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DE1075030B - Einrichtung zur unabhangi gen Steuerung von Geschwindigkeit Fahrtrichtung und Zusatzverbrauchern elektrisch betriebener Modellspielfahr zeuge sowie zur Automatisierung de * Spielbetriebs - Google Patents

Einrichtung zur unabhangi gen Steuerung von Geschwindigkeit Fahrtrichtung und Zusatzverbrauchern elektrisch betriebener Modellspielfahr zeuge sowie zur Automatisierung de * Spielbetriebs

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Publication number
DE1075030B
DE1075030B DENDAT1075030D DE1075030DA DE1075030B DE 1075030 B DE1075030 B DE 1075030B DE NDAT1075030 D DENDAT1075030 D DE NDAT1075030D DE 1075030D A DE1075030D A DE 1075030DA DE 1075030 B DE1075030 B DE 1075030B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
contactor
control
pulse
frequency
model toy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DENDAT1075030D
Other languages
English (en)
Inventor
Phys Gerhard Conzelmann Unteraichen bei Leinfelden Dipl (Wurtt)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Publication date
Publication of DE1075030B publication Critical patent/DE1075030B/de
Pending legal-status Critical Current

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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63HTOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H19/00Model railways
    • A63H19/24Electric toy railways; Systems therefor

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  • Toys (AREA)

Description

  • Einrichtung zur unabhängigen Steuerung von Geschwindigkeit, Fahrtrichtung und Zusatzverbrauchern elektrisch betriebener Modellspielfahrzeuge sowie zur Automatisierung des Spielbetriebs Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur gleichzeitigen, voneinander unabhängigen Steuerung elektrisch betriebener Modellspielfahrzeuge durch tonfrequente, der Betriebsspannung überlagerte Steuerströme, die auf Schalteinrichtungen einwirken, welche Drehzahl und Drehrichtung der Antriebsmotoren beeinflussen, sowie zur voneinander unabhängigen Steuerung von einem oder mehreren Zusatzverbrauchern auf jedem Modellspielfahrzeug.
  • Bei den bisher bekanntgewordenen Einrichtungen dieser Art werden der Betriebsspannung mittels einer Trägerfrequenzsteuereinrichtüng willkürlich auslösbare, ton- oder hochfrequente Steuerströme überlagert, welche auf selektive Empfangsschalteinrichtungen einwirken, die einen Kontakt schließen; solange der ton-oder hochfrequente Steuerstrom andauert. Die Drehzahl der Antriebsmotoren wird dabei über Vorwiderstände od. dg1. stufenweise durch Schrittschaltwerke verändert, welche sich durch je einen Steuerbefehl um einen Schritt weiterschalten lassen. Die Änderung der Drehrichtung wird entweder mit demselben Schrittschaltwerk oder aber mittels eines auf eine andere Frequenz abgestimmten Umschalters bewirkt. Zusatzverbraucher, wie Pfeifen, automatische Kupplungen, Lichtschalter od. dgl., werden durch besondere Schalteinrichtungen, die auf andere Frequenzen abgestimmt sind, betätigt.
  • Die selektiven Empfangsschalteinrichtungen bestehen dabei meist aus Reihenresonanzkreisen in Verbindung mit elektromechanischen Kontaktgebern. Liegen die Steuerfrequenzen im hochfrequenten Gebiet, so sind die elektromechanischen Kontaktgeber sehr empfindliche Relais, welche über eine Ein- oder Vollweggleichrichterschaltung an die Resonanzkreise angeschlossen sind, während bei Steuerfrequenzen im tonfrequenten Gebiet die Kontaktgeber auch direkt durch das Magnetfeld der Spule des Resonanzkreises betätigt werden.
  • Bei diesen Einrichtungen muß demnach jeder Steuerfunktion eine besondere Trägerfrequenz zugeordnet werden. Da meist nur ein Trägerfrequenzgenerator vorgesehen ist, dessen Frequenz umgeschaltet wird, lassen sich die verschiedenen Steuerfunktionen nur nacheinander auslösen, was aber bei größeren Anlagen mit mehreren Modellspielfahrzeugen die Bedienung erschwert, zumal die genaue Stellung des Schrittschaltwerks für die Drehzahlregelung des Antriebsmotors meist unbekannt sein wird und die Drehzahl nur grobstufig veränderbar ist.
  • Nachteilig ist ferner, daß die Antriebsmotoren bei einer Drehzahländerung mittels Vorwiderständen nur ein geringes Anlaufdrehmoment aufweisen. Hierdurch kann es z. B. vorkommen, daß ein Modellspielfahrzeug, das bei a11 diesen Einrichtungen auf einer Blockstrecke bekanntlich nur durch Abschalten der Betriebsspannung angehalten werden kann, nach dem Wiedereinschalten der Betriebsspannung nicht mehr anfährt.
  • Auch fertigungstechnisch ergeben sich weitere Nachteile. So müssen nicht nur die abgestimmten Empfangsschalteinrichtungen, sondern auch die komplizierten Schrittschaltwerke zusammen mit den erforderlichen Vorwiderständen auf den kleinen Fahrzeugen untergebracht werden, wozu umfangreiche Verdrahtungsarbeiten erforderlich sind. Außerdem muß die in den Vorwiderständen erzeugte Wärme abgeführt werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist eine Einrichtung, welche die genannten Nachteile weitgehend vermeidet und darüber hinaus auch eine Automatisierung des _Spielbetriebs erlaubt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der konstanten Betriebswechselspannung der Anlage periodisch modulierte, und zwar entweder in Form einer Pulsdauer- oder in Form einer Pulsphasenmodulation modulierte, tonfrequegte Steuerströme überlagert werden, die bei jedem der für den Antrieb bestimmten Nurgleichstrommotoren sowohl die Drehzahl stetig oder in Stufen als auch die Drehrichtung unabhängig voneinander mittels abgestimmter elektromechanischer oder elektronischer Kontaktgebereinrichtungen steuern.
  • Besitzen die Modellspielfahrzeuge keine Nurgleichstrommotoren oder steht keine Wechselspannung zur Verfügung, so werden der konstanten Betriebsgleich-oder Wechselspannung der Anlage pulsdauerrnodulierte, tonfrequente Steuerströme überlagert, von denen jeweils zwei Trägerfrequenzen für die Bestimmung der Drehrichtung eines Antriebsmotors vorgesehen sind und die durch Veränderung des Tastverhältnisses die Drehzahl jedes Motors stetig oder in Stufen mittels elektromechanischer oder elektronischer Kontaktgebereinrichtungen steuern.
