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Zeitschalter, bei dem durch KontaktschluB die Schaltzeit wählbar ist
Es gibt Zeitschalter, z. B. zur Steuerung von Treppenbeleuchtungen, bei denen die
Schaltzeit, d. h. die Dauer der Einschaltung der Beleuchtung, wählbar ist. Diese
Wahl geschieht vielfach durch Kontaktschluß derart, daß der Kontakt eines dafür
vorgesehenen »Lichtdrückers« wiederholt geschlossen wird, womit man durch Fernsteuerung
die Einschaltdauer des Zeitschalters einstellt. Man kennt bereits Zeitschalter,
bei denen man eine ganze Reihe von Kurzzeiten aneinanderreihen kann. Man kennt auch
solche Zeitschalter, bei denen man (außerdem) die Beleuchtungsmittel, welche jeweils
für eine bestimmte Zeit eingeschaltet werden sollen, auswählen kann. Aus psychologischen
Gründen ist es nun vorteilhaft, die Zahl der Wählmöglichkeiten klein zu halten.
Dadurch wird verhindert, daß jemand von vornherein längere Zeiten wählt als er wirklich
benötigt, wodurch Strom gespart wird. Dafür kann man dann aber sämtliche Lampen
gleichzeitig einschalten, was wieder zu Konstruktionsvereinfachungen führt, wofür.die
vorliegende Erfindung ein Beispiel bietet.
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Durch den »Lichtdrücker« wird vielfach ein Kraftmagnet betätigt, wodurch
das Kontaktmaterial infolge des hohen Erregerstromes stark belastet wird. Außerdem
besteht bei Dauerkontakt
die Gefahr des Durchbrennens Bier Spule
des Kraftmagneten, wenn nicht besondere Schutzvorrichtungen angeordnet sind. Bei
Anwendung der Erfindung können diese fortfallen, da nur eine kleine Steuerleistung
für die Magneterregung erforderlich ist. Auch aus diesem Grunde ergeben sich konstruktive
Vorteile.
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Die Erfindung ist gekennzeichnet durch ein von einer Nockenscheibe
od. dgl. bewegtes Schaltschloß mit verstellbaren Riegeln, von denen ein Steuerriegel
den Schaltkontakt steuert und selbst durch Kontaktschluß verstellt und von einem
an der Nockenscheibe liegenden Tastriegel fallweise verriegelt wird.
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Ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung ist in Fig. i der Zeichnung
dargestellt. Das Schaltschloß i ist entgegen der Kraft der Druckfeder 2 längs der
durch die Halterungen 3 und ¢ befestigten Führungsschiene 5 beweglich. Es hat einen
Steuerriegel 6 und einen Tastriegel 7 und wird von einer Nockenscheibe od. dgl.
(hier ist sie schneckenförmig) bewegt, sobald diese vom Laufwerk in Drehung gesetzt
wird. Am Steuerriegel liegt über ein Gestänge 9 od. dgl. mit ihm gelenkig verbunden
der Schaltkontakt, Quecksilberkontakt io. Wird das Schaltschloß bewegt, so gleitet
sein Steuerriegel 6 längs der Führungsschiene ii und kann von dieser bei jeder Stellung
des Schaltschlosses hin und her bewegt werden. Der Elektromagnet 14 dient zur Fernsteuerung
dieser Bewegung, allerdings nur in einer Richtung.
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Die Wirkungsweise des Erfindungsbeispieles ist folgende: Wird von
einem »Lichtdrücker« aus über die Außenleitung D der Magnet 14 erregt, so zieht
dieser entgegen der Kraft der Federn 12 und 13 seinen Anker an, an dem die Führungsschiene
i i befestigt ist. Diese macht also eine seitliche Bewegung nach links. Der mitgezogene
Steuerriegel 6 gleitet vom Gestänge 9 ab, das durch die Kraft einer Zugfeder hochgezogen
wird, wobei die Quecksilberschaltröhre ebenfalls gehoben und ihr Kontakt geschlossen
wird. Die an der Außenleitung L liegende Lampe wird dadurch eingeschaltet. Gleichzeitig
läuft das Laufwerk, Motor 15 mit eingebauter Untersetzung, an, das die Nockenscheibe
8 antreibt und in Pfeilrichtung dreht. Mittlerweile hat der Druck auf den »Lichtdrücker«
aufgehört, die Leitung D ist stromlos, der Magnetanker fällt ab, und der Steuerriegel
wird nach rechts zurückgeschoben. Den Schaltkontakt kann er aber nicht unterbrechen,
da das Gestänge ja freigegeben ist.
