Steuerschaltung für einen Antrieb mit wechselweise elektromagnetisch gesteuerter Antriebs- und Bremskupplung mit zwei bistabilen elektronischen Schaltern Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für einen Antrieb mit wechselweise elektromagnetisch ge steuerter Antriebs- und Bremskupplung mit zwei bistabilen elektronischen Schaltern, von denen der eine mit der Magnetspule der Antriebskupplung und der andere mit der Magnetspule der Bremskupplung eine Serienschaltung bildet, und mit einem Energie speicher in Form von Kondensatoren, der dazu dient,
beim Einschalten einer der beiden Kupplungen durch Schliessen eines Schalters einen das Ansprechen der betreffenden Kupplung beschleunigenden vorüberge henden Stromstoss zu erzeugen..
Derartige Steuerschaltungen benötigt man in erster Linie für den Betrieb von Gleichlaufrollen in Ma gnetton- oder Bandsteuergeräten, die zusammen mit schnellaufenden Rechenmaschinen oder anderen Ar beitsmaschinen verwendet werden. So werden bei- spielsweise die Bewegungen eines Aggregates mit Gleichlaufrolle (Capstan), welches das Band antreibt, durch einen elektromagnetischen Kupplungs- und Bremsmechanismus oder eine in einer Richtung wirk ende Kupplung gesteuert. Bei derartigen Antrieben treten relativ hohe Beschleunigungen und Verzöge rungen auf.
Diese ausserordentlich hohen Beschleuni gungen oder Verzögerungen sind erforderlich, um die Informationen ohne Verzerrungen aus dem Band herauslesen zu können und die Informationsdichte auf dem Band möglichst günstig gestalten zu können.
Erfolgt der Antrieb des Bandes durch ein System mit Gleichlaufrolle, dann muss auch diese schnell be schleunigt und verzögert werden. Dies erfordert aber auch eine sehr schnelle Bewegung des Kupplungs- bremsmechanismus. Ausserdem müssen die Bewe gungen der Bremse bzw. der Kupplung völlig un abhängig voneinander erfolgen, damit das Capstan- Aggregat nicht durch die Kupplung beeinflusst wird, wenn die Bremse in Tätigkeit ist, oder umgekehrt.
Wegen der grossen Massen der Spulen und Anker, die in den Elektromagneten der Antriebe verwendet wer den, ist ein starker Stromstoss erforderlich, um die vorhandene Trägheit zu überwinden und den Mecha nismus in der gewünschten Weise anzutreiben.
Es ist bereits eine Steuerschaltung der eingangs erwähnten: Art für einen Antrieb mit elektromagne tisch gesteuerter Antriebs- und Bremskupplung mit Schnellbremse durch Stosserregungbekanntgeworden, bei welcher der Wicklung der Kupplung beim Ein schalten der Erregung eine erhöhte Spannung zuge führt wird und ein Kondensator zunächst auf eine Überspannung aufgeladen und dann über die Wick lung der zu betätigenden Kupplung entladen wird.
Bei dieser bekannten Steuerschaltung ist der Erreger stromkreis für die Spulen über Vakuumschalter oder auch elektronische Schaltelemente geführt. Ausser- dem sind zwei Stosskondensatoren vorgesehen, die aus einer Anzapfung erhöhter Spannung des Trans formators über einen Gleichrichter und Vorschalt- widerstände aufgeladen werden.
Wird eines der beiden Schaltelemente geschlossen, dann wird der zuvor aufgeladene zugehörige Konden sator über die entsprechende Spule entladen, so dass das gewünschte Feld in dieser Spule sehr rasch auf gebaut und anschliessend durch die an .normaler Spannung angeschlossenen Speisegleichrichter auf- rechterhalten wird. Bei Unterbrechung des Strom kreises durch Öffnen des zugehörigen Schaltelementes reisst der Stromfluss sofort ab, so dass das Feld mit grösster Geschwindigkeit abklingt und die Kupplung infolgedessen freigegeben wird.
Diese bekannte Steuerschaltung ist nicht nur ver- hältnismässig aufwendig, sondern hat den Nachteil, dass bei ihrem Betrieb kurz aufeinanderfolgendes wechselweises Betätigen der Antriebs- bzw. der Bremskupplung von der Ladezeit der entsprechenden Kondensatoren abhängig ist. Ein genügend hoher Stromstoss für eine rasche und einwandfreie Betäti gung der Bremskupplung kann sich nur dann ein stellen, wenn die Antriebskupplung vorher eine aus reichende Zeit lang in Betrieb war,. um ein vollständi ges Aufladen des entsprechenden Kondensators zu gewährleisten.