  • Zum unabhängigen Steuern von einem oder mehreren Zusatzverbrauchern auf jedem Modellspielfahrzeug werden in die pulsmodulierten Trägerfrequenzgeneratoren Störungen des normalen Modulationsablaufs eingetastet, auf welche die Zusatzverbraucher selbst bzw. diesen vorgeschaltete selektive Schalteinrichtungen ansprechen.
  • Die einzelnen, unter sich verschiedenen Trägerfrequenzen liegen im Bereich von etwa 5 bis 50 kHz und werden hier zur Unterscheidung von der Betriebsströmfrequenz, die im allgemeinen bei 50 Hz liegt, als tonfrequente Trägerfrequenzen bezeichnet.
  • Unter Pulsdauermodulation der Trägerfrequenz ist hier zunächst ganz allgemein ihre Modulation durch ein Tastverhältnis, d. h. durch das Verhältnis von Impulsdauer t zu Periodendauer T, zu verstehen. Dabei kann die Periodendauer T beliebig gewählt werden, mit der Einschränkung, daß der Reziprokwert 1IT in ausreichendem Abstand unter der Trägerfrequenz liegt. Bei der oben an erster Stelle genannten erfindungsgemäßen Einrichtung mit Nurgleichstromantriebsmotoren ist die Periodendauer T gleich der Periodendauer des Betriebswechselstroms, d. h. im allgemeinen 20 ursec.
  • Unter Pulsphasenmodulation der Trägerfrequenz ist hier ihre Modulation durch den Zeitpunkt des Auftretens eines kurzen Impulses innerhalb der Dauer einer Periode des Betriebswechselstroms zu verstehen, wobei die Impulsdauer beispielsweise weniger als 10 % der Periodendauer des Betriebswechselstroms, also weniger als 2 ursec, beträgt.
  • Unter Kontaktzeitgrad eines Kontaktgebers ist hier das Verhältnis von Schließdauer tx des Kontakts zu Periodendauer T der Impulsfolge zu verstehen.
  • Als Nurgleichstrommotoren werden hier Elektromotoren bezeichnet, die im Gegensatz zu Universalmotoren nur mit Gleichstrom laufen, bei Speisung mit Wechselstrom aber abgebremst werden.
  • Bei der Einrichtung nach der Erfindung kann sich ein Antriebsmötor nur dann drehen, wenn Betriebsspannung und Steuerstrom gleichzeitig vorhanden sind. Dies bringt eine ganze Reihe von Vorteilen mit sich, welche den Nachteil, daß für jedes unabhängig zu steuernde Modellspielfahrzeug ein impulsmodulierter Trägerfrequenzgenerator aufgewendet werden muß, bei weitem überwiegt, zumal heute elektronische Einrichtungen durch Verwenden gedruckter Schaltungen verhältnismäßig billig hergestellt werden können.
  • Dadurch, daß jedes Modellspielfahrzeug einen eigenen Fahrtregler besitzt, an dessen Stellung Fahrtrichtung und Geschwindigkeit sofort zu erkennen ist, wird auch bei großen Anlagen mit vielen Modellspielfahrzeugen eine einfache Bedienung erreicht. Auf einer Blockstrecke können die Modellspielfahrzeuge allein durch Unterbrechen des Steuerstroms mittels einer Siebschaltung angehalten werden, wobei sich durch den Aufbau der Siebschaltung erreichen läßt, daß die Blockstrecke nur für eines oder mehrere Modellspielfahrzeuge wirksam wird. Der Spielbetrieb läßt sich ferner dadurch automatisieren, daß die Siebschaltungen mit elektromechanischen oder elektronischen Kontaktgebern verbunden werden, welche dann eine Steuerfunktion, wie Stellen einer Weiche, eines Signals od. dgl., bewirken, sobald der Steuerstrom eines Spielfahrzeugs durch die Siebschaltung fließt, wobei bei einer Anzahl von n verschiedenen Trägerfrequenzen auch bis zu n voneinander unabhängige Steuerfunktionen ausgelöst werden können.
  • Die den Antriebsmotoren vorgeschalteten Kontaktgeberschalteinrichtungen arbeiten durch Verändern des Kontaktzeitgrades als Spannungsregler und nicht wie Vorwiderstände als Stromregler, so daß die Antriebsmotoren ein hohes Anlaufdrehmoment aufweisen. Sie unterscheiden sich von den seither bekannten selektiven Schalteinrichtungen durch das dynamische Verhalten des mechanischen Kontaktgeberteils, der, um eine Halbperiode des Betriebswechselstroms mit einer nutzbaren Dauer von weniger als 10 ursec zu unterteilen, den Kontakt innerhalb einer Zeit von etwa 1 ursec und darunter schließen bzw. wieder öffnen muß. Für diese Kontaktgeberschalteinrichtungen gibt es äußerst einfache, zuverlässige Lösungen, welche nur einen Einbauraum von wenigen em3 erfordern und leicht herzustellen sind.
  • Weitere Merkmale der Erfindung sind in der Beschreibung unter Bezugnahme auf die gezeichneten Ausführungsbeispiele näher erläutert sowie in den Ansprüchen enthalten.
