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PERFECTIONNEMENTS AUX DISPOSITIFS DE COMMANDE ELECTRIQUE
A DISTANCE
On connaît plusieurs arrangements pour la commande à dis- tance d'engins qui doivent être disposés en des positions diffé- rentes, dans des buts différents, par exemple des dispositifs contrôlant les moteurs de plusieurs voitures automotrices consti- tuant un train commandé d'un poste central de manoeuvre, ou ana- logues.
Certains de ces arrangements sont basés sur l'emploi d'in- terrupteurs électromagnétiques commandant les différents contacts.
D'autres emploient de vrais petits moteurs électriques mis en mou- vement et fre'inés par des impulsions de courant provenant du poste central. Ces derniers dispositifs sont mécaniquement plus robustes et plus sûrs, mais leur fonctionnement est incertain à moins d'em- ployer un appareillage électrique très complexe.
La présente invention a pour objet un dispositif de commande qui présente des caractéristiques comparables à celles des disposi-
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tifs à moteur, mais qui est actionné avec la même simplicité et sûreté que les dispositifs à interrupteurs électromagnétiques.
Ce dispositif est tel, qu'en arrangeant un banc de commande dans ses différentes positions, on établit dans les circuits des cou- rants qui produisent mécaniquement l'arrangement des éléments de combinaison locaux aux différentes positions, dans les deux sens, quelle que soit la position de départ, des moyens étant prévus qui bloquent le banc de commande jusqu'à ce que tous les éléments de combinaison locaux n'aient pas atteint la position correspon- dant à celle du banc même..
Le présent dispositif est essentiellement caractérisé par une pluralité d'engins électromagnétiques doubles dont chaque partie est adaptée à avancer l'engin correspondant commandé, d'un pas dans une direction chaque fois que l'on y envoie un courant dans une direction déterminée, et ensuite à l'avancer dans la même direction lorsqu'on change la direction du courant même, ces deux parties étant disposées de manière que l'une produise des déplace- ments de sens opposé à ceux de l'autre, les inversions de courant étant produites par un dispositif de commande qui produit une in- version à chaque pas dans un sens déterminé, tandis que l'inversion de son mouvement produit la disjonction de la partie des engins commandés qui était en action et la mise en circuit de l'autre,
le dit dispositif de commande étant soumis à l'action d'un dispositif de blocage qui laisse le même dispositif libre seulement après que tous les engins locaux commandés ont achevé le pas précédemment commandé. Chacun des dispositifs susdits présente en outre des caractéristiques particulières qui seront précisées et décrites ci-après.
Afin de montrer plus clairement le mode de réalisation de la présente invention; on a représenté schématiquement dans le dessin annexé les dispositifs et les connexions capables de réali- ser l'invention dans l'une des nombreuses formes d'exécution possi- bles, qui ne différeraient entre elles que par des détails de construction bien connus des techniciens de lart. Le dispositif représenté est supposé destiné à effectuer la commande multiple
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de plusieurs électro-moteurs d'un seul poste de commande repré- senté à la partie inférieure du dessin, tandis que la partie d' en haut représente l'une des différentes stations commandées,les autres étant identiques à celles-ci et convenablement reliées au câble commun de connexion entre le poste de commande et les stations locales commandées.
L'une des parties les plus caractéristiques de la présente invention est constituée par les dispositifs locaux C' contrôlant les déplacements des engins commandés C". Chacun de ces disposi- tifs locaux C' est prévu de manière qu'il accomplisse le déplace- ment dans un sens ou dans le sens opposé, suivant le sens de ro- tation du dispositif décommande C, ce déplacement se produisant d'un seul pas lorsqu'on envoie à l'aide du dispositif C un cou- rant électrique dans un sens déterminé, même si ce dernier eonti- nue, sans l'action de freins ;
il est nécessaire de changer le sens du courant même pour que ledit dispositif local commandé C' accom- plisse d'une façon analogue un deuxième pas dans la même direction
Dans ce but le dispositif C' comprend une armature tournante 3, pourvue de deux seuls enroulements 1'-1" et 2'-2", disposée dans le champ magnétique d'un aimant permanent, ou d'un électro- aimant à excitation indépendante 4. Dans le mode d'exécution re- présenté on a supposé un électro-aimant bipolaire alimenté par la batterie auxiliaire 4'. Les enroulements 1'-1", 2'-2" ont un bout relié au même anneau collecteur 0, et l'autre bout respectivement aux deux anneaux 1 et 2; les balais correspondant aux dits anneaux sont reliés à l'aide de trois lignes 0 -1 -2 aux appareils de commande centraux mentionnés ci-après.
