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Zeitschalteinrichtung Zur Steuerung von Wählervorrichtungen .für elektrische
Schaltvorgänge, durch welche, insbesondere mittels Schaltuhren, Stromverbraucherkreise
zu bestimmten Zeiten ein- und zu anderen Zeiten ausgeschaltet werden sollen, wie
auch zu anderen Zwecken benötigt man Zeitschalteinrichtungen, die in bestimmten
Zeitabständen bestimmte Kontaktschlüsse bewirken.
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Bei den bisher bekannten Einrichtungen dieser Art wird das Uhrwerk,
welches die Schaltzeiten bestimmt, durch die Kontaktschlußmittel oft so stark belastet,
daß seine Ganggenauigkeit darunter leidet. Das ist insbesondere bei ausgesprochenen
Schaltuhren der Fall, die große Leistungen zu schalten haben. Die Schwierigkeit
tritt aber auch bei Kontaktuhren auf, die vorwiegend nur Steuerzwecken dienen, und
ist naturgemäß besonders groß, wenn viele Kontakte zu betätigen sind. Mittel, die
den Gang der Uhr zwangläufig stabilisieren, wie z. B. Synchronmotoren, können versagen,
wenn z. B. durch Ausfall der Speisespannung der Antrieb unterbrochen wird. Eine
Einrichtung nach dem Patent 7o6 144 bei .der eine Auftrennung in Schaltuhr und Schaltwerk
vorgenommen ist, stellt zwar nach Wiedereinsetzen der Speisespannung mittels Eines
Suchers Synchronismus her, aber erst zur nächstfolgenden Schaltzeit.
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Den Vorteil der magnetischen oder motorischen Schaltung durch eine
Speisespannung, insbesondere des Netzanschlusses, benutzt die Erfindung, beseitigt
aber die nachteilige starke Verzögerung
in der Synchronisierung
durch die Vereinigung der folgenden, teils .bekannten, teils neuen Merkmale: eine
vom Netzstrom unabhängig laufende Meßuhr, mit ihr über ein Vergleichs- und Speicherwerk
verbunden eine Kontaktuhr und ein vom Netzstrom angetriebenes Fortschadtwerk, das
bei einer dem Schaltschritt entsprechenden Zeitdifferenz beider Uhren anläuft und
durch Impulsgabe ein die Schaltaufgaben der Anlage erfüllendes Kontaktwerk treibt,
welches auch die Kontaktuhr betätigt, bis der Synchronismus beider Uhren erreicht
ist, so daß das Vergleichswerk den Antriebsstrom des Fortsehaltwerkes unterbricht.
Dadurch, daß im Fortschaltwerk die zeitlichen Abstände der Impulse von den tatsächlichen
Zeitspannen unabhängig sind, .die den Schaltschritten der Kontaktuhr entsprechen,
insbesondere kürzer sein können als diese, eilt das Fortschaltwerk nach Beendigung
eines zeitweiligen Aussetzers -der Netzspannung der Meßuhr bis zum Eintritt des
Synchronismus beschleunigt nach. In dieser Nachlaufzeit holt es die inzwischen fällig
gewesenen Schaltungen nach und führt dabei gegebenenfalls Leerschaltungen durch.
Es ist zweckmäßig, eine elektrisch angetriebene Meßuhr mit Gangreserve zu verwenden,
jedoch kann auch eine durch Gewichte oder Federn getriebene Uhr benutzt werden,
vorzugsweise dann aber eine mit elektrischem Aufzug. Als Meßuhr kann auch eine Nebenuhr
einer elektrisch gesteuerten Uhrenanlage zur Anwendung kommen, da solche Uhrenanlagen
eine eigene kleine Stromquelle haben, die mit dem Netz nichts zu tun hat.
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Ein Ausführungsbeispiel .der Einrichtung zeigt schematisch die Fig.
i der Zeichnungen.