  • Fig. 1 zeigt ein Übersichtsschaltbild einer vereinfachten Gesamtanlage mit zwei Modellspielfahrzeugen und einer Blockstrecke; Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Schaltung einer auf eine bestimmte Trägerfrequenz abgestimmten Kontaktgeberschalteinrichtung; Fig. 3 a zeigt die Zusammenschaltung einer auf eine bestimmte Trägerfrequenz abgestimmten Kontaktgeberschalteinrichtung mit einem Nurgleichstrommotor; Fig. 3 b zeigt zwei positive Halbwellen der Betriebswechselspannung mit verschiedener Pulsdauermodulation der Trägerfrequenz für niedrige und hohe Drehzahl des Antriebsmotors; Fig.4a zeigt eine besonders zweckmäßige Schaltverbindung einer Kontaktgeberschalteinrichtung mit einem Nurgleichströmmotor für Pulsphasenmodulation der Trägerfrequenz; Fig. 4b zeigt zwei positive Halbwellen der Betriebswechselspannung mit verschiedener Pulsphasenmodulation der Trägerfrequenz für niedrige und hohe Drehzahl des Antriebsmotors; Fig. 5 a zeigt die Zusammenschaltung von zwei Kontaktgeberschalteinrichtungen und einen Universalantriebsmotor mit zwei Feldwicklungen; Fig. 5 b zeigt die zugehörige Betriebsgleichspannung mit der pulsdanermodulierten Trägerfrequenz; Fig.6 stellt die zur Betätigung eines Zusatzverbrauchers eingetastete Störung in Form einer erhöhten Impulsamplitude dar; Fig.7 zeigt ein Beispiel für die Resonanzkurven zweier Kontaktgeberschalteinrichtungen, von denen eine dem Antriebsmotor und die andere dem Zusatzverbraucher vorgeschaltet ist für den Fall, daß die Modulationsstörung aus einer Veränderung der Trägerfrequenz besteht; Fig. 8 zeigt zwei Impulsfolgen mit einer durch periodisches Austasten von Impulsen erzeugten Modulationsstörung und die so gewonnene Störfrequenz in Form des Schwingungsverlaufs einer auf die Störfrequenz abgestimmten, mechanisch schwingenden Zunge; Fig.9 gibt eine Modulationsstörung durch einen Dauerstrichimpuls wieder; Fig. 10 zeigt eine besonders zweckmäßige Schaltung zum Betätigen - eines Zusatzverbrauchers durch eine Modulationsstörung mittels eines Dauerstrichimpulses für ein Modellspielfahrzeug mit einem Nurgleichstrommotor; Fig. 11 zeigt einen Blockstreckenschalter mit einer Drossel als Siebschaltung zur Unterdrückung aller Steuerströme; Fig. 12 stellt einen Blockstreckenschalter mit einer Siebschaltung dar, welche nur den Steuerstrom eines oder mehrerer Modellspielfahrzeuge unterbricht; Fig. 13 gibt einen Blockstreckenschalter mit einer Siebschaltung in Verbindung mit elektromechanischen Kontaktgebern zur Automatisierung des Spielbetriebs wieder; Fig. 14 zeigt eine Modellspielanlage für Wechselspannung mit pulsphasenmodulierten Trägerfrequenzgeneratoren und einem Modellspielfahrzeug mit einem Nurgleichstrommotor und zwei Zusatzverbrauchern, einer automatischen Kupplung, die durch eine Modulationsstörung mittels eines Dauerstrichimpulses und einer Pfeife, die mittels Frequenzverstimmung gesteuert wird.
  • In Fig. 1 ist Sv die aus dem Wechsel- oder Gleichstromnetz gespeiste Stromversorgung, welche die für die Trägerfrequenzsteuereinrichtungen Tel bis Ten erforderlichen Spannungen sowie die Betriebsspannung für die Anlage liefert. Eine Trägerfrequenzsteuereinrichtung besteht aus der Modulationsstufe Mo mit den Schaltmitteln des Fahrtreglers Fn und denen der Schalter 7-s1, Zs2 zum Eintasten von Modulationsstörungen für die unabhängige Steuerung von zwei Zusatzverbrauchern auf jedem Modellspielfahrzeug sowie dem Trägerfrequenzgenerator T f. Die in den Trägerfrequenzgeneratoren erzeugten impulsmodulierten Steuerspannungen Usl bis Usn werden der Betriebsspannung Ub -J- beispielsweise durch Reihenspeisung - überlagert und Betriebs- und Steuerspannungsgemisch auf die stromführenden Schienen der Gleisanlage G gegeben, auf welcher zwei Fahrzeuge Fzl und Fz2 eingezeichnet sind. Diese entnehmen über die Stromabnehmer S1, S2 die Betriebsspannung für den Antriebsmotor und die Zusatzverbraucher sowie den Steuerstrom, wobei durch den Begriff des Steuerstroms bereits ausgedrückt werden soll, daß nur diejenige Steuerspannung einen Strom durch die selektive Kontaktgeberschalteinrichtung Se liefert, deren Frequenz mit der Resonanzfrequenz der Kontaktgeberschalteinrichtung übereinstimmt. Die Kontaktgeberschalteinrichtung steuert mit ihren Kontaktgebern den Antriebsmotor A sowie die Zusatzverbraucher Z I, Z2. Das Fahrzeug Fz 2 ist gerade mittels des Aufenthaltsschalters As in einem Bahnhof mit dem isolierten Schienenstück S3 festgehalten, sein Steuerstrom wird durch die Siebschaltung Sb unterbrochen, welche durch einen ihrer Kontaktgeber die Bahnhofbeleuchtung B während des Aufenthalts einschaltet.
  • Zur weiteren Erläuterung sei zunächst die selektive Kontaktgeberschalteinrichtung nach Fig. 2 besprochen. Die Spule L, welche mit dem Kontaktgeber K zusammen ein Relais bildet, ist mit dem Kondensator C in bekannter Weise zu einem Reihenresonanzkreis zusammengeschaltet. Während der Dauer eines Steuerimpulses mit der durch die Induktivität der Spule L und der Kapazität des Kondensators C gegebenen Frequenz fließt im Resonanzkreis ein kräftiger Strom, der in der Spule ein Magnetfeld erzeugt, das den Kontakt K geschlossen hält.
  • Durch die Steuerimpulse wird der Kontaktgeber periodisch geschlossen und wieder geöffnet. Liegt nun der Kontaktgeber zwischen einer Spannungsquelle und einem Verbraucher, ist er also dem Verbraucher in bezug auf den Betriebsstrom vorgeschaltet, so ist die am Verbraucher liegende Spannung gegeben durch die Spannung der Quelle mal dem Kontaktzeitgrad des Kontaktgebers. Die großen Forderungen an das dynamische Verhalten lassen sich durch Herstellen des Kontaktgebers aus einem magnetischen Material mit hoher Sättigungsinduktion und kleiner Koerzitivkraft erfüllen. Die tiefstmögliche Trägerfrequenz sowie der zur unabhängigen Steuerung erforderliche Mindestabstand zweier benachbarter Frequenzen wird hauptsächlich durch das Fourierspektrum des modulierten Trägerfrequenzgemisches bestimmt. Die obere Frequenzgrenze, bis zu welcher die Kontaktgeberschalteinrichtung nach Fig. 2 verwendet werden kann, liegt in der Nähe von 50 kHz.
  • Der elektromechanische Kontaktgeber kann aber auch durch elektronische Kontaktgeber, wie gesteuerte Stromrichterröhren, gesteuerte Halbleiterelemente od. dgl., ersetzt werden.
  • Wie die Kontaktgeberschalteinrichtungen mit dem Antriebsmotor bei Pulsdauer- oder Pulsphasenmodulation zusammenarbeiten, sei im folgenden an Hand von Fig. 3 bis Fig. 5 erläutert.