Neuerdings werden an magnetische Antriebs- und Bremskupplungen aus den oben angegebenen Grün den ausserordentlich hohe Anforderungen gestellt. Werden die Kupplungen beispielsweise für Band wickel für magnetisierbare Bänder in Datenverarbei tungsmaschinen verwendet, dann müssen die Bänder, die mit hoher Bandgeschwindigkeit angetrieben wer den, häufig innerhalb winziger Bruchteile von Sekun den angehalten werden, um eine aufgespeicherte In- formation herauslesen zu können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Steuerschaltungen dieser Art zu verbessern.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass der Speicherkondensator einerseits mit der einen der beiden Serienschaltungen in Reihe und andererseits zu der anderen Serienschaltung parallel geschaltet ist, so dass der Kondensator beim Schlies- sen des einen Schalters über die die eine Serienschal tung enthaltende Magnetspule aufgeladen und beim Schliessen des anderen Schalters auf die die andere Magnetspule enthaltende Serienschaltung entladen wird.
Vorzugsweise wird dem ersten Kondensator ein Widerstand, der gegebenenfalls auch veränderbar sein kann, parallel geschaltet.
Der entscheidende Vorteil der neuen Steuerschal tung besteht darin, dass der Kondensator Stromstösse in ausserordentlich rascher Folge abgeben kann, weil er abwechselnd geladen und entladen wird. Dabei ist es nicht erforderlich, den Kondensator nach einer plötzlichen Entladung über einen Widerstand lang sam wieder aufzuladen. Durch die neue Steuerschal tung wird die erreichbare Schaltgeschwindigkeit für die Kupplungen ausserordentlich stark erhöht. Ein weiterer Vorteil der neuen Steuerschaltung besteht darin, dass sie wesentlich weniger Teile erfordert als die bekannten Schaltungen dieser Art.
Weitere Vorteile der Erfindung gehen an Hand eines Ausführungsbeispiels aus der folgenden Be schreibung hervor, in, der auf die Zeichnung Bezug genommen wird. In. der Zeichnung stellt dar: Fig. 1 im Querschnitt eine übliche Kupplungs bremse; Fig. 2 schematisch den Kreis, der zur Steuerung der Kupplungsbremse dient, und Fig. 3 eine graphische Darstellung des Stromver laufs in der Kupplungs- bzw. Bremsspule, wenn das entsprechende Thyratron gezündet ist.
In Fig. 1 ist im Querschnitt eine übliche, in einer Richtung wirkende Kupplung oder Kupplungsbremse dargestellt. Dieser Mechanismus ist nicht Teil der Er findung, und die Erfindung ist nicht auf die darge stellte spezielle Kupplungsbremse beschränkt. Der in Fig. 1 veranschaulichte Mechanismus dient lediglich als Beispiel. Um die Wirkungsweise des Steuerkreises, der Gegenstand der Erfindung ist, besser verstehen zu können, ist jedoch eine Beschreibung der Kupplungs bremse angebracht. Der Fig. 1 ist zu entnehmen, dass die Ausgangswelle 100 geeignet ist, an ihrem einen Ende eine Vorrichtung aufzunehmen, welche einen Rotationseingang aufweist, z.
B. ein ein Band an treibendes Capstan-Aggregat (nicht dargestellt). An ihrem anderen Ende ist die Ausgangswelle 100 mit einem Teller 102 verbunden, wobei als Verbindungs mittel Bolzen oder Muttern dienen können, die auf einem mit Gewinde versehenen Teil eines Zapfens sitzen. Natürlich können der Teller 102 und die Welle 100 aus einem Stück bestehen, das in üblicher Weise, z. B. maschinell oder durch Giessen, hergestellt ist. Die Welle 100 läuft durch eine im wesentlichen zylin drisch geformte Buchse 104. Ein Muffenlager 106 sorgt für eine axiale Zentrierung der Welle 100 in der zylindrischen Verlängerung der Buchse 104. Auf der flachen Oberfläche des Bodens der Buchse ist ein Bremsring 108 angebracht. Dieser kann z.
B. aus hartem Gummi oder Kork oder einem ähnlichen Ma terial bestehen. Die Buchse 104 wird von einer Brems spule 110 umgeben. Diese ist besonders gross und kann einen Strom von der Grössenordnung einiger Ampere aufnehmen. Die Spule 110 ist dasjenige Mit tel, welches den Solenoideffekt der Bremse erzeugt, wie weiter unten näher erläutert wird. Ausserdem ist die Bremsspule<B>110</B> mit dem Rahmengestell. des band gesteuerten Systems fest verbunden, so dass sie sich in keiner Richtung bewegen kann. Ein Muffenlager 112 sitzt in einer axialen Ausbohrung eines Ringteiles 110a, welches als Aufnahme für die Bremsspule 110 dient.