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Um ist eine Meßuhr mit Pendelgang und elektrischem Aufzug durch
einen Motor M1, der durch die Leitung n an das Netz angeschlossen ist. Sie hat ein
Schlagwerk bzw. Kontaktmittel Sch zur Fernübertragung des Schlages über die
Leitungen u. Das Minutenrad bzw. der Minutenzeiger steuert über .das Vergleichswerk
V und das Fortschaltwerk FU das Minutenrad oder den Minutenzeiger der Kontaktuhr
Uk. Das Fortschaltwerk wird von dem über die Leitung f an das Netz angeschlossenen
Motor M2 in Lauf gesetzt, sobald zwischen Meßuhr und Kontaktuhr eine Zeitdifferenz
in Größe des Schaltschrittes (z. B. i Minute) entstanden ist. Das Vergleichswerk,
das zugleich als Speichereinrichtung ausgebildet ist, bewirkt zu gegebener Zeit
den Kontaktschluß der Leitung v, die mit der Leitung f in Reihe an das Netz angeschlossen
ist. Nach jeder Kontaktgabe macht das Rad F" eine volle Umdrehung. Der zur Leitung
v parallel liegende Grundstellungskontakt G verhindert, daß es vor Vollendung des
Umlaufes stehenbleibt. Fällt die Speisespannung aus, so tritt in -dem Vergleichswerk
V eine Speicherung ein. Bei einfachen Ausführungsformen desselben kann diese bis
zu 59 Minuten (entsprechend einer vollen Umdrehung des Minutenrades) umfassen. Ist
mit längeren Stromunterbrechungen zu rechnen, dann ist ein Zusatzspeicher erforderlich,
der einen entsprechend größeren Bereich hat. Für den gleichen Zeitraum muß dann
auch die Gangreserve der MeB-uhr ausreichen.
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Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Vergleichswerkes mit einer
Speicherungseinrichtung für einen allen praktischen Anforderungen genügenden Zeitraum.
Verglichen wird die Stellung der beiden metallischen Kontaktscheiben T11 und T12.
Die erstere wird unmittelbar vom Minutenrad der Meßuhr UM in Richtung des eingezeichneten
Pfeiles angetrieben, die andere im gleichen Drehsinne vom Minutenrade der Kontaktuhr
Uk über das Zahnrad Z und die Zahnwalze W. T11 ist isoliert auf der durchgehenden
Welle Sp befestigt, die innerhalb der mit Muttergewinde versehenen Zahnwalze W als
Schraubenspindel ausgebildet ist. An den Kontaktscheiben schleifen die mit der Leitung
v verbundenen Schleiffedern f1 und f2. Zum Kontaktschluß dient die an .der Scheibe
T11 befestigte Kontaktfeder f3. Haben die Scheiben gleiche Stellung, so ruht ihr
Schleifstück auf dem in der Scheibe T12 eingelassenen Isolierstück I, das einen
dem Schaltschritt entsprechenden Bogen überspannt. Verstellt sich jedoch die Scheibe
T11 gegen die Scheibe T12, so daß die Kontaktfeder f3 über das Ende des Isolierstückes
hinauskommt, so wird der Strom geschlossen und das Fortschaltwerk in Gang gesetzt.
Wird bei längerem Aussetzen des Stroms die Scheibe T12 von der Kontaktfeder f3 überrundet,
so hat sich die Zahnwalze W unter dem Einfluß der Schraubenspindel Sp so weit nach
rechts verlagert, daB ihr Kranz K die Feder f4 freigegeben hat und diese .den Zusatzkontakt
zs schließt. Er wird wieder geöffnet, sobald die Zahnwalze von der Kontaktuhr weit
genug zurückgedreht ist. Im Beispielsfalle entspricht eine volle Umdrehung der Zahnwalze
einer Gangdifferenz der Uhren von i Stunde.
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Das Fortschaltwer'k F" steuert über ein (nicht gezeigtes) Untersetzungsgetriebe
die Welle des Minutenkontaktarmes Min, diese mit Untersetzung von i :2q.
die Welle des Stundenkontaktarmes Std
und dieser mit Untersetzung i : 7 den
Tageskontaktarm Tg. Durch die Kontaktarme werden die drei Polleitungen p über .die
zugehörigen Kontaktsätze sprungweise minutlich, stündlich bzw. täglich mit den Anschlüssen
m, s, t verbunden, welche zur Erfüllung der Schaltaufgaben der Einrichtung
dienen. Der Stundenkontaktarm Std ist mit einer Nockens cheibe No verbunden,
an deren Umfang eine Schaltstange St läuft, die einen Bereichschalter Ber für die
Wahl von Vor- oder Nachmittag auf den Leitungen b steuert und an der Kontaktuhr
Uk den Tages- oder Nachtbereich sichtbar macht, z. B. durch eine Schauscheibe Ss.
