten, Anfahren usw., nicht auftreten,
weiter, daß die gesamte Anlage, d. h. die Schienen, Fahrzeuge, Steuerelemente,
Beleuchtung usw., stets an der vollen Spannung liegen, da keine Fahrtregler verwendet
werden.
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Wie in Abb. 8 und 9 dargestellt, kann in jedem Fahrzeug
ein Fahrtrichtungsanzeiger eingebaut sein, der optisch anzeigt, ob das Schtritschaltwerk
auf »Stopp«, »Fahrt voraus«, »Stopp«, »Fahrt zurück« steht.
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Von großer Bedeutung ist, daß sich das beschriebene Fernsteuerungssystem
erweitern läßt, d. h. daß in einem Stromkreis vermittels der beiden Schienen
mehr als zwei Fahrzeuge bzw. Motoren vollkommen unabhängig voneinander betrieben
und gesteuert werden können. Durch Anwendung von Wechselstrom anderer geeigneter
Frequenzen bzw. Impulsen eines - pulsierten Gleichstromes für die Steuerelemente
weiterer Fahrzeuge kann der Betrieb erweitert werden.
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Schließlich können durch kurzzeitige Erhöhung der Spannung des pulsierenden
Gleichstromes weitere Schaltvorgänge in den Fahrzeugen gesteuert werden.
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Die im vorstehenden beschriebene Fernsteuerung, die Fahrzeuge und
Kommandogeräte können sinngemäß auch anders als gezeigt geschaltet sein.
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Weiter wird darauf hingewiesen, daß die Anwendung des Erfindungsgedankens
sich nicht nur auf Modellfahrzeuge usw. beschränkt, sondern sich sinngemäß auf alle
Anwendungsgebiete erstreckt, bei denen dieser Erfindungsgedanke angewendet wird.