  • In Fig. 3 a ist R der Anker und P das permanentmagnetische Feld eines Nurgleichstrommotors, der mit einer Kontaktgeberschalteinrichtung nach Fig.2 zusammengeschaltet ist und aus einer Wechselspannungsquelle betrieben wird. In diesem Ausführungsbeispiel wirkt der Kontaktgeber als Stromrichter. Die Impulsfolge der Trägerfrequenz ist, wie Fig. 3 b zeigt, synchron zur Betriebswechselspannung Ub. Die Impulsdauer ist zwischen den Zeiten t, und t2 verdänderbar, Mit länger werdendem Impuls wird der Kontaktzeitgrad und damit die mittlere, am Motor liegende Spannung größer. Die Stromrichtung im Anker des Nurgleichstrommotors und damit die Drehrichtung wird durch Verlegen der Impulse in die negative Halbwelle der Betriebswechselspannung, also durch eine Phasenverschiebung der Impulse um 1$0°, umgekehrt.
  • Eine ähnliche, aber wesentlich vorteilhaftere Schaltung zeigt Fig.4a: Der Anker des Nurgleichstrommotors liegt hier in Reihe mit der Spule des Kontaktgebers. Der Widerstand c dient zur Funkenlöschung; er besteht aus einem Ohmschen Widerstand, kann aber auch aus einem Kondensator oder aus der Reihenschaltung eines Kondensators mit einem Ohmschen Widerstand bestehen. Da bei dieser Anordnung der Kontaktgeber ähnlich wie ein Selbsthalterelais gestaltet ist, genügt es, den Kontakt mit einem im Verhältnis zur halben Periodendauer kurzen Impuls zu schließen, da der einmal geschlossene Kontakt durch den dann einsetzenden Betriebsstrom festgehalten wird. Die Funktion der Anordnung ist folgende: Der Kontaktgeber sei zunächst offen und der Antriebsmotor stromlos. Durch einen tonfrequenten Steuerimpuls wird der Kontaktgeber K geschlossen und damit der Motoranker R über die Spule L des Resonanzkreises mit der Betriebsspannungsquelle, dargestellt durch die beiden Stromabnehmer S 1, S2, verbunden. Da jetzt R und c parallel zum Kondensator C des Resonanzkreises liegen, wird der Resonanzkreis stark bedämpft und das tonfrequente Magnetfeld der Spule abgebaut. Der aber nun von S 1 durch L, K und R nach S2 fließende Betriebsstrom baut in der Spule jedoch praktisch sofort ein neues Magnetfeld auf, das den Kontaktgeber weiterhin geschlossen hält. Die Zeitspanne zwischen dem Magnetfeld des Steuer-und des Betriebsstromes wird durch die Masseträgheit des Kontaktgebers überbrückt. Dieser bleibt nun so lange geschlossen, bis der Betriebsstrom ungefähr durch Null geht, dann fällt er ab, und der Vorgang kann in der nächsten Periode wieder von neuem beginnen. In Fig.4b sind dazu die pulsphasenmodulierten Impulse in ihrer Phasenlage zur Betriebswechselspannung für minimalen Kontaktzeitgrad (Lage der Impulse ungefähr bei b l) und für maximalen Kontaktzeitgrad (ungefähre Lage bei b2) dargestellt. Ist Ui die im Motoranker induzierte Gegenspannung, so geht der Betriebsstrom an der Stelle Ub=Ui durch Null, an der auch der Kontaktgeber öffnen wird. Der Kontaktzeitgrad, welcher stets kleiner als 0,5 ist, wird also durch die Phasenlage der Impulse zur Betriebswechselspannung bestimmt. Um die Drehrichtung zu ändern, werden die Impulse in die negative Halbwelle gelegt, also in der Phase um 180° verschoben. Der Betriebsstrom fließt dann von S2 durch R, K, I_ nach S 1, also in umgekehrter Richtung.
  • Die Kontaktgeberschalteinrichtung nach dieser Anordnung besitzt trotz der hohen Schalthäufigkeit von 0,18 Millionen Schaltungen je Betriebsstunde -eine große Lebensdauer, da der Kontaktgeber im Augenblick des Schließens und öffnens nahezu stromlos ist und deshalb absolut funkenfrei schaltet.
  • Eine Schaltung für beliebige Betriebsspannungsart zeigt Fig.5. Die Drehrichtung des Universalmotors mit dem Anker R und den beiden Feldwicklungen F 1 und F2 wird in bekannter Weise durch Umschalten von F1 auf F2 geändert. Hierzu sind die beiden Resonanzkreise C 1, L 1 und C2, L2, welche auf zwei verschiedene Frequenzen abgestimmt sind, vorgesehen. Ihre Kontaktgeber K1, K2 sind mit den Widerstandsanordnungen c1, c2 zur Funkenlöschung überbrückt. Durch pulsdauermodulierte Impulse der einen oder anderen Trägerfrequenz wird entweder K 1 oder K2 betätigt. Während der Dauer eines -Impulses fließt der Betriebsstrom entweder von S 1 durch K l, F1 und R nach S2 oder aber von S1 durch K2, F2 und R nach S2. Der Kontaktzeitgrad ist mittels des Tastverhältnisses der Impulsfolge zwischen Null und Eins veränderbar. Die der Betriebsspannung, in diesem Beispiel eine Gleichspannung, überlagerte impulsförmige Steuerspannung ist in Fig.5b wiedergegeben. Maximale Drehzahl wird hier erreicht, wenn die Impulsdauer t gleich der Periodendauer T gemacht wird, also bei einem Dauerstrichimpuls. Das Tastverhältnis kann dabei durch Verändern der Impulsdauer bei konstanter Periodendauer, durch Verändern der Periodendauer bei konstanter Impulsdauer oder aber durch Verändern von Impuls- und Periodendauer verändert werden.
  • Die unabhängige Steuerung von einem oder mehreren Zusatzverbrauchern auf einem Modellspielfahrzeug wird durch Störungen des normalen Modulationsabläufs erreicht, welche durch zusätzliche Schaltmittel in die impulsmodulierten Trägerfrequenzgeneratoren eingetastet werden. Hierbei sind die verschiedenartigsten Störungen möglich. So kann die Störung aus einer Erhöhung der Amplitude der pulsmodulierten Trägerfrequenz bestehen oder aus einer solchen Änderung der Trägerfrequenz, welche entweder noch keine Änderung von Drehzahl und Drehrichtung bewirkt oder aber den Antriebsmotor stillsetzt. Sie kann aus einer Änderung der Impulsfolgefrequenz oder aus einem Dauerstrichimpuls über eine oder mehrere Pulsperioden bestehen. Ferner kann sie darin bestehen, daß aus der pulsmodulierten Trägerfrequenz periodisch Impulse ausgetastet werden.