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Nach einer kleinen -Drehung der Nockenscheibe, zeitlich nach etwa
i Sekunde, ist der auf ihr schleifende Tastriegel 7 freigegeben. Wird nun der Elektromagnet
i4 erneut erregt und der Steuerriegel 6 nach links gezogen, so fällt nun der Tastriegel
7 infolge der Kraft einer nicht gezeichneten Druckfeder mit einem kleinen Querstift
in einen Ausschnitt im Steuerriegel 6 ein und hält diesen fest, wenn mit Beendigung
der Magneterregung der Anker wieder abfallen würde. Durch zweimaliges Drücken des
»Lichtdrückers« in kurzem Zeitabstand ist nun die doppelte Schaltzeit gewählt. Wenn
diese einmal mit einer vollen Drehung der Nockenscheibe abgelaufen ist, so wird
durch die Druckfeder 2 das Schaltschloß i momentan in seine Ruhestellung zurückgeführt.
Bei diesem Bewegungsvorgang kann der Steuerriegel nicht auf das Gestänge drücken
und den Schaltkontakt öffnen, da er noch vom Tastriegel festgehalten wird. Erst
kurz bevor die Ruhestellung erreicht ist, wird der Tastriegel angehoben, wodurch
- für die Ausschaltung zu spät = der Steuerriegel freigegeben wird. Beim anschließenden
zweiten Umlauf der Nockenscheibe wird der Steuerriegel am Gestänge vorbeigeführt,
das seitwärts nach rechts ausweicht. Ist der Umlauf beendet, so trifft nun bei der
Rückführung des Schaltschlosses in seine Ruhestellung der Steuerriegel auf das Gestänge,
senkt die Quecksilberröhre und öffnet damit den Schaltkontakt. Das Laufwerk bleibt
stehen, und die Beleuchtung erlischt.
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Wird beim zweiten Ablauf der Elektromagnet erneut erregt, so wird
durch den Tastriegel der Steuerriegel erneut festgehalten, und der Schaltkontakt
öffnet erst nach Ablauf der dreifachen Schaltzeit. Hat man anfangs nur einmal den
»Lichtdrücker« betätigt, so ist der Steuerriegel nicht festgehalten; er trifft nachAblauf
der einfachen Schaltzeit auf das Gestänge und schaltet aus. An Stelle des zweimaligen
Drückens kann man dieselbe Wirkung auch durch einmaliges Drücken erreichen, wenn
man nur genügend lange drückt, und zwar so lange, bis die Nockenscheibe den Tastriegel
freigegeben hat, so daß er in den Steuerriegel einfallen und diesen festhalten kann.
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Das Beispiel bringt ein Schaltschloß, das, bezogen auf die Achse des
Laufwerkes, radial bewegt wird. Eine axiale Bewegung ist aber auch möglich. Hierbei
ist an Stelle der schneckenförmigen Nockenscheibe ein schraubenförmiges Steuerteil
zu verwenden, und die Teile des Schaltschlosses usw. sind zweckentsprechend umzuformen.
Verwendet man ein kräftiges Laufwerk, so kann man als Schaltkontakt auch einen mechanischen
Kontakt verwenden. Ein Kontakt mit starkem Druck bei kleinem Kraftbedarf für seine
Betätigung ist ein Rollkontakt. Sehr günstig als Laufwerk bzw. dessen Antrieb ist
ein Synchronmotor oder auch ein Asynchronmotor, der meist billiger herstellbar ist.