Das Lager 112 besitzt Mittel, um die Buchse 104 zentrieren zu können, und ermöglicht eine Bewe gung der Buchse 104 innerhalb der zentralen Boh rung der Ringteils 110a. Eine Bremsarmatur 114 ist am rechten Ende der Buchse 104 angeordnet. Die Buchse 104 und die Armatur 114 sitzen konisch in einander und sind auf diese Weise kraftschlüssig mit einander verbunden, so dass beide Teile eine Einheit bilden. Die Armatur 114 besteht aus magnetischem Material, z. B. Weicheisen, und zwischen ihr und der Spule 110 ist ein sehr kleiner Zwischenraum. Dieser ist von der Grössenordnung einiger Tausendstel, so dass eine schnelle Wirkung des Bremsmechanismus erzielt wird.
Mit der Armatur 114 ist ein Kuppelteil 116 ver bunden. Dieses kann an der Armatur 114 mittels Schrauben 118 befestigt sein. Diese Schrauben kön nen auf der Oberfläche der ringförmigen Armatur verteilt sein und voneinander einen Abstand von etwa 120 haben. Ein weiteres Kuppelteil 116a ist an dem Rahmen des Apparates ähnlich wie das Ringteil 110a befestigt. Das Kuppelteil 116a kann an dem Rahmen ebenfalls mittels Schrauben 120 befestigt sein,
die in einem Abstand von 120 auf der ringförmigen Ober fläche des Rahmens angeordnet sein können. Zwi schen den Kuppelteilen 116 und 116a sitzt ein drittes Kuppelteil 122. Dieses Element dient dazu, die Kup- pelteile 116 und 116a miteinander zu verbinden, wo bei sie sich in radialer, aber nicht in peripherischer Richtung relativ zueinander bewegen. Dabei gleitet die Armatur 114 auf der Welle 100 in Richtung auf die Bremsspule 110 (oder von ihr fort), aber sie kann. nicht um die Welle 110 rotieren.
Eine Druckfeder 124 regelt den Zwischenraum zwischen Armatur 114 und Spule 110. Diese Feder muss in der Lage sein, die Armatur 114 gegen die Spule 110 zu drücken, wobei beide Teile völlig in Kontakt miteinander stehen. Der Figur ist zu entnehmen, dass die Welle 100 in einem ringförmigen Rahmen 126 sitzt und von diesem ge trennt ist durch ein Lager, das aus einer inneren La gerschale 128a, einer äusseren Lagerschale 128 und Druckelementen 128b besteht. Die innere Lagerschale und die äussere Lagerschale sind in bekannter Weise ausgebildet, so dass sie für Operationen der genannten Art zusammen mit den Druckelementen 128b; die beispielsweise als Kugeln ausgebildet sein können, ge eignet sind.
Die Welle 100 wird durch die innere La gerschale 128a zentriert und kann innerhalb des festen Rahmens 126 rotieren. Eine Lageranordnung der ge schilderten Art ist für -die Erfindung nicht unbedingt wesentlich, jedoch stellt sie eine bevorzugte Ausfüh rungsform der Erfindung dar: Die Kupplung ist dem Bremsmechanismus sehr ähnlich. Die Kupplungsspule 130 liegt innerhalb eines Ringteils 130a, das mit dem Rahmengestell des Ap parates verbunden ist. Durch eine zentrale Ausneh- mung in dem Ringteil läuft eine Buchse 132. Diese wird in der Ausnehmung durch ein Muffenlager 134 zentriert. Das im wesentlichen flache Ende der Buchse 132 ist mit einem Kupplungsring 136 verse hen.
Dieser ist ähnlich ausgebildet wie der Bremsring 108 und kann aus Kork, hartem Gummi oder einem ähnlichen Stoff bestehen. Ein bevorzugtes Material :ist Rulon A. Das linke, konisch ausgebildete Ende der Buchse 132 sitzt in einer Armatur 138. Zwischen die , ser und der Spule 130 ist ein Zwischenraum 140. Letzterer ist sehr klein, um die durch die Trägheits- kräfte auftretenden Schwierigkeiten zu überwinden, eine schnelle Bewegung der Armatur und eine kurze Ansprechzeit der Kupplungsbremse zu erreichen.
We gen des Kraftschlusses infolge des konischen Sitzes der Armatur 138 auf der Buchse 132 bewegt sich letztere mit der Armatur 138 mit, wenn diese durch die Spule 130 angezogen wird. Die Armatur 138 ist z. B. mittels Schrauben 146 ebenfalls an einem Kupplungsglied be festigt, das Kupplungselemente 142 und 142a und ein Kupplungsorgan 144 aufweist.