  • Besteht die Störung aus einer Erhöhung der Amplitude der pulsmodulierten Trägerfrequenz (Fig. 6), so wird dem Zusatzverbraucher eine Kontaktgeberschalteinrichtung nach Fig.2 vorgeschaltet, welche bei gleicher Resonanzfrequenz auf eine geringere Ansprechempfindlichkeit eingestellt ist als die Kontaktgeberschalteinrichtung für den Antriebsmotor. In einer Anordnung nach Fig. 3 a oder 5 a kann zur Einsparung des zweiten Resonanzkreises die Kontaktgeberschalteinrichtung für den Antriebsmotor mit einem zweiten, unempfindlicheren Kontaktgeber versehen werden.
  • In Fig.7 ist die Amplitude der magnetischen Induktion B im Luftspalt der Kontaktgeber von zwei Kontaktgeberschalteinrichtungen mit beispielsweise unterschiedlicher Dämpfung nach Fig. 2, die gegeneinander verstimmt sind, in Abhängigkeit von der Trägerfrequenz f aufgetragen. Die Ansprechgrenze der Kontaktgeber ist durch die mit e bezeichnete horizontale Linie angedeutet. Der Kontaktgeber des Resonanzkreises mit der Frequenz f 1 steuere den- Antriebsmotor, der des verstimmten Kreises einen Zusatzverbraucher. Die Trägerfrequenz kann zwischen den Frequenzen f 2 und f 3 verstimmt werden, ohne daß der Kontaktgeber für den Antriebsmotor nennenswert beeinflußt wird, da in diesem Bereich die Induktion stets über der Ansprechgrenze liegt. Für den Kontaktgeber des Zusatzverbrauchers liegt die Amplitude von B bei der normalen Trägerfrequenz f 1 jedoch unterhalb der Ansprechgrenze; erst wenn durch die Störung die Trägerfrequenz von f 1 nach f 12 verlegt wird, sprechen beide Kontaktgeber an; der Zusatzverbraucher wird betätigt, während der Antriebsmotor ungestört weiterläuft. Die Anordnung läßt sich durch eine dritte Kontaktgeberschalteinrichtung auf der Seite von f 3 ausweiten, wodurch noch ein zweiter Zusatzverbraucher unabhängig vom ersten betätigt werden kann. Soll der Antriebsmotor während der Verstimmung stehenbleiben, so kann durch eine größere gegenseitige Verstimmung der Resonanzkreise erreicht werden, daß entweder der Antriebsmotor oder ein Zusatzverbraucher gesteuert wird.
  • Werden als Störung aus der periodischen Impulsfolge des pulsmodulierten Steuerstroms periodisch Impulse ausgetastet, so entstehen vom Austastverhältnis abhängige Störfrequenzen, welche die voneinander unabhängige Steuerung von einem oder mehreren Zusatzverbrauchern auf jedem Modellspielfahrzeug ermöglichen. Hierzu werden den Zusatzverbrauchern auf die Störfrequenzen abgestimmte, selektive Kontaktgeberschalteinrichtungen vorgeschaltet. Da die Grundfrequenzen der möglichen Störungen unterhalb der Impulsfolgefrequenz, also meist noch unter 50 Hz liegen, eignen sich dafür besonders mechanische Resonanzsysteme, wie schwingende Zungen od. dgl., welche wie bei den hierauf beruhenden handelsüblichen Resonanzrelais elektromagnetisch erregt werden. Da die Störfrequenzen nicht nur im tonfrequenten Steuerstrom, sondern durch die Kontaktgeberschalteinrichtung des Antriebsmotors in dem durch den Anker R fließenden Betriebsstrom sogar verstärkt enthalten sind, wird die Erregerwicklung des Resonanzrelais zweckmäßig als Stromwicklung mit wenigen Windungen dicken Drahtes ausgeführt und in den Schaltungsanordnungen nach Fig. 3 a, 4 a oder 5 a in Reihe mit dem Anker R des Antriebsmotors geschaltet, wodurch die erforderliche Erregerleistung von der Betriebsstromquelle direkt gedeckt wird und nicht vom zugehörigen Trägerfrequenzgenerator aufgebracht werden muß.
  • In Fig. 8 sind die Steuerstromimpulse Us von zwei Impulsfolgen (1) und (2) vor und während der Störung für eine Kontaktgeberschalteinri.chtung mit Pulsphasenmodulation sowie der Schwingungsverlauf der Zunge eines auf die entstehende Störfrequenz abgestimmten Resonanzrelais über der Zeit aufgetragen. Beträgt die normale I_npulsfolgefrequenz beispielsweise 50 Hz und werden wie bei (1) jeder vierte Impuls oder wie bei (2) jeweils drei aufeinanderfolgende Impulse ausgetastet, so entsteht in beiden Fällen eine Störfrequenz von 12,5 Hz mit ihren Oberschwingungen. Während der ungestörten Impulsfolge schwingt die Zunge unter der Einwirkung der außerhalb ihrer Eigenfrequenz liegenden Zwangskraft mit nur kleiner Amplitude (erstes Drittel der Zeitachse von Fig. 8). Erst wenn durch die Störung ihre Eigenfrequenz erzeugt wird, kann sich die dargestellte kräftige Schwingung ausbilden. Zur Vereinfachung wurde in Fig. 8 der zwischen den beiden Schwingungszuständen liegende Einschwingvorgang nicht mit eingezeichnet. Der schraffierte Schwingungsbereich soll andeuten, ab welcher Schwingungsamplitude der mit der Zunge gekoppelte Kontaktgeber des Resonanzrelais seine Kontakte schließt. Während es für das Resonanzrelais unerheblich ist, ob die Störfrequenz wie bei der Impulsfolge (1) durch Austasten jedes vierten Impulses oder wie bei (2) durch Austasten von je drei aufeinanderfolgenden Impulsen erzeugt wird, erhält der Antriebsmotor im Fall (1) noch 75 %, im Fall (2) dagegen nur noch 25'%. der vor der Störung am Fahrtregler eingestellten Spannung. Hierdurch läßt sich die Drehzahl des Antriebsmotors während der Störung, wenn auch nur in einem vorgegebenen Umfang, beeinflussen.
  • Bei Einrichtungen, welche die Drehzahl der Antriebsmotoren durch Verändern des Tastverhältnisses steuern, werden keine Impulse ausgetastet, sondern einfach die Impulsfolgefrequenz je nach Erfordernis mit oder ohne Veränderung des Tastverhältnisses geändert.