Als Laufwerk läßt sich auch ein Uhrwerk verwenden, bei dem zwar die zur Verfügung
stehenden Kräfte im allgemeinen sehr gering sind, das aber dafür weitgehend unabhängig
ist von Schwankungen der Netzspannung und auch bei deren völligem Ausfall noch den
Ablauf der Schaltzeit bzw. das Öffnen des Schaltkontaktes sichern kann.
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Die Ausführung der Erfindung ist keineswegs an bestimmte Mittel zur
Erzeugung von Kräften, etwa unter der beispielhaften Verwendung von Zug- oder Druckfedern,
gebunden. Sehr einfach ist auch die Verwendung der Schwerkraft, z. B. in der Art,
daß sie durch das Gewicht des Elektromagneten dargestellt wird, den man in das Schaltschloß
einbaut, wodurch sich eine besondere Führung für die Betätigung des Steuerriegels
einsparen
läßt. Die Stromzuführung erfolgt dann hierbei über flexible
Leitungen bzw. zum Teil über Maße.
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Der neue Zeitschalter gestattet die laufende Verlängerung der Schaltzeit
durch laufende Addition gleicher Zeitintervalle. Für seine universellere Verwendbarkeit
ist es zweckmäßig, die Zeit für das Intervall veränderbar zu machen und nach Bedarf
einstellen zu können. Hierfür empfiehlt sich, die Laufgeschwindigkeit der Nockenscheibe
bzw. ihres Antriebes regelbar zu machen, was man z. B. durch ein umschaltbares Getriebe
erreichen kann. Einfacher noch ist es, als Motorantrieb einen sogenannten »Schwingankermotor«
einzusetzen oder Abarten davon, bei welchem die Drehzahl durch Wahl der Schwingamplitude
wählbar ist.
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Wie eingangs gesagt, ist der Leistungsbedarf für die Einschaltung
des Automaten sehr gering. Man kann diese Tatsache dazu benutzen, daß man die Eingangsspule
(Elektromagnet 1q.) niederohmig herstellt und mit einer Kleinspannung erregt, die
man zweckmäßigerweise einem sogenannten Klingeltransformator entnimmt. In diesem
Falle sind die Anschlüsse der Spule nicht mit dem Lichtnetz zu verbinden, sondern
ganz für sich zu schalten, und zwar so, wie man eine elektrische Klingel anschließt.
Hierbei ergibt sich@der Vorteil zusätzlich, daß man sämtliche »Lichtdrücker« mit
geringerer Isolierung und einfacher und damit billiger herstellen und mit Klingelleitungsmaterial
schalten kann, was besonders für die Installation von »Lichtdrückern« am Gartentor
usw. von großem Vorteil ist.
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Daneben ist aber auch die Spule selbst billiger, weil sie mit weniger
Draht auskommt, der zudem größeren Durchmesser hat, wofür der Kilopreis . niedriger
ist als der bei dem kleineren Durchmessers. Will man diese Ersparnis zweiter ausdehnen,
so macht man auch die Motorwicklung niederohmig. Das geht besonders dann leicht
zu machen, wenn man einen Schwingmotor verwendet, da dieser nur die Spule ohne für
Gleichstrombetrieb erforderliche Unterbrecher (Kollektor) hat. Es ist in diesem
Fall dann aber ein Sonderkontakt einzubauen, der vom Schaltschloß zusammen mit dem
Schaltkontakt betätigt wird.
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Durch Unterbrechung der Zuleitungen zur Eingangsspule-und zum Motor
lassen sich leicht besondere Schalteffekte erzielen. Um z. B. bei der Treppenbeleuchtung
zu bleiben, ist so leicht die bekannte Tag-, Abend- und Nachtschaltung durchzuführen.
Dazu wird die Anordnung nach Fig. i etwa so abgeändert, wie dies in Fig. 2 dargestellt
ist. Hierin sind die Eingangsspule 1q. und der Motor 15 aus Fig. i mit den
Geräteanschlüssen D und L übernommen. Vor der Spule 1q. liegt ein Ruhekontakt 2f,
und vor dem Motor liegt ein Ruhekontakt 22. Diese Ruhekontakte lassen sich wahlweise
mittels eines Umschalters 2o, der drei Stellungen hat, öffnen.