Les enroulements 1'-1" et 2'-2" sont ainsi disposés de ma- nière que leurs conducteurs actifs se trouvent à proximité des bouts polaires lorsque l'induit se trouve dans l'une de ses posi- tions d'arrête Il est clair que l'on pourrait employer un indue- teur multipolaire: dans ce cas le pas des conducteurs actifs de chaque enroulement sera une fraction des 180 que l'on a supposé pour la machine bipolaire, et il sera même possible d'employer un nombre de couples d'enroulements égal au nombre de paire d'enrou- lements.
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Supposons que dans le cas représenté le balai 1 du disposi- tif de commande soit relié à la batterie centrale B et que le ba- lai 2 soit exclu ; danscette hypothèse, les courants parcourent l'enroulement 1'-1", et l'enroulement 2'-2" reste inactif.
Si dans cet enroulement arrive un courant qui entre par l'et sort par 1", puisque le champ magnétique inducteur M est dirigé hori- zontalement à gauche, l'enroulement tournera dans le sens de la flèche N jusqu'à atteindre le plan neutre vertical, et continuera à cause de la force vive avec un mouvement ralenti : l'in- duit atteint une position à 180 de celle de départ représenté dans la figure, une roue de sensibilité 5, calée sur son arbre, le fixe dans une position pratiquement précisée, tout en présen- tant les jeux nécessaires au bon fonctionnement mécanique. Même si le passage du courant établi de la façon susdite continue, 1' induit ne se meut pas davantage puisque le coupe négatif est trop faible pour le faire venir en arrière.
Un couple de roues dentées 6-6' (ou autre moyen quelconque équivalent) a fait en correspondance déplacer d'un pas, dans un sens déterminé, le dispositif mécanique commandé C". Si a présent, dans le poste de commande on produit l'inversion du courant qui passe dans l'en- roulement 1'-1", celui-ci accomplit un autre pas en avant, et on continue de cette façon jusqu'à ce que toutes les positions pos- sibles soient parcourues, toujours en tournant dans la même di- rection.
Mais si à un moment quelconque et à partir d'une position quelconque précédemment atteinte, on veut revenir en arrière, il suffira de produire dans le poste de commande la déconnexion de la batterie B du balai 1, en établissant au contraire la connexion avec le balai 2. L'enroulement 2'-2" entre alors en action, ce qui produit un fonctionnement absolument analogue à celui décrit plus haut, sauf que les rotations qu'il produit ont lieu dans la direction opposée.
Un autre trait caractéristique de l'invention est le commu- tateur placé dans le poste de commande et capable de produire soit
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l'inversion du courant dans chaque enroulements soit la commutation de la connexion sur la batterie centrale de l'un ou de l'autre en- roulement
Pour obtenir le premier but, le dit dispositif peut être pourvu d'un commutateur électrique CE, qui présente deux séries de plots adaptés à faire contact dans chaque position avec les contac -teurs polaires (b+) et (b-) de la batterie B, alternativement connectés avec deux barres de connexion faisant contact d'une fa- çon permanente avec le conducteur 0 de connexion vers le balai 0 et avec un contacteur 0",, qui peut être relié, ainsi que l'on dira après,
avec l'une des deux conducteurs 1 -2 reliés respectivement aux balais 1-2. Cet arrangement permet de changer le sens du cou- rant dans l'enroulement relié à la batterie, à chaque pas fait par le dispositif de commande C et par conséquent par le commutateur C E.
Pour obtenir le deuxième but, sur l'arbre du dispositif 0 une roue dentée à balancier 7 est montée, coopérant avec le ba- lancier 7 pourvu de deux cliquets 7'-7". articulés et pressés par des ressorts de manière qu'ils soient disposés dans une direction radiale à l'égard de la roue 7 . Si cette roue tourne dans la di- rection de la flèche F le cliquet 7' ne s'y oppose pas étant hors du champ de prise, et le eliquet 7" ne s'y oppose pas parce qu'il est replié.
Mais si l'on change le sens de rotation, le cliquet 7" se soulève et presse contre la dent suivante et est obligé de sui- vre la roue 7 produisant la commutation de 0'-1 à 0'-2 . et en- suite la con.exion du balai 1 et de l'enroulement 1'-1" et la con- nexion du balai 2 et de l'enroulement 2'-2". Ensuite la rotation de C peut continuer librement puisque le cliquet 7" est porté hors de prise et 7' est replié. La répétition du mouvement dans la di- rection primitive produit d'une manière analogue la commutation invertie. Il est entendu que le balancier 7 doit être fixé dans ses deux positions à l'aide d'une roue ordinaire de sensibilité.
Un troisième trait caractéristique de la présente invention est un dispositif de blocage qui empêche tout mouvement du commu-
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tateur C tant que chaque dispositif local C' n'a pas atteint d' une façon stable la position précise qu'il doit prendre. Cet engin peut être constitué, comme dans l'exemple représente d'une roue à cliquet 8 , calée sur ltarbre du commutateur, coopérant avec le cliquet 8 rappelé en position d'ouverture par un ressort 8' et attiré à sa position de blocage par un électro-aimant 8".
Ce dernier peut être excité par la batterie B chaque fois que l'on ferme un circuit contrôlé par tous les engins locaux commandés,cet-ce ferme- ture pouvant se produire seulement lorsque chaque engin local com- mandé a atteint la position correspondant à celle à laquelle 1' engin de commande est arrivé.
Evidemment le blocage pourrait être établi au contraire pour manque de courant, et ôté dès que le courant est rétabli; dans ce cas les circuits de contrôle et l'arrangement mécanique du cliquet devraient être variés d'une manière qui est évidente pour tout ex- pert. Le réglage du circuit de blocage peut se produire de diffé- rentes façons dépendant de la constitution de l'engin commandé C', et des autres conditions particulières à chaque cas pratique.
Dans sa forme la plus simple le dispositif pourrait être cons- titué d'un certain nombre "N" de lignes de connexion 11-12-13...... aboutissant à des balais adaptés à toucher des plots de contact disposés sur des tambours, desquels l'un (C B) est solidaire de l'arbre de l'inverseur C E de commande, les autres (B C) sont soli- daires de chaque engin commandé CI!. Les dits plots sont ainsi dispo sés en rangées correspondantes sur les différents tambours,et pour- ront permettre la fermeture en circuit de l'électro-aimant 8" sur la batterie B.
Dans ce but il suffira de relier ces plots de contact à des barres disposées sur les mêmes tambours et reliées respecti- vement: celle du banc de commande, avec un borne de l'électro-aimant de blocage, dont l'autre borne est mis à la terre à travers la bat- terie; celles des engins commandés, directement à la terre.
Si dans ces conditions génériques, on avait pour trois posi- tions consécutives h'-h-h" des tambours relatifs aux engins comman- dés,respectivement des contacts correspondant aux conducteurs 13-12
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11, il suffira de disposer dans la position moyenne corresponnan- te h du tambour au poste de commande deux contacts, l'un oorres- pondant au conducteur 13 pour le déplacement de h à h', l'autre correspondant au conducteur 11 pour le déplacement de h à h" et, aucun contact ne correspond au conducteur 12.
Alors il n'y a pas de blocage dans cette position h: si on porte le tambour du pos- te de commande en avant ou en arrière, on établit le blocage à peine un pas est achevé, à cause de la combinaison des contacts homologues, ou sur la ligne 13 ou sur la ligne 11, le dit bloca- ge étant éliminé seulement lorsque les tambours des engins com- mandés ont, eux aussi, achevé un pas.
Cet arrangement demanderait, cependant, l'emploi d'un nombre de conducteurs égal à celui des positions nécessaires, si on ne veut pas admettre des répétitions périodiques,pour éviter la cor- respondance possible entre des positions réellement différentes.
Mais avec le même nombre "N" de lignes on peut réaliser un plus grand nombre de combinaisons de connexions. Il suffit,dans ce but, de disposer dans les différentes rangées de contacts des tambours relatifs aux engins commandés, chacune desquelles comprend N con- tacts, non pas un seul, mais plusieurs contacts n, et placer sur le tambour du poste de commande N-n contacts, disposés dans les positions complémentaires. Naturellement cet ne disposition devra être assujetie à la loi de succession de combinaison, expliquée plus haut. Ainsi, avec cinq conducteurs, par exemple, on aurait dix combinaisons différentes possibles, capables de caractériser dix positions complètement différentes, et en général un nombre de dispositions égal à celui des combinaisons de N éléments pris n à n.
Naturellement les dispositions décrites en dernier lieu ainsi que les autres expliquées plus haut, pourront être variées en structure et construction, sans sortir du cadre de l'invention.
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IMPROVEMENTS TO ELECTRICAL CONTROL DEVICES
REMOTE
Several arrangements are known for the remote control of machines which are to be arranged in different positions, for different purposes, for example devices controlling the engines of several motor cars constituting a controlled train of one. central maneuvering station, or the like.