  • Bei der in Fig. 9 dargestellten Modulationsstörung durch einen Dauerstrichimpuls über eine oder mehrere Impulsperioden steigt die mittlere Steuerleistung auf einen durch das reziproke Tastverhältnis gegebenen Wert an. Dem Zusatzverbraucher wird in diesem Fall eine Kontaktgeberschalteinrichtung nach Fig.2 vorgeschaltet, deren Kontaktgeber beispielsweise durch Vergrößern seiner trägen Masse so ausgebildet ist, daß er erst auf die erhöhte Steuerleistung während des Dauerstrichimpulses anspricht.
  • Ohne zusätzlichen Aufwand arbeitet die Anordnung nach Fig. 10. Hier ist der Zusatzverbraucher, dargestellt durch die Magnetspule E, mit dem Anker R des Nurgleichstrommotors in Reihe geschaltet. Während des Dauerstrichimpulses steigt der Kontaktzeitgrad, welcher, wie an Hand von Fig.4a und 4b gezeigt wurde, bei normalem Modulationsablauf stets kleiner als 0,5 ist, auf den Wert Eins an. Dies bedeutet ein Anwachsen des Stroms durch Motoranker und Zusatzverbraucher auf mindestens den doppelten Wert. Da jedoch gleichzeitig der Anker des Nurgleichstrommotors von Wechselstrom durchflossen und abgebremst wird, entfällt die im Anker induzierte Gegenspannung, so daß der Strom noch weit über den doppelten Wert hinaus ansteigt. Auf diese Weise entsteht in der Magnetspule des Zusatzverbrauchers ein Überstromimpuls, dessen Größe eine sichere Funktion gewährleistet. Besteht der Zusatzverbraucher aus einer automatischen Kupplung, einem Lichtschalter od. dgl., so wirkt sich das Abbremsen des Antriebsmotors während der Modulationsstörung im allgemeinen nicht nachteilig auf den Spielbetrieb aus, ist sogar im Falle einer Kupplung als Zusatzverbraucher besonders zweckmäßig für das sogenannte »Abstoßen«.
  • Bei der Zugbeeinflussung über Blockstreckenschalter, Aufenthaltsschalter od. dgl. sowie bei der Automatisierung des Spielbetriebs lassen sich durch besondere Einrichtungen die Vorteile ausnutzen, welche die Steuerung mittels pulsmodulierter tonfrequenter Steuerströme bietet.
  • In Fig. 11 ist Bs ein Blockstreckenschalter, der z. B. durch ein Signal betätigt wird und die Blockstrecke 2 von der Gleisanlage abtrennt. Die Kontakte 5, 6 des Blockstreckenschalters sind durch eine Siebschaltung, wie sie die Drossel D darstellt, überbrückt, welche für die tonfrequenten Steuerströme als Sperre wirkt, nicht aber für die Betriebswechsel- oder Gleichspannung. Die Betriebsspannung steht also für Fahrzeugbeleuchtungen und andere Zusatzverbraucher auch dann zur Verfügung, wenn die Blockstrecke abgeschaltet ist. Die Anordnung von Fig. 11 wirkt auf alle Fahrzeuge gleichermaßen ein. Bei einer größeren Anlage wird es jedoch oft erwünscht sein, daß durch einen Blockstreckenschalter nicht alle Fahrzeuge angehalten werden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Siebschaltung mit Nullstellen des Scheinwiderstands für eine oder mehrere Trägerfrequenzen versehen wird.
  • Eine Möglichkeit hierfür ist in Fig. 12 angegeben. Die Reihenresonanzkreise C21, L21, C22, L22 und C 2 n, L 2 n wirken hier als Leitkreise für die Trägerfrequenzen f 1, f 2 und f n der -Modellspielfahrzeuge Nr. 1, Nr. 2 und Nr. n. Fährt das Fahrzeug Nr. 1 auf die Blockstrecke, so fließt sein Betriebsstrom durch die Drossel D und sein Steuerstrom bei 7 durch den Leitkreis C21, L21 nach 8; es wird also trotz abgeschalteter Blockstrecke weiterfahren. Die Blockstrecke ist damit für dieses Fahrzeug und ebenso für die Fahrzeuge Nr. 2 und Nr. n unwirksam. Lediglich die Fahrzeuge werden angehalten, für die keine Leitkreise eingesetzt sind. Die Siebschaltung läßt sich durch Auswechseln oder Einsetzen weiterer Leitkreise jedem gewünschten Zweck anpassen.
  • Möglichkeiten zur Automatisierung des Spielbetriebs ergeben sich dadurch, daß die Siebschaltungen mit elektromechanischen oder elektronischen Kontaktgebern verbunden werden, wodurch eine Steuertätigkeit ausgelöst wird, sobald ein Modellspielfahrzeug seinen Steuerstrom über die Siebschaltung entnimmt.
  • In Fig. 13 sind C31, L31, K31 und C32, L32, K32 sowie C 3 n, L 3 n, K 3 n mit Kontaktgehern versehene Reihenresonanzkreise, von denen C31, L31 und C32, L32 als Leitkreise wirken, während C 3 n, L 3n ein Reihenresonanzkreis mit einem gegenüber den Leitkreisen durch Vergrößern seines Kennwiderstands erhöhten Resonanzwiderstand ist. Er setzt durch seinen Widerstand den Steuerstrom des Modellspielfahrzeugs Nr. n auf der Blockstrecke so weit herab, daß die Kontaktgeberschalteinrichtung dieses Fahrzeuges nicht mehr anspricht, dafür jedoch sein eigener wesentlich empfindlicherer Kontaktgeber. Die Wirkungsweise dieser Anordnung sei an Hand eines Beispiels erläutert. Der Schalter Bs von Fig. 13 sei der Aufenthaltsschalter eines Kleinbahnhofs. Seine Kontakte 5, 6 sind normalerweise stets geöffnet. Passiert das Modellspielfahrzeug Nr. 1, z. B. ein Güterzug, den Bahnhof, so wird es wegen des eingesetzten Leitkreises durchfahren, gleichzeitig wird der Kontaktgeber K 31 geschlossen, wodurch eine Weiche so gestellt wird, daß der Güterzug auf ein Industriegleis einläuft. Das Modellspielfahrzeug Nr. 2, z. B. ein Schnellzug, wird den Bahnhof ebenfalls passieren und dabei durch den Kontaktgeber K32 die Weiche für seine Fahrtrichtung stellen. Der Personenzug Nr. n wird jedoch im Bahnhof angehalten, sein geschwächter Steuerstrom wird dabei mittels des Kontaktgebers K4n die Bahnsteigbeleuchtung einschalten. Schließt der Aufenthaltsschalter nach einiger Zeit, so wird der Personenzug wieder weiterfahren und die Bahnsteigbeleuchtung ausgeschaltet.
  • Die Anordnung nach Fig. 13 kann auch an jeder beliebigen Stelle der Anlage eingesetzt und zur Automatisierung des Spielbetriebs herangezogen werden, sofern für jedes Modellspielfahrzeug ein Leitkreis mit oder ohne Kontaktgeber eingesetzt wird. Der Schalter Bs dient dann zum Abschalten der Automatik. Durch gegenseitiges Verschleifen der Kontaktgeber einer oder mehrerer Siebschaltungen lassen sich darüber hinaus auch voneinander abhängige Steuerwirkungen erzielen, insbesondere dann, wenn die Kontaktgeber auch mit Ruhekontakten ausgerüstet sind.
  • Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 14 ist H der Netztransformator zur Stromversorgung von Modellspielanlage und Trägerfrequenzsteuereinrichtungen. Ferner sind Rö 11, Rö 12 und Rö 21, Rö 22 zwei Elektronenröhren mit je zwei Systemen, von denen Rö 11, Rö 12 zusammen mit ihren Schaltelementen in an sich bekannter Schaltung den Pulsmodulator und Trägerfrequenzgenerator der Steuereinrichtung Nr. 1 bilden. Fal, Fa2 sind die als Fahrtregler ausgebildeten Phasenregler zum Verschieben der Phasenlage der tonfrequenten Impulse innerhalb einer Periode der Betriebswechselspannung. Zs1, Zs2 sind zwei Schalter zum Eintasten von Modulationsstörungen in die Steuereinrichtung Nr. 1. G ist wieder die Gleisanlage, auf der sich ein Modellspielfahrzeug mit der Kontaktgeberschaltereinrichtung L 11, C 11, K 11 zur Steuerung des Antriebsmotors mit Anker R und permanentmagnetischem Feld P und des Zusatzverbrauchers Z 1, einer automatischen Kupplung mit der Magnetwicklung E sowie die Kontaktgeberschalteinrichtung L 12, C 12, K 12 zur Steuerung des Zusatzverbrauchers Z 2, einer elektromotorisch angetriebenen Pfeife, befindet. Seine Beleuchtungslämpchen Bf sind über die nicht unbedingt erforderliche Drossel Db angeschlossen, welche zur Entlastung der Trägerfrequenzgeneratoren das Fließen tonfrequenter Steuerströme durch die Lämpchen verhindert.
  • Die Steuereinrichtungen beziehen ihre Anodenspannung aus dem Gleichrichter i mit dem Ladekondensator k und eine negative Spannung zum Sperren ihrer Modulatoren und Trägerfrequenzgeneratoren aus dem Gleichrichter L mit dem Ladekondensator in. Die nicht eingezeichneten Heizfäden ihrer Röhren werden aus dem Netztransformator gespeist.
  • Jeder Fahrtregler besteht aus den hochohmigen Widerstandssegmenten o und p, dem dazwischen isoliert liegenden Segment g und dem Stromabnehmer q. Das Widerstandssegment o ist an die Klemmen 20, 21 und das Widerstandssegment p an die Klemmen 22, 23 eines Phasenschiebers angeschlossen, der mit zwei um 180° phasenverschobenen Spannungen aus dem Netztransformator H gespeist wird und in üblicher Schaltung mit Ohmschen und kapazitiven Widerständen gleich große Ausgangsspannungen gegen das Nullpotential 19 mit den Phasenlagen b l, b 2 und 180° -h b 1, 180° -!- b 2 liefert. Die Schaltung arbeitet folgendermaßen: Die durch den Stromabnehmer q vom Widerstandssegment o des Fahrtreglers Fa 1 abgegriffene, zwischen den Anschlußpunkten 26, 19 stehende Wechselspannung wird in ihrer Phasenlage durch Drehen des Stromabnehmers vom Anschlußpunkt 20 weg in Rchtung zum Anschlußpunkt 21 hin stetig oder stufenweise von der Grenzphasenlage b 1 zur Grenzphasenlage b 2 hin verschoben bzw. durch Abgreifen vom Widerstandssegment p zwischen 180° -I- b 1 und 180° -f- b 2. Die in ihrer Phasenlage verschiebbare Spannung wird nun über den Hochohmwiderstand r auf das Steuergitter 27 des Röhrensystems Rö 11 gegeben. Während der negativen Halbwelle zieht Rö 11 weder Anoden- noch Gitterstrom, sie ist also gesperrt. Während der positiven Halbwelle jedoch ist der Widerstand der Strecke Gitter-Katode klein gegen den Widerstand r, so daß das Gitterpotential 27 etwa Katodenpotential annimmt. Die Röhre zieht während dieser Zeit nahezu konstanten Anodenstrom; sie wirkt als Schalter, der ungefähr in den Nulldurchgängen der vom Fahrtregler gelieferten Wechselspannung schaltet. In ihrer Anodenleitung liegt die Primärseite des Transformators s, die zusammen mit dem Kondensator 7s einen Resonanzkreis bildet. Der Anodenstrom baut in der Induktivität dieses Resonanzkreises ein Magnetfeld auf, das im Augenblick des Übergangs der Röhre Rö 11 vom leitenden in den nichtleitenden Zustand einen sinusförmigen Einschwingvorgang mit positivem Amplitudenanstieg liefert. Der so entstehende positive Impuls mit einer Dauer, welche durch die halbe Periodendauer des Resonanzkreises gegeben ist - wegen der starken Dämpfung des Kreises braucht nur die erste Halbschwingung berücksichtigt zu werden -, wird auf der Sekundärseite von s abgegriffen und als Tastimpuls für den Tonfrequenzgenerator verwendet. Sollen die Tastimpulse unterdrückt werden, so wird dem Steuergitter von Rö 11 durch den Stromabnehmer q und das Segment g das negative Sperrpotential zugeführt.
  • Der Tonfrequenzgenerator wird vom System Rö 12 und dem Transformator v mit dem Kondensator w zusammen als Resonanzkreis in Dreipunktschaltung gebildet. Das Steuergitter von Rö 12 liegt über den Widerstand N, die Sekundärwicklung des Transformators s zum Überlagern der Tastimpulse und den Widerstand y am negativen Sperrpotential 24. Der Generator kann so nur während der Dauer eines positiven Tastimpulses schwingen.