Mit dem gleichen Erfolge könnte auch das Zifferblatt von i bis r2 auf 13 bis 2q.
umgeschaltet werden od. 4-l. Schließlich liegen in den Bahnen des Stunden- und Minutenkontaktarmes
Nullstellungskontakte Os und Oin, die bei gleichzeitiger Betätigung, d. h. um Mitternacht
über die Leitung o irgendwelche Tagesumschaltungen bewirken können.
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Zum Antrieb der Kontaktuhr werden die Stellungen des Kontaktarmes
Min mechanisch auf das
Minutenrad bzw. den Minutenzeiger
der Uhr übertragen, und dieser treibt dann über das übliche Zahnradgetriebe den
Stundenzeiger. So haben Meßuhr und Kontaktuhr bei Synchronlauf keine größere Differenz,
als dem Schaltschritt (z. B. i Minute) entspricht.
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Der Wochentag wird von dem Kontaktarm Tg sprungweise auf den Tageszeiger
der Kontaktuhr übertragen und hier zur Anzeige gebracht.
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Folgende Ausgestaltungsmöglichkeiten können von Fall zu Fall von Vorteil
sein. Damit man den Synchrongang der Meß- und Kontaktuhr besser übersehen kann,
empfiehlt es sich, beide räumlich zu vereinigen. Das kann z. B. in der Weise geschehen,
daß bestimmungsgleiche Zeiger (z. B. die Minutenzeiger) koaxial laufen. Es ist dann
aber vorteilhaft, sie z. B. durch Form- oder Farbgebung ausreichend unterschiedlich
zu machen.
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Die Uhren können auch mit zusätzlichen Kontaktmitteln versehen sein,
wie sie bei Schaltuhren üblich sind. Zum Beispiel kann die Meßuhr mit Schlagwerkkontakt
versehen sein und die Kontaktuhr mit Verstellmitteln an einer 2q.-Stunden-Scheibe
für verhältnismäßig wenig der Verstellung unterworfene Schaltungen (Leitung z gestrichelt
angedeutet).
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Das Beispiel unterscheidet nach Minuten, Stunden und Tagen. Oft ist
es völlig ausreichend, als Schaltschritt 5 Minuten festzulegen. Statt sechzig Kontakten
in der Minutenbahn hat man dann nur zwölf. Der Schaltschritt ist hierbei zwar erheblich
größer, aber es werden Kontaktmittel eingespart, was sich besonders günstig bei
den anzuschließenden Zeitwählern bemerkbar macht, da diese dann in der Minutenbahn
auch nur zwölf Leitungen zu haben brauchen. Für Kurzzeitschaltungen (z. B. für Reklameschalter)
kommen auch kleinere Schaltschritte in Frage, während für besondere Programmschaltungen,
z. B. nach einem Kalender, auch sehr große Schaltschritte erwünscht sein können.
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Wird bei der bekannten Auftrennung einer Zeitschalteinriehtung in
Schaltuhr und Schaltwerk die beschriebene Einrichtung als Schaltuhr verwendet, so
dient Um der laufenden Zeitmessung, und F" steuert .das Schaltwerk (für größere
Leistungen im: einfachsten Falle ein Schaltrelais) oder schaltet kleine Leistungen,
z. B. also Steuerleitungen, Relaiserregung od. dgl., selbst.
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Bei vollautomatischem offenbart sich ein großer Vorteil der neuen
Erfindung: Die Kontaktuhr ist ein speicherndes Zwischenwerk. Während die Meßuhr
immer weiterläuft, bleibt die Kontaktuhr bei Ausfall der Speisespannung, insbesondere
also der Netzspannung stehen. Schaltungen, die während der Zeit des Spannungsausfalles
hätten erfolgen müssen, können nicht verlorengehen. Bei Spannungswiederkehr läßt
das Vergleichswerk in Verbindung mit dem: Fortschaltwerk sofort alle fällig gewesenen
Schaltungen beschleunigt ablaufen. Sie bleiben stehen, sobald Meßuhr und Kontaktuhr
übereinstimmen. Oft ist es zweckmäßig, während der Nachlaufzeit durch geeignete
Mittel die Schaltstromkreise (Nutzstromkreise) zu unterbrechen und erst in diesem
Augenblick durchzuschalten. Da der Nachlauf verhältnismäßig schnell vor sich geht,
erreicht man, also, daß gleich nach Spannungswiederkehr die angeschlossenen Stromverbraucher
so eingeschaltet werden, wie es für die tatsächlich erreichte Zeit vorgesehen ist.