Some of these arrangements are based on the use of electromagnetic switches controlling the various contacts.
Others employ real small electric motors set in motion and braked by current pulses from the central station. These latter devices are mechanically more robust and safer, but their operation is uncertain unless very complex electrical equipment is used.
The present invention relates to a control device which has characteristics comparable to those of devices.
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motor, but which is operated with the same simplicity and safety as devices with electromagnetic switches.
This device is such that by arranging a control bench in its different positions, currents are established in the circuits which mechanically produce the arrangement of the local combination elements at the different positions, in both directions, whatever the starting position, means being provided which block the control bench until all the local combination elements have not reached the position corresponding to that of the bench itself.
The present device is essentially characterized by a plurality of dual electromagnetic devices, each part of which is adapted to advance the corresponding controlled device, by one step in one direction each time a current is sent to it in a determined direction, and then to advance in the same direction when changing the direction of the current itself, these two parts being arranged so that one produces movements in the opposite direction to those of the other, the inversions of current being produced by a control device which produces an inversion at each step in a determined direction, while the inversion of its movement produces the disjunction of the part of the controlled devices which was in action and the switching on of the other ,
said control device being subjected to the action of a blocking device which leaves the same device free only after all the local machines ordered have completed the step previously ordered. Each of the aforementioned devices also has specific characteristics which will be specified and described below.
In order to more clearly show the embodiment of the present invention; the attached drawing shows schematically the devices and the connections capable of realizing the invention in one of the numerous possible embodiments, which differ from each other only in details of construction well known to technicians. art. The device shown is assumed to be intended to perform multiple control
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several electro-motors from a single control station shown in the lower part of the drawing, while the upper part represents one of the different controlled stations, the others being identical to these and suitably connected to the common connection cable between the control station and the local controlled stations.
One of the most characteristic parts of the present invention are the local devices C 'controlling the movements of the controlled machines C ". Each of these local devices C' is provided so that it performs the movement. in one direction or in the opposite direction, depending on the direction of rotation of the control device C, this displacement occurring in a single step when the device C sends an electric current in a determined direction , even if the latter continues, without the action of the brakes;
it is necessary to change the direction of the current even so that said local controlled device C 'performs in a similar way a second step in the same direction
For this purpose, the device C 'comprises a rotating armature 3, provided with only two windings 1'-1 "and 2'-2", arranged in the magnetic field of a permanent magnet, or of an electromagnet with excitation independent 4. In the embodiment shown, a bipolar electromagnet is assumed to be supplied by the auxiliary battery 4 '. Windings 1'-1 ", 2'-2" have one end connected to the same collector ring 0, and the other end respectively to the two rings 1 and 2; the brushes corresponding to said rings are connected by means of three lines 0 -1 -2 to the central control devices mentioned below.
The windings 1'-1 "and 2'-2" are thus arranged so that their active conductors are located near the pole ends when the armature is in one of its stop positions. is clear that we could use a multipolar inductor: in this case the pitch of the active conductors of each winding will be a fraction of the 180 that we have assumed for the bipolar machine, and it will even be possible to use a number of pairs of windings equal to the number of pairs of windings.
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Let us suppose that in the case represented the brush 1 of the control device is connected to the central battery B and that the balance 2 is excluded; in this case, the currents flow through the winding 1'-1 ", and the winding 2'-2" remains inactive.
If in this winding arrives a current which enters by and leaves by 1 ", since the inductive magnetic field M is directed horizontally to the left, the winding will turn in the direction of the arrow N until reaching the neutral plane vertical, and will continue because of the live force with a slowed-down movement: the induce reaches a position 180 from the starting one shown in the figure, a sensitivity wheel 5, wedged on its shaft, fixes it in a position practically precise, while presenting the clearances necessary for the good mechanical functioning. Even if the passage of the current established in the aforesaid manner continues, the armature does not move more since the negative cut is too weak to make it come back. .
A pair of toothed wheels 6-6 '(or any other equivalent means) has caused the controlled mechanical device C "to be moved in correspondence by one step, in a determined direction. If now, in the control station one produces l reversal of the current flowing through the 1'-1 "winding, this takes another step forward, and we continue in this way until all the possible positions have been covered, always in turning in the same direction.
But if at any time and from any position previously reached, you want to go back, it will suffice to disconnect the battery B from the brush 1 in the control station, by establishing on the contrary the connection with the broom 2. The winding 2'-2 "then comes into action, which produces an operation absolutely similar to that described above, except that the rotations it produces take place in the opposite direction.
Another characteristic feature of the invention is the switch placed in the control station and capable of producing either
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reversing the current in each winding or switching the connection on the central battery of one or the other winding
To achieve the first goal, said device can be provided with an electrical switch CE, which has two series of pads adapted to make contact in each position with the polar contactors (b +) and (b-) of battery B , alternately connected with two connection bars making permanent contact with conductor 0 for connection to brush 0 and with a contactor 0 ",, which can be connected, as we will say later,
with one of the two conductors 1 -2 respectively connected to brushes 1-2. This arrangement makes it possible to change the direction of the current in the winding connected to the battery, with each step taken by the control device C and consequently by the switch C E.
To achieve the second goal, on the shaft of the device 0 a toothed wheel 7 is mounted, cooperating with the balance 7 provided with two pawls 7'-7 ", articulated and pressed by springs so that they are arranged in a radial direction with respect to the wheel 7. If this wheel rotates in the direction of the arrow F the pawl 7 'does not oppose it being outside the field of engagement, and the ratchet 7 " does not oppose it because it is folded up.
But if the direction of rotation is changed, the pawl 7 "rises and presses against the next tooth and is forced to follow the wheel 7 producing the switching from 0'-1 to 0'-2. following the connection of the brush 1 and the winding 1'-1 "and the connection of the brush 2 and the winding 2'-2". Then the rotation of C can continue freely since the pawl 7 " is carried out of the grip and 7 'is folded up. The repetition of the movement in the original direction produces the invert commutation in an analogous way. It is understood that the balance 7 must be fixed in its two positions using an ordinary sensitivity wheel.
A third characteristic feature of the present invention is a blocking device which prevents any movement of the communication.
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tateur C as long as each local device C 'has not reached in a stable manner the precise position that it must take. This device may consist, as in the example shown of a ratchet wheel 8, wedged on the shaft of the switch, cooperating with the pawl 8 returned to the open position by a spring 8 'and attracted to its locking position by an 8 "electromagnet.
The latter can be energized by battery B each time a circuit controlled by all the local machines ordered is closed, this closing being able to occur only when each local machine controlled has reached the position corresponding to that. at which the control unit arrived.
Obviously the blocking could be established on the contrary for lack of current, and removed as soon as the current is restored; in this case the control circuits and the mechanical arrangement of the pawl should be varied in a manner which is obvious to any expert. The adjustment of the blocking circuit can take place in different ways depending on the constitution of the controlled machine C ′, and on other conditions particular to each practical case.
In its simplest form, the device could consist of a certain number "N" of connection lines 11-12-13 ...... leading to brushes adapted to touch contact pads arranged on drums, one of which (CB) is integral with the shaft of the control CE reverser, the others (BC) are integral with each CI! controlled machine. Said pads are thus arranged in corresponding rows on the various drums, and will be able to allow the 8 "electromagnet to close in circuit on battery B.
For this purpose it will suffice to connect these contact pads to bars arranged on the same drums and connected respectively: that of the control bench, with one terminal of the blocking electromagnet, the other terminal of which is placed. to earth through the battery; those of the controlled vehicles, directly to the ground.
If, under these generic conditions, there were for three consecutive positions h'-h-h "drums relating to the controlled vehicles, respectively contacts corresponding to the conductors 13-12
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11, it will suffice to have in the corresponding mean position h of the drum at the control station two contacts, one corresponding to the conductor 13 for the displacement from h to h ', the other corresponding to the conductor 11 for the displacement from h to h "and, no contact corresponds to conductor 12.
Then there is no blocking in this position h: if the drum of the control station is carried forward or backward, the blocking is established as soon as one step is completed, because of the combination of the corresponding contacts. , or on line 13 or on line 11, said blockage being eliminated only when the drums of the controlled vehicles have also completed one step.
This arrangement would, however, require the use of a number of conductors equal to that of the necessary positions, if one does not want to admit periodic repetitions, to avoid possible correspondence between really different positions.
But with the same number "N" of lines it is possible to make a greater number of connection combinations. It suffices, for this purpose, to place in the different rows of contacts drums relating to the controlled vehicles, each of which comprises N contacts, not just one, but several contacts n, and place on the drum of the control station Nn contacts, arranged in complementary positions. Of course, this provision should be subject to the law of combination succession, explained above. Thus, with five conductors, for example, we would have ten different possible combinations, capable of characterizing ten completely different positions, and in general a number of arrangements equal to that of the combinations of N elements taken n to n.
Of course, the arrangements described last, as well as the others explained above, may be varied in structure and construction, without departing from the scope of the invention.