  • Soll als Modulationsstörung zum Betätigen des Zusatzverbrauchers Z 1 ein Dauerstrichimpuls ausgelöst werden, so wird mittels des als Drucktaste ausgebildeten Schalters Zs 1 das Steuergitter von Rö 12 über den Widerstand z und den Schaltkontakt 31 direkt auf das Katodenpotential 19 geschaltet. Ist eine zeitliche Begrenzung des Dauerstrichimpulses erwünscht, so kann in die Verbindungsleitung zwischen die Punkte 29 und 31 ein nicht eingezeichneter Kondensator mit einem parallel geschalteten Hochohmwiderstand geschaltet werden. Die Schwingungen des Generators werden abreißen, sobald der Kondensator durch den Gitterstrom auf eine durch die Schaltung bestimmte Spannung aufgeladen ist; nach dem Öffnen des Schalters Z.s 1 wird der Kondensator durch seinen Parallelwiderstand wieder entladen. Eine weitere Störung zum Betätigen des Zusatzverbrauchers Z2 wird mittels des Schalters Zs2 eingetastet, durch dessen Kontakte 32, 33 der Kondensator x parallel zum Resonanzkreiskondensator w geschaltet und so die Trägerfrequenz ein wenig erniedrigt wird.
  • Die Sekundärwicklung des Resonanzkreistransformators v sowie die Sekundärwicklungen der Resonanzkreistransformatoren weiterer Steuereinrichtungen geben die pulsmodulierten, tonfrequenten Steuerspannungen ab, welche der der Sekundärwicklung h des Netztransformators H entnommenen Betriebsspannung überlagert werden. Um die für die Steuerströme schädliche Streuinduktivität der Wicklung 1a auszuschalten und die Trägerfrequenzströme vom Wechselstromnetz fernzuhalten, ist h mit dem Kondensator n überbrückt, dessen Kapazität hinreichend groß sein soll gegen die Kapazitäten der zu betätigenden Kontaktgeberschalteinrichtungen.
  • Die Ersatzspannungsquelle mit den Klemmen 1, 5, an welche die Gleisanlage G angeschlossen ist, besteht aus der Reihenschaltung der Einzelquellen mit den Quellpunkten 1, 2 (Betriebswechselspannung), 2, 3 (Trägerfrequenzsteuerspannung der Einrichtung Nr.1), 3, 4 (Trägerfrequenzsteuerspannung der Einrichtung Nr. 2), und 4, 5 (Trägerfrequenzsteuerspannungen weiterer Einrichtungen).
  • Das Modellspielfahrzeug ist durch seine beiden Stromabnehmer S1, S2 und die stromführenden Schienen der Gleisanlage an diese Ersatzquelle angeschlossen. Durch die verschiedenen Einrichtungen des Modellspielfahrzeugs fließen folgende von S1, S2 ausgehenden Ströme: 1. der Betriebsstrom für die Fahrzeugbeleuchtung von 6 durch die Glühlämpchen Bf und die Drossel Db, welche für die tonfrequenten Steuerströme als Sperre wirkt, nach 7, 2. der von Steuerimpulsen der Steuereinrichtung Nr.1 hervorgerufene tonfrequente Steuerstrom von 8 durch C 11, L 11 nach 9, 3. bei während der positiven Halbwelle der Betriebsspannung geschlossenem Kontaktgeber K11 ein Betriebsstrom von 10 durch die Magnetwicklung E der automatischen Kupplung Z 1, den Anker R des Nurgleichstrommotors nach 11, gleichzeitig auch von 13 durch den Ohmschen Funkenlöschwiderstand c 1 nach 11, von dort weiter durch den Kontaktgeber K 11 zum Anzapfpunkt 12 der Spule L 11 und den Rest ihrer Wicklung nach 9. Bei Kontaktschluß von K il in der negativen Halbwelle der Betriebswechselspannung fließt dieser Betriebsstrom in umgekehrter Richtung, also von 9 nach 10. Wird durch Betätigen des Schalters Zs 1 der Steuereinrichtung ein Dauerstrichimpuls ausgelöst, so entsteht bei einem auf Eins erhöhten Kontaktzeitgrad ein kräftiger, die Ansprechgrenze des Elektromagneten E überschreitender Wechselstromstoß, durch den die automatische Kupplung betätigt wird.
  • 4. Während Steuerimpulse normaler Trägerfrequenz der Betriebswechselspannung überlagert sind, fließt durch die zweite Kontaktgeberschalteinrichtung von 14 durch C 12, L 12 nach 15 ein geringer Steuerstrom, der erst durch Betätigen des Schalters Zs2 der Steuereinrichtung und die damit verbundene Frequenzänderung so weit vergrößert wird, daß auch der Kontaktgeber K 12 schließt.
  • 5. Während der Schließzeit des Kontaktgebers K12 fließt ein Betriebsstrom von 16 durch den Antriebsmotor der Pfeife Z2 und dem dazu parallel geschalteten Funkenlöschwiderstand c2 nach 17 und von dort weiter durch den Kontaktgeber K 12 nach 18, so daß jetzt die Antriebsmotoren von Modellspielfahrzeug und Pfeife laufen.
  • Ferner fließt noch bei sich drehendem Anker R des Nurgleichstrommotors und geöffnetem Kontaktgeber K 11 ein von der im Anker R induzierten EMK und dem Ohmschen Funkenlöschwiderstand c 1 erzeugter Verluststrom von 11 durch c 1 nach 13, 10, den Elektromagneten .E und durch den Anker R wieder zurück nach 11. Der die Verluste bewirkende Funkenlöschwiderstand ist erforderlich, um eine von der Ankerkommutierung ausgehende Rückwirkung auf die Kontaktgeberschalteinrichtung herabzusetzen. Durch eine Reihenschaltung von kapazitivem und Ohmschem Widerstand zur Funkenlöschung ließen sich die Verluste zwar vermindern, diese Lösung wäre dafür aber voluminöser und kostspieliger.

Claims (21)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zur gleichzeitigen, voneinander unabhängigen Steuerung elektrisch betriebener Modellspielfahrzeuge durch tonfrequente, der Betriebswechselspannung überlagerter Steuerströme, die auf Kontaktgeberschalteinrichtungen einwirken, welche Drehzahl und Drehrichtung der Antriebsmotoren beeinflussen, dadurch gekennzeichnet, daß der konstanten Betriebswechselspannung der Anlage periodisch modulierte, und zwar entweder in Form einer Pulsdauer- oder in Form einer Pulsphasenmodulation modulierte, tonfrequente Steuerströme überlagert werden, die bei jedem der für den Antrieb bestimmten Nurgleichstrommotoren sowohl die Drehