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Fernsteuereinrichtung für elektrische Modellbahnen Die Erfindung betrifft
eine Fernsteuereinrichtung für elektrische Modellbahnen zur Umsteuerung von Vorwärtsfahrt
in Rückwärtsfab.rt oder umgekehrt und/oder zur Ausführung ähnlicher Vorgänge mittels
eines Überspannungsimpulses.
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Es sind bereits derartige an Bord der Modellbahnlokomotive untergebrachte
Einrichtungen bekanntgeworden, die aus einem bei Überspannung ansprechenden Elektromagneten
bestehen, dessen Anker zum Abschalten der durch Überspannung gefährdeten Arbeitsstromkreise
und zur Durchführung der genannten Umsteuerkomman.dos in den Arbeitsstromkreisen
dient. Bei einer Einrichtung der bekannten Art werden durch einen Übe@rspannungsstoß,
beispielsweisse von 16 V auf 24 V, zwei Kommandos ausgeführt, d. h.., es werden
die vor Überspannung zu schützenden Stromkreise, insbesondere der Stromkreis des
Elektromotors der Lokomotive, abgeschaltet, und es wird die gewünschte Umschaltung
durchgeführt. Die gefährdeten Arbeitsstromkreise bleiben während des Schaltvorganges
abgeschaltet.
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Diese Art des Schutzes vor der Überspannung hat sich jedoch als nicht
vollkommen zureichend erwiesen. In der Tat hängt die Gefährdung bzw. ungünstige
Beeinflussung der durch Abschaltung
zu schützenden Stromkreise von
der Ansprechzeit des Elektromagneten bzw. seines Ankers ab.
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Während dieser Zeit sind demnach der Motorstromkreis sowie gegebenenfalls
angeschlossene Beleuchtungsstromkreise, die- auf Spannungserhöhungen sehr empfindlich
reagieren, der Überspannung ausgesetzt, was sich betrieblich ungünstig auswirkt.
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Die Erfindung bezweckt nun die aufgezeigten betrieblichen Einflüsse
der Überspannung auf die zu schützenden Arbeitsstromkreise zu vermindern, d. h.
die stoßweise Drehzahlerhöhung des Motors zu verringern und die Lebensdauer der
gegebenenfalls angeschlossenen Beleuchtungsstromkreise zu verlängern.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Überspannung in
zwei zeitlich getrennten verschieden hohen Stufen auf den Elektromagneten der Fernsteuereinrichtung
gegeben wird, wobei der Anker des Elektromagneten mit Mitteln versehen ist, die
entsprechend den beiden Spannungsstufen eine zeitliche Trennung der beiden Funktionen
des Ankers, nämlich der Abschaltung der gefährdeten Arbeitsstromkreise und des Umschaltens
der Arbeitsstromkreise, gestatten.
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Bei dieser Anordnung wird durch die erste Stufe des überspan.nungsstoßes
(beispielsweise von 15
bis 16 V auf i8 V) das Abschalten und durch die zweite
Stufe (beispielsweise von 18 V auf 24 V) das Umschalten erzielt. Auf diese Weise
werden die zu schützenden Stromkreise während einer Zeitdauer, die von der Ansprechzeit
des Elektromagneten in der ersten Stufe abhängt, nur einer verringerten Überspannung
ausgesetzt, wodurch eine weitgehende Verminderung der betrieblichen Einflüsse der
Überspannung erreicht ist.
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Zur praktischen Ausführung- der Erfindung wird vorzugsweise ein Elektromagnet
verwendet, bei dem die Rückstellung des Ankers von zwei verschieden starken Federn
erzeugt wird, die zeitlich hintereinander wirksam werden. Beim Anziehen des Ankers
wird zuerst die schwächere Feder und dann die stärkere Feder wirksam. Bei Erreichung
der ersten Stufe schaltet der Anker de,s Elektromagneten durch geeignete Kontakte
den Motor ab, während er nach Erreichung der zweiten Stufe mittels eines an und
für sich bekannten Schaltwerkes das gewünschte Umschaltekommando durchführt.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels
und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
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Fi:g. i ist ein Schema der gesamten Einrichtung, Fig. 2 ein Schaltschema
der auf der Modellbahnlokomotive angebrachten Teile; Fig.3 zeigt den Elektromagneten
teilweise im Schnitt, und Fig. 4. zeigt eine Ausführungsform des Kontaktfedersatzes
und des Ankers des Elektromagneten. In Fig. i ist die Anordnung der drei Hauptteile
der an Bord einer Modellbahnlokomotive angebrachten erfindungsgemäßen Einrichtung
schematisch dargestellt. Mit i ist der Elektromagnet, mit 2 der Elektromotor und
mit 3 der Kontrollschalter schematisch angedeutet. Im Kästchen q. ist die Stromversorgungsquelle
ers.ichtli@ch und eine beispielsweise Möglichkeit gezeigt, um überspannungspulse
in zwei aufei.nanderfolgenden Stufen mittels eines in zwei Stufen arbeitenden Tasters
T (i) und T (2) durch Zuschalten weiterer Zellen einer Batterie zu
erhalten.
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In Fig. i und 2 sind die Stromzuführungsleitungen mit 18 und i9 bezeichnet,
zwischen deren beiden Polen im normalen Betriebszustand eine Spanneng von beispielsweise
15 V -herrscht. Die Spule 5 des Elektromagneten i ist direkt an diese Leitungen
angeschlossen. Der Motor 2 besitzt zwei in entgegengesetztem Sinne gewickelte Hauptschlußwicklun..gen
21 und 22, deren Enden einerseits miteinander verbunden und an den Motoranker 2o
angeschlossen sind, während die beiden anderen Enden getrennt zu den Kontaktfedern
2.4 und 25 des Kontrollschalters 3 führen. Die andere Seite des Motorankers 2o ist
mittels des Drahtes 23 an die Leitung i9 angeschlossen. Auf der Welle des Kontrollschalters
3 ist ein Zahnrad 27 befestigt, welches durch eine am Ende des Ankers 7 des Elektromagneten
i angebrachten Klinke i i betätigt wird. Die Kontaktfeder 26 des Kontrollschalters
3 ist durch den Draht 16 mit der einen Seite des Ausschaltekontaktes 15 verbunden,
dessen andere Seite durch den Draht 17 an die Leitung 18 angeschlossen ist. Der
Motorstromkreis ist demnach durch den Draht 23, Motoranker 2o, eine der beiden Erregerwicklungen
21 oder 22, eine der beiden Kontaktfedern 2.4 oder 25 und die Kontaktfeder 26 des
Kontrollschalters 3, den Draht 16, Auss:chaltekontakt 15 und den Draht 17 geschlossen
und liegt parallel zur Spule 5 an den Stromzuführungsleitungen 18 und i9.
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Der Elektromagnet i ist in Fi.g. 3 genauer dargestellt. Im Inneren
des als Hohlzylinder ausgebildeten Spulenkörpers 6 befindet sich eine hohle Weicheisenhülse
12 mit Innengewinde, welche mit dem Spulenkörper 6 fest verbunden ist. In diese
Hülse 12 ist eine Hohlschraube 13, ebenfalls aus Weicheisen, mit Außengewinde eingeschraubt,
innerhalb welcher der als Messingstift ausgebildete Anker 7 in Achsen.richtun:g
beweglich gelagert ist und deren Ende als Widerlager für die direkt um den Ankerstift
7 gewundene innere, schwächere Druckfeder 9 dient. Diese Feder 9 stützt sich mit
ihrem anderen Ende an einer mit dem Stift 7 fest verbundenen Weicheisenscheibe 8
ah und übt dadurch auf den Ankerstift eine entsprechend der Einstellung der Schraube
13 veränderliche Kraft in Achsenrichtung aus, so daß dieser aus dem Spulenkörperinneren
herausgedrückt wird. Eine zweite, stärkere Druckfeder io ist koaxial zur Feder außerhalb
derselben angebracht und liegt wie diese auf der Scheibe 8 auf. Die Feder io wird
erst wirksam, wenn der Elektromagnet in erster Stufe angesprochen hat, und stützt
sich dann an der Hülse 12 ab.
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Der Ausschaltekontakt 15 kann auf verschiedene Arten ausgebildet sein.
Im Falle der Fig. 2 und 3
ist er ein einfacher Ruhekontakt, gebildet
einesteils durch die kegelige Spitze des Ankerstiftes 7 und anderenteils durch eine
Kontaktfeder i4.. Die Stromzuführungen sind bei dieser Ausführungsform an die mit
dem Stift 7 leitend verbundene Scheibe 8 (Draht 16) und an die Lötöse der Kontaktfeder
1d. (Draht 17) angeschlossen.
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Um zu vermeiden, daß der Anker 7 des Elektromagneten i direkt als
stromführendes Element verwendet wird, kann der Ausschaltekontakt 15 auch
als getrennter Kontaktfedersatz ausgebildet sein, wie dies in Fig. 4 beispielsweise
gezeigt ist.
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Bei dieser Ausführungsform besteht der Federsatz aus einem Umschaltekontakt,
auf welchen der Anker 7 in der Art eines Pimpels einwirkt, wobei die Ruheseite des
Kontaktes den eigentlichen Ausschaltekontakt 15 bildet, welcher in Serie zum 1\,Iotor
2 geschaltet ist, während die Arbeitsseite für besondere Zwecke verwendet werden
kann (z. B. Einschalten eines Stromkreises, in welchem sich eine zur Signalisierung
der Dauer des Überspannungsimpulses dienende Lampe befindet).
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung ist folgende:
Wenn an die Stromzuführungsleitungen 18, i9 die normale Betriebsspannung (z. B.
15 V) angelegt wird, so beginnt sich der Motoranker 20 zu drehen, und zwar in einer
Richtung entsprechend der Stellung des Kontrollschalters 3, d. h. in Abhängigkeit
davon, welche der beiden Erregerwicklungen (2i oder 22) eingeschaltet ist. In diesem
Zustand wird auch die Spule 5 von Strom durchflossen, doch reicht die Kraft des
im Inneren der Spule 5 erzeugten elektromagnetischen Feldes nicht aus, um die Kraft.
der Druckfeder 9 zu überwinden und den Ankerstift 7 aus seiner Ruhestellung zu bewegen.
Wird nun auf irgendeine `'eise ein überspannun.gsstoß auf die Leitungen 18, i9 gegeben,
so wird von der Kraft des elektromagnetischen Feldes zunächst die Kraft der Feder
9 überwunden, der Stift 7 wird um ein gewisses begrenztes Stück (A in Fig.3) bewegt,
wodurch der Ruhekontakt des Ausschaltekontaktes 15 geöffnet und der Motorstromkreis
damit unterbrochen wird. Die Kraft der Feder 9 kann durch Verdrehen der Schraube
13 so eingestellt werden, daß sie einer elektromagnetischen Kraft innerhalb der
Spule 5 entspricht, welche von einer Spannung von beispielsweise 18 V erzeugt wird.
Die Begrenzung des Anzugstückes A des Stiftes 7 wird dadurch hervorgerufen, daß
die auf der Scheibe 8 aufliegende Feder io an die Hülse 12 stößt und mit ihrer Kraft
einer weiteren Bewegung entgegenwirkt.
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Steigt die Überspannung in der zweiten Stufe weiter an (z. B. auf
24 V). was einer vollen Erregung der Spule 5 entspricht, dann zieht der Elektromagnet,
die Kraft der Feder io überwindend, in seiner zweiten Stufe an. Hierbei betätigt
die am Stift 7 befestigte Klinke i i das Zahnrad 27 und schaltet den Kontrollschalter
3 in seine nächste Stellung. je nach der Ausbildung der Kontaktwalze des Schalters
3 wird dabei die eine Erregerwicklung (z. B. die @@'icklung 2i) ausgeschaltet und
die andere Wicklung (z. B. 22) eingeschaltet, wodurch die Umkehr der Drehrichtung
des Motorankers 20 vorbereitet wird, oder aber wird der 'Iotrrstronikreis endgültig
unterbrochen.
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jedenfalls bleibt jedoch der Motorstromkreis für die Zeitdauer des
ihn gefährdenden überspannungsimpu:lses unterbrochen, und erst nach Beendigung desselben
kehrt der Elektromagnet in seine Ruhestellung zurück, und der Ruhekontakt
15 wird wieder geschlossen. Für die Ansprechzeit des Elektromagneten ist
der Motorstromkreis nur einer verringerten Überspannung (im Beispielsfall i8 V)
ausgesetzt, so daß die ungünstige Beeinflussung äußerst gering ist.