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Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung läßt sich auch als Allstromgerät
ausführen. Sorgt man dafür, daß Relais oder Motoren in einem größeren Spannungsbereich
einwandfrei arbeiten, so unterstützt das ganz wesentlich den universellen Charakter
der .beschriebenen Einrichtungen. Für bestimmte Zwecke sind vielfältige Kombinationen
der neuen Erfindung möglich.
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Zweckmäßige Anwendung findet die Erfindung auch bei der Zeitanzeige
in Verkehrsanlagen, insbesondere .bei Bahnen. Vorzugsweise dient hier das entsprechend
vereinfachte Kontaktwerk lediglich zum Antrieb der Kontaktuhr, und als weiteres
Element der Gesamtkombination kommt eine fest einstellbare Zeitschaueinrichtung
hinzu, deren sich ändernde Zeitdifferenz gegenüber der Kontaktuhr von einem zwischen
beiden angeordneten Vergleichswerk an ,einer Schaueinrichtung laufend sichtbar gemacht
wird. Unter Umständen kann noch eine weitere Schaueinrichtung hinzukommen, an der
auch die Zeitdifferenz zwischen der Meßuhr und der Kontaktuhr Iaufend sichtbar gemacht
wird.
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Fig. 3 gibt ein Beispiel für eine solche Anlage. Die Meßuhr
Um steuert über die Vergleichseinrichtung V die Mitlaufuhr (Kontaktuhr) Uk.
U, ist eine Einstellti'hr, die vorzugsweise durch Fernsteuerung auf eine bestimmte
Zeit eingestellt wird, z. B. auf die Abfahrtzeit eines Zuges. Diese Einstelluhr
ist mit der M.itlaufuhr über das Differenzwerk D gekuppelt, das im Prinzip ebenfalls
ein Vergleichswerk ist. Die Ergebnisse der Werke V und D lassen sich auf
die Schaueinrichtungen U" und Ud übertragen, die im Beispielsfalle auch die Form
von Uhren haben.
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Eine Zeitanzeigeanlage nach Fig. 3 arbeitet etwa folgendermaßen: Entsprechend
dem Ablauf der Tageszeit läuft die Meßuhr Um. Die Mitilaufuhr Uk läuft synchron
nach Maßgabe des Schaltschrittes mit, solange die Speisespannung vorhanden isst.
Ud zeigt laufend die kleiner oder größer werdende Differenz zwischen der fortschreitenden
Uhrzeit Um
bzw. Uk und der fest eingestellten Abfahrtzeit Ue. Bei ausbleibender
Speisespannung mißt U" die Zeit der Netzstörung, während Uk und Ud stehenbleiben.
Bei Spannungswiederkehr synchronisiert sich die ganze Anlage selbsttätig: Uk geht
auf :den Stand von U., U,, wird dabei auf Null zurückgestellt, und Ud verstellt
sich auf die wahre Differenz zwischen der Uhrzeit und der Abfahrtzeit des Zuges,
sie kann negativ sein, wenn die Abfahrtzeit bereits überschritten ist. Zeitdifferenzen
vor oder nach einer Einstellzeit lassen sich besonders kenntlich machen, z. B. durch
von der Anlage gesteuerte Lampen.
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Zur Differenzbildung verwendet man zweckmäßigerweise mechanische Einrichtungen,
wie sie
an sich an Rechenmaschinen bekannt sind. Aber auch magnetisch
oder motorisch gesteuerte Schrittschaltwerke (Drehwähler od. dgl.), wie sie bei
Umrechnern der Fernsprechautomatik bekannt sind, lassen sich verwenden. Diese können
mit den Uhren auch unmittelbar vereinigt sein, so daß sie eine einzige Konstruktion
bilden.
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Fi:g. 4 zeigt einen Fahrtrichtungsanzeiger. Eine Säule trägt einen
Lautsprecher L, darüber in Tableauform oder nach links oder rechts ausfahrbar Schilder
mit :den Stationsnamen, z. B. Bielefeld, Hameln, darüber in der Mitte die vorzugsweise
ferngesteuerte Synchronuhr (bzw. Kontaktuhr) Uh und rechts und links. davon die
Einstelluhren für die Abfahrtzeit U, und die Anzeigeuhren Ud für die Differenzzeiten,
die sinngemäß unmittelbar über den Stationsnamen angeordnet sind. Im Beispiel werden
nur Differenzzeiten bis zu 6o Minuten angezeigt. Für die Differenz Null, d. h. wenn
die Abfahrt erfolgen soll, möge durch Kontaktgabe ein Vorsignal ATl durch dauerndes
oder blinkendes Aufleuchten einer Lampe gegeben werden. Die Inschrift LEMGO ist
ein. Stationsname aus. Leuchtröhren.
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Als Kontaktuhr Uk (vgl. Fig. i) kann jede der im Beispiel angeführten
Uhren ausgebildet sein je nachdem, was man für Schaltungen ausführen will. In Verbindung
mit anderen Einrichtungen (vgl. auch die Geräte nach dem Aufsatz »Erhöhung der Sicherheit
im Betriebe durch Anwendung von Odia-Vielfachschaltern« in der Zeitschrift »Die
Technik« 1946, S.2Io) kann man sehr weitgehende automatische Betriebsüberwachungen
durchführen. Das gilt ganz allgemein. Bei Verkehrsbetrieben als besonderes Beispiel
lassen sich Schaltungen durchführen, die automatisch zu vorher festgelegten wählbaren
Verkehrszeiten, wie Abfahrtzeiten, oder in gewissen wählbaren Zeitabständen vor
oder nach solchen Zeiten durchgeführt werden sollen. Erfindungsgemäße Zeitanzeigeanlagen
bieten also den großen Vorteil der geradezu vollkommenen Variationsmöglichkeit in
den Programmeinstellungen. Das gilt auch dann, wenn diese Anlagen nur zu Schaltzwecken
oder nur in ganz beschränktem Maße zur Anzeige von Zeiten verwendet werden sollen.
Wegen der automatischen Differenzbildung haben sie mit Anlagen nach dem Stande der
Technik, bei denen bestimmte Zeiten vorher oder nachher uhrzeitmäßig mechanisch
festgelegt sind, nichts zu tun.
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Erfindungsgemäße Zeitanzeigeanlagenoder Fahrtrichtungsanzeiger können
mittels eines automatischen Fahrplanes ferngesteuert werden. Hierzu lassen sich
Einrichtungen verwenden, bei denen sogenannte Profilskalen (Trommeln, Ringe od.
dgl.) um gemeinsame kollektorartige Leiterträger drehbar sind. Es ist von Vorteil,
einen solchen Fahrplan so aufzustellen, .daß er auch vom Publikum eingesehen werden
kann. Ein Fahrtrichtungsanzeiger nach Fig. 4 hiermit vereinigt bietet dem Reisenden
sehr viele Vorteile, insbesondere den, daß er an einer Stelle des Bahnsteiges so
ziemlich alles erfahren kann, was er für die Reise wissen will. Sowohl für die Reisenden
wie für das Zugpersonal bietet sich bei der Einfahrt in einen Bahnhof der große
Vorteil, daß sofort die zur Verfügung stehende Aufenthaltszeit, wie auch eine eventuelle
Verspätung erkenntlich ist.
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Mit Diagrammvielfachschaltern können nun Bahnhofsbeleuchtungen, Stationsnamen
usw. sowohl zu bestimmten Uhrzeiten ein- und ausgeschaltet werden als auch zu bestimmten
Zeiten vor oder nach (auch planwidriger) Ankunft oder Abfahrt eines Zuges. Dadurch
werden elektrische Arbeit gespart und die Anschaffungskosten solcher Schalter und
Anlagen sehr schnell amortisiert. Die Zeitanzeigen lassen sich auch sehr gut mittels
sogenannter Leuchtwechselzahlen bewirken.