Das Kupplungselement 142a ist an dem ringförmigen Rahmen 148 beispiels weise mittels Schrauben 150 befestigt. Das Kupplungs organ 144 verbindet die Elemente 142 und 142a, so dass eine lineare Bewegung möglich ist. Im Gegen satz zu dem ringförmigen Rahmen 126 ist das Ge häuseteil 148 nicht an dem Rahmengestell des Appa rates befestigt und kann infolgedessen frei rotieren. Die Kupplungselemente 142, 142a und 144 drehen sich also zusammen mit dem Gehäuseteil 148.
Die Druckfeder 152 erzeugt ähnlich wie die Druckfeder 124 eine Vorbelastung der Armatur 138, so dass ein bestimmter Zwischenraum 140 eingehalten wird. Ein Stift 154 sitzt in einer öffnung des Gehäuseteils 148 und einem Loch der Motorwelle 156, so dass auf .diese Weise das Gehäuseteil 148 mit der Welle 156 verbun den ist. Letztere stellt die Ausgangswelle eines Motors od. dgl., also eines ersten Antriebsaggregates klar. In folge der Verbindung rotiert die Motorwelle 156, wenn sich der Motor dreht, wobei der ganze Kupp lungsmechanismus ausser der Kupplungsspule 130 mitrotiert.
Die Wirkungsweise der Kupplungsbremse ist der art, dass, wie oben beschrieben, die Kupplungdauernd rotiert. Zwischen dem Kupplungsring 136 und dem Teller 102 der Ausgangswelle existiert ein sehr kleiner Abstand, so dass die Ausgangswelle <B>100</B> nicht mit rotiert, es sei denn, die Spule 130 wird mit Strom beaufschlagt. Dabei wird die Armatur 138 nach vorn gezogen. Diese nimmt die Buchse 132 mit, wobei der Kupplungsring 136 gegen den Teller 102 der Aus gangswelle 100 gedrückt wird.
Dadurch wird eben falls die Welle 100 in Rotation versetzt. Wenn der Strom für die Kupplungsspule 130 abgeschaltet wird und die Welle 100 in Drehung versetzt worden ist, setzt letztere ihre Rotation infolge der Trägheits- kräfte fort, und zwar auch dann noch, wenn die Kupplungsspule 130 nicht mehr stromdurchflossen ist. Das hat zur Folge, dass der Bremsmechanismus betätigt werden kann, um die Welle 100 anzuhalten.. Diese Operation wird durch einen Strom erreicht, der die Bremsspule 110 durchfliesst, wobei die Armatur 114 von der Spule 110 angezogen wird.
Da sich die Armatur 114 bewegt, bewegt sich die Buchse 104 ebenfalls, was bedeutet, dass der Bremsring 108 die Ausgangswelle 102 berührt. Da die Buchse 104, die mit der Armatur 114 verbunden ist, nicht rotieren kann, weil die Kupplungsglieder 116, 116a und 122 fest mit dem Rahmen 126 verbunden sind, wird auch die Welle 100 an der Rotation gehindert, obgleich die Motorwelle 156 sich weiterhin dreht und die Kupp lungsbuchse 132 antreibt, die jedoch nicht mehr mit dem Teller 102 der Ausgangswelle verbunden ist.
Für den Mechanismus ist ein Steuerkreis nötig, der die Zeiten, in, denen die Brems- und Kupplungsspulen mit Strom beaufschlagt werden, steuert. In der Fig. 2 ist ein derartiger Kreis dargestellt. Der Teil des Krei ses, der für den Bremsmechanismus verantwortlich ist, weist eine Röhre 200 auf.
Dafür nimmt man vorzugs weise ein Thyratron, bei dem ein. hoher Stromfluss möglich ist.<I>Die</I> Kathode des Thyratrons 200 liegt an Erde. Ihre Anode ist mit dem einen Ende eines Wi derstandes 204 verbunden. Das andere Ende dieses Widerstandes ist mit dem einen Ende der Bremsspule 206 verbunden.
Das andere Ende dieser Spule ist mit dem einen Ende der variablen Impedanz 208 zusam mengeschaltet, dessen anderes Ende mit der Span nungsquelle -I- El verbunden ist. Letztere erzeugt eine hohe Spannung, z. B. von 600 Volt.
Die variable Im- pedanz 208 kann beispielsweise ein Potentiometer oder ein variabler Widerstand sein, dessen Mittelab- griff mit demjenigen Ende des Widerstandes 208 ver bunden ist, das an dem einen Ende der Bremsspule 206 liegt. Typische Werte für diesen Widerstand sind 2,5 k 52 und 400 W. Dieser Widerstand, der in; Serie mit dem Widerstand 204 liegt, der z.
B. die Werte 500<B>9</B> und 500 W aufweist, steuert den Strom, der durch die Bremsspule 206 und das Thyratron 200 fliesst. Eine Kapazität 210 liegt parallel zu dem Wi derstand 208. Die Kapazität 210 kann beispielsweise 4 #uF betragen. Die eine Seite derselben ist mit der Spannungsquelle -I- E,. und die andere Seite mit dem Mittelabgriff des Widerstandes 208 verbunden.
Diese Kapazität stellt eine Leitung dar, die bewirkt, dass ein grosser Stromstoss durch die Bremsspule 206 fliessen kann, wie im einzelnen weiter unten auseinander gelegt wird. Das Eingangsgitter des Thyratrons 200 ist mit einem Spannungsteilernetzwerk verbunden, das aus den Widerständen 212, 214 und 216 besteht. Der Widerstand 212 liegt zwischen dem Gitter des Thyra- trons 200 und der Verbindungsstelle zwischen den Widerständen 214 und 216.
Ein typischer Wert für den Widerstand 212 wäre 100 k S2. Der Widerstand 214, der beispielsweise 150 k b2 betragen kann, ist einerseits mit Erde und andererseits nut dem einen Ende des Widerstands 212 und einem Ende des Wi derstands 216 verbunden. Letzterer ist etwa von der Grösse 637 k Q, 1 W. Sein anderes Ende ist mit der Spannungsquelle - E2 verbunden, die etwa - 150 V liefert.
Das Spannungsteilernetzwerk, welches mit dem ersten Gitter des Thyratrons 200 verbunden ist, dient dazu, bei Abwesenheit eines Eingangssignals das Thyratron normalerweise in der Schliessstellung zu halten.
Mit dem Widerstand 212 ist eine Flip-Flop-Steuer- schaltung 218 verbunden. Diese Flip-Flop-Schaltung ist als Eingangsquelle für das Thyratron dargestellt und ist in bekannter Weise aufgebaut.
Wenn die Flip Flop-Schaltung 218 ein Signal an die Verbindungs stelle zwischen dem Spannungsteilernetzwerk und dem Widerstand 212 gibt, zündet das Thyratron 200, und die Bremsspule 206 wird mit Strom beaufschlagt. Das zweite Gitter des Thyratrons 200 ist mit einem Filterkreis verbunden, der aus einer Kapazität 220 und einem Widerstand 222 besteht. Ausserdem ist das zweite Gitter mit einer Diode 224 zusammengeschal tet.
Die Polarität dieser Diode ist so gewählt, dass ihre Anode mit dem Gitter des Thyratrons 200 und ihre Kathode mit einem Widerstand 226 verbunden ist, der mit seinem anderen Ende mit einem Widerstand 228 zusammengeschaltet ist, der seinerseits an Erde liegt. Die Kapazität 220 beträgt etwa O,1gF, der Widerstand 222 etwa 12 k Q, der Widerstand 226 etwa 4,7 k 62. und der Widerstand 228 100 k Q. Der Kreis dient dazu, das zweite Gitter des Thyra- trons 200 auf einen bestimmten Arbeitspunkt einzu stellen.
Die Diode 224 ist ausserdem derart geschaltet, dass das Thyratron 200 durch ein Signal, welches von dem Thyratron 202 über die Kapazität 230 abgegeben wird, nicht eingeschaltet werden kann. Letztere liegt zwischen der Anode des Thyratrons 202 und der Ver bindungsstelle des Widerstandes 226 mit dem Wider stand 228. Die Kapazität 230 beträgt etwa 0,01[tF und wird in Verbindung mit der Diode 224 benutzt, um eine Kreuzverbindung zwischen dem Thyratron 200 und dem Thyratron 202 zu schaffen.
Dadurch wird erreicht, dass das Thyratron 202 in derSchliessstellung gehalten wird, wenn das Thyratron. 200 eingeschaltet und das Thyratron 202 automatisch gelöscht worden ist, wie noch weiter unten beschrieben wird.
Der Kupplungsteil des Kreises weist ein Thyratron 202 als Steuerelement auf. Die Anode dieses Thyra- trons ist über einen Widerstand 232 (z. B. 50 Q, 50 W) mit der Kupplungsspule 234 verbunden, die mit ihrem anderen Ende an der Spannungsquelle -i- El liegt. Die Kathode des Thyratrons 202 liegt an einem va- riablen Widerstand 236 (z. B. 2,5 k SZ, 400 W), dessen anderes Ende an Erde liegt.
Ausserdem ist der Mit- telabgriff mit der Erde verbunden. Die Widerstände 236 und 232 steuern den Strom, der durch das Thyratron 202 fliesst, wenn die Kupplungsspule 234 mit Strom beaufschlagt wird. Die Kathode des Thyratrons 202 ist ausserdem mit der Verbindungs stelle zwischen der Kapazität 210 und dem Wider stand 208 verbunden. Zwischen dem ersten Gitter des Thyratrons 202 und seiner Kathode .liegt ein Wider standsnetzwerk, das aus dem Widerstand 238 (z. B. 10 k 9) und dem Widerstand 240 (z. B. 100 k<B>9)</B> besteht.
Die Verbindungsstelle des Widerstandsnetz werkes ist mit dem einen Ende des Widerstands 242 (z. B. 681 k SZ, 2 W) zusammengeschaltet, dessen anderes Ende an - E2 liegt. Das Widerstandsnetz werk dient zusammen mit dem Widerstand 236 dazu, die Steuerspannungen an der Kathode und dem ersten Gitter des Thyratrons 202 zu regeln. Zwischen dem Gitter und der Kathode des Thyratrons 202 liegt ein Filternetzwerk, das aus der Kapazität 244 und dem variablen Widerstand 246 besteht. Der Widerstand 246 kann beispielsweise 20 k 9 und die Kapazität 244 0,1F gross sein.
Der veränderbare Abgriff des Wi derstandes 246 liegt an dem einen Ende dieses Wi derstandes, das mit der Kathode des Thyratrons 202 verbunden ist. Ferner ist an das Gitter des Thyratrons 202 eine Diode 248 angeschlossen. Letztere ist so gewählt, dass die Anode mit dem Gitter des Thyra- trons 202 und die Kathode mit dem Widerstand 250 verbunden ist, der beispielsweise 4,7 k S2 gross sein kann. Das andere Ende des Widerstandes 250 ist mit dem Widerstand 253 und der Kapazität 254 verbun den.
Der Widerstand 252, der beispielsweise 100 k S2 betragen kann, ist mit seinem anderen Ende an die Kathode des Thyratrons 202 gelegt. Die Kapazität 254, die etwa 0,O1@F betragen kann, ist mit ihrem anderen Ende mit der Anode des Thyratrons 200 verbunden. (Falls es erwünscht ist, kann natürlich die Kapazität 254 auch mit der Verbindungsstelle zwi schen dem Widerstand 204 und der Bremsspule 206 verbunden sein).
Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, arbeitet der zuletzt beschriebene Kreis ebenfalls als Kreuzverbindung zwischen den Thyratrons 202 und 200, wobei das Thyratron 200 in der Schliessstellung gehalten wird, wenn das Thyratron 202 durch ein Signal von der Flip-Flop-Schaltung 218 an das erste Gitter des Thyratrons 202 über den Widerstand 238 eingeschaltet und das Thyratron 200 ausgeschaltet wird.
Zwischen den Anoden der Thyratrons 200 und 202 liegt eine der Löschung dienende Kreuzverbin dung. Dieses Netzwerk weist einen Widerstand 256 (z. B. 250 S2, 25 W) auf, der in Serie mit einer Ka pazität 258 (z. B. 0,25,F) liegt. Dieses Netzwerk dient dazu, das vorher eingeschaltete Thyratron zu .löschen, wenn das vorher ausgeschaltete Thyratron durch ein Signal der Flip-Flop-Schaltung 218 eingeschaltet wird.
Wenn der Kreis in Tätigkeit ist, wird ein Brems signal durch die Flip-Flop-Schaltung 218 an das Thyratron 200 über den Widerstand 212 gegeben, wobei das Thyratron zündet. Die Flip-Flop-Schaltung 218 zündet das Bremsthyratron 200, wenn der Kreis an fänglich betätigt wird. Auf diese Weise wird das Thyra- tron 200 von einem hohen Widerstand auf einen niedrigeren Widerstand ;gebracht, und ein grosser Strom fliesst von der Spannungsquelle -I- E, zur Erde.
Damit eine plötzliche Veränderung, die in etwa als Stufenfunktion mit hohen Frequenzen ausgebildet ist, in dem Kreis auftreten kann, ist die Kapazität 210 vorhanden, die einen niedrigeren Widerstand in dem Kreis darstellt. Infolgedessen fliesst ein grosser Strom über die Kapazität 210, durch die Spule 206, durch den Widerstand 204 und durch das Thyratron 200 zur Erde.
Infolge der Aufladung der Kapazität 210 wächst jedoch ihr Widerstand sehr schnell an. Das hat zur Folge, dass der Strom beginnt, mehr und mehr über den kleineren Widerstand 208 zu fliessen. Es entsteht also ein grosser Anfangsstromstoss, welcher geeignet ist, die Bremsarmatur 114 gegen die Brems spule 110 zu bewegen (Fig. 1). Wenn jedoch der Wi derstand der Kapazität 210 hinreichend gross ist, wird der Strom über den Widerstand 208 durch die Spule 206 usw. geleitet. Dieser Strom ist der Halte strom, durch den die Armatur 114 an der Spule 110 festgehalten wird (Fig. 1).
Ausserdem wird das Thyra- tron 202 über die Kreuzverbindung, die aus der Ka pazität 258 und dem Widerstand 256 besteht, in seine Schliessstellung gebracht.
Wenn andererseits ein Signal von der Flip-Flop- Schaltung 218 an das erste Gitter des Thyratrons 202 über den Widerstand 238 gegeben wird, so schaltet sich dieses Thyratron ein. Wegen der Verbindung zwischen der Kathode dieses Thyratrons und der Ka- pazität 210 wird diese Kapazität augenblicklich ent laden, und zwar über das Netzwerk, welches aus der Kupplungsspule 234, dem Widerstand 232, dem Thyratron 202 und dem Draht 260 besteht.
Dieser kurzzeitige Strom, der durch die Entladung der Ka pazität 210 entsteht, erzeugt einen anfänglichen Stromstoss, durch den die Kupplungsarmatur 138 ge gen die Kupplungsspule 130 gezogen wird, was zur Folge hat, dass die Ausgangswelle 100 angetrieben wird (Fig. 1).
Wenn, die Kapazität 210 völlig entladen ist, fliesst der Strom durch den Kupplungsspulenkreis von der Stromquelle -I- E,. zur Erde über das Thyra- tron 202 und die den Strom begrenzenden Widerstän de 232 und 236, die miteinander in Serie liegen. Über diesen Strompfad fliesst der Haltestrom für den Kupplungsspulenkreis. Wegen der Kreuzverbindung wird das Thyratron 200 in der Schliessstellung gehal ten, während das Thyratron 202 leitet.
Man sieht, dass dieser Steuerkreis eine schnelle und wirksame Arbeitsweise des Kupplungsbremsme- chanismus ermöglicht. Wenn der Bremskreis arbeitet, wird die Kapazität 210 aufgeladen, wobei ein anfäng- licher Stromstoss entsteht, der die Trägheit der Arma tur überwinden soll.
Die Kapazität 210 ist vollständig geladen und infolgedessen für die weitere Benutzung geeignet, wenn der Kupplungskreis durch ein Ein gangssignal der Flip-Flop-Schaltung 218 geschaltet wird. Die Kapazität 210 kann also unabhängig durch den einen oder anderen Kreis von dem Ladezustand in den Entladezustand gebracht werden.
Wenn der nichtarbeitende Kreis geschaltet und dadurch in Tä tigkeit gesetzt wird, steht ein anfänglicher Stromstoss augenblicklich für den Kreis zur Verfügung. Da dieser Stromstoss entweder für den Brems- oder für den Kupplungskreis benutzt werden kann, gibt es keine Verzögerungszeiten, die zum Laden der Kapazität bei vielen anderen Steuerkreisen erforderlich sind.
Eine typische Arbeitscharakteristik ist in der Fig. 3 dargestellt.
Diese Figur zeigt graphisch den Strom, der durch die Kupplungs- und/oder Bremsspule fliesst in Ab hängigkeit von der Zeit. Der Strom ist in Ampere und die Zeit in Millisekunden dargestellt.
Die Zeit t=0 ist als diejenige Zeit definiert, bei der das Eingangssi- gnal auf eines der Thyratrons durch die Flip-Flop- Schaltung 218 gegeben wird (Fig. 2). Dann fliesst augenblicklich der Stromstoss durch die Spule über die Kapazität 210. Die Kapazität 210 wird entweder geladen oder entladen, wenn der Stromstoss durch die fragliche Spule -geht.
Ungefähr 900 Mikrosekunden nach Beginn des Eingangssignals der Flip-Flop-Schal- tung 218 erreicht der Stromstoss, der durch die Ka pazität 210 erzeugt wird, seinen Höhepunkt. Der da bei fliessende Strom liegt zwischen 1,5 und 2,0 Ampe re. Er hängt von den Widerständen ab, die in Serie mit den verschiedenen Spulen liegen. (Natürlich kön nen die Parameter verändert werden, so dass man eine grössere oder kleinere Stromspitze erhält).
Man sieht, dass im ungünstigsten Falle die Kupplung oder die Bremse ungefähr 900 Millisekunden nach dem Be- ginn des Stromstosses, der von der Flip-Flop-Schal- tung 218 geliefert wird, anspricht. Es ist klar, dass die Spule nicht derart ausgelegt ist, dass sich der Spitzen strom erst einstellen muss, um den Kupplungsoder Bremsmechanismus in Tätigkeit zu setzen. Vielmehr wird man die Anordnung so treffen, dass ein geringe rer Strom ausreicht und die Ansprechzeit entspre chend kürzer ist. Der Spitzenstrom gibt jedoch eine gewisse Sicherheit, dass der Mechanismus auch tatsächlich anspricht.
Nachdem der Stromstoss einen Höhepunkt erreicht hat, fällt er ab, bis der Halte strom erreicht ist.
Dieser Haltestrom kann beispielsweise von der Grössenordnung von 0,3 Ampere (300 Miniampere) sein. Der Haltestrom ist derjenige Strom, durch den die Kupplung oder Bremse in der Stellung gehalten wird, in die sie gebracht worden ist. Es ist möglich, dass in unterschiedlichen Mechanismen die Kupp- lungs- und Bremshalteströme verschieden sind. Im be schriebenen Beispiel ist der erforderliche Haltestrom für die Kupplung etwa 300 Milliampere und der er forderliche Haltestrom für die Bremse etwa 270 Miniampere. Man sieht, dass die Hateströme etwa gleich sind.
Es bereitet keine Schwierigkeiten, die Wi derstände in den verschiedenen Kreisen zu ändern, um die erforderlichen Halteströme einzustellen. Die kleinste Haltezeit für den Kreis ist etwa 3,0 Milli- sekunden, wie der Fig. 3 zu entnehmen ist; die grösste Haltezeit für den Kreis ist unbestimmt. Das liegt da ran, dass ein Haltestrom den Kupplungs- und Brems mechanismus unter den gewünschten Bedingungen hält, bis ein neues Signal von der Flip-Flop-Schaltung 218 erzeugt wird.
Es gibt einen kleinsten Strom, unterhalb welchen die Spule die Armatur nicht halten kann, und der nicht in der Lage ist, den zugeordneten Mechanismus in Tätigkeit zu setzen. Dieser Strom, der kleiner ist als der kleinste Haltestrom, hängt von den speziellen Ge gebenheiten ab; er ergibt sich im Beispiel der Figur 3 durch das Stromniveau, welches hinter 3,0 Millise- kunden liegt. Der Impuls, der mit der Bezugszahl 302 bezeichnet ist, ist nicht in allen Anwendungsfällen des Kreises notwendig.
Jedoch ist er günstig, wenn die Flip-Flop-Schaltung 218 (Fig. 2) das neue Signal an den vorher stromlosen Kreis liefert. Wenn also der Kreis, für den der Puls dargestellt ist, ausgeschaltet wird, und der andere Kreis, der vorher ausgeschaltet war, eingeschaltet wird, erscheint ein Puls ähnlich dem Puls 302 in dem Stromverlauf des Kreises, der ausgeschaltet ist. Da jedoch die Pulsspitzen ziemlich klein sind, können sie sich nicht schädlich auswirken. Hinter diesem Puls liegt das Stromniveau unter dem kleinsten Haltestrom für den fraglichen Kreis.
Auf diese Weise wird erreicht, dass der Kreis ausgeschaltet wird, wenn ein Eingangssignal an das Thyratron, wel ches eingeschaltet ist, gelegt wird. Das Ausschalten er folgt über die Kreuzverbindung zwischen den Thyra- trons 202 und 200 in Fig. 2.
Die Einzelheiten des vorbeschriebenen Beispiels können durch Variationen der verschiedenen Kompo nenten und Parameter, welche die Stromhöhe und die Länge der Zeitperioden, die für die Operation des Kreises erforderlich sind, geändert werden. So können z. B. die Thyratrons durch silicongesteuerte Gleich richter ersetzt werden, vorausgesetzt, die Kreuzver bindungen und Schaltnetzwerke werden entsprechend geändert. Eine spezielle Änderung, die vorgenommen werden kann, ergibt sich aus der Fig. 2, in der eine Kapazität 256 (gestrichelt gezeichnet) parallel zu dem Widerstand 236 liegt.
Durch diese frei wählbare Ka pazität wird die Wirkungsweise des Kreises verbessert, wenn es notwendig oder wünschenswert .ist, dass der Kupplungskreis zuerst anspricht.