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Gezeichnet ist die Stellung für »Nacht« N. Hierbei sind beide Ruhekontakte
geschlossen, und der Automat arbeitet normal als Zeitschalter, wie es oben beschrieben
ist. In der Stellung »Tag« T wird die Leitung zu den »Lichtdrückern« D unterbrochen,
so daß die Eingangsspule nicht erregt werden kann. Das bedeutet, daß die Treppenbeleuchtung
nicht eingeschaltet werden kann. Wird die Umschaltung durchgefüF-trt wenn der Automat
gerade arbeitet, so läuft dieser noch bis zum Ende der betreffenden Schaltzeit,
und artschließend ist die Anlage tot. In der Stellung »Abend« A ist der Motor abgeschaltet.
Erfolgt diese, wenn der Automat gerade arbeitet und die Beleuchtung eingeschaltet
hat, so bleibt die Beleuchtung eingeschaltet, weil der Automat nicht in die »Aus«-Stellung
ablaufen kann. Erst beim Zurückschalten auf N oder T läuft der Motor wieder, und
der Automat schaltet die früher angefangene Schaltzeit zu Ende. Da während der Abendschaltung
die Beleuchtung dauernd eingeschaltet sein soll, wird bei Einstellung A während
der Ruhestellung des Automaten jedoch zunächst nichts geschehen. Erst wenn der erste
Benutzer des Treppenhauses am Abend einen »Lichtdrücker« betätigt, wird über das
Schaltschloß der Schaltkontakt geschlossen und die Beleuchtung eingeschaltet. Diese
bleibt nun eingeschaltet, bis die Einstellung A zurückgenommen wird. Das ist sehr
praktisch, denn bevor nicht jemand die Beleuchtung braucht, braucht sie auch nicht
eingeschaltet zu sein, Auch aus diesem Grunde ist der erfindungsgemäße Zeitschalter
bei der vorliegenden Anwendung ein Sparautomat.
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Es ist nun ein Leichtes, einen solchen Automaten für die Stellungen
T, N oder A über eine Schaltuhr fernzusteuern, gleichgültig ob man
die Steuerung mit Netz- oder Niederspannung durchführt. Auch lassen sich bequem
mehrere Automaten von der gleichen Schaltuhr steuern, was erforderlich ist, wenn
man für mehrere Aufgänge eines Gebäudes verschiedene Automaten verwendet. Man schaltet
dann zur festgesetzten Zeit entweder alle Eingangsspulen oder alle Motoren mit ihrem
einen Pol an das Netz bzw. die Kleinspannungsquelle an. Letzteres gestattet die
Verwendung eines billigen Kontaktmechanismus bei der Schaltuhr, da diese ja nur
die Steuerung schaltet, statt, wie bisher, die Last der Beleuchtungslampen. Der
Umschalter 2o-21-22 läßt sich sowohl außerhalb des Automaten als auch im Innern
seines Gehäuses unterbringen. Die Stellung T ist meistens überflüssig, weil die
Beleuchtung immer betriebsbereit sein soll, d. h. sie soll entweder dauernd eingeschaltet
oder mittels des Automaten einschaltbar sein. Sofern der Zeitschalter also nicht
zu anderen Zwecken Verwendung finden soll, läßt sich im Falle des Treppenautomaten
die Stellung T mit dem K nt-ktSatZ 2f einsparen.
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Da die Ruhekontakte 21 und 22 in vome:nander getrennten Stromkreisen
liegen, lassen sich gut Ströme verschiedener Art verwenden. Düs hat den Vorteil,
daß tnan z. B. die Einschaltung mit einer Batterie und die Zeit- bzw. 1'L'utzstrotresch
al<<@ng durch das Lichtnetz bew-irker. kann.
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Auch ist es unter Umständen z.i@cl@n:äßig, rlen Umschalter so auszubilden,
daß er 2errsieLcrbar ist.
Das erreicht man z. B. durch den Einbau
einer oder mehrerer Magnetspulen, welche die Ruhekontakte bei Erregung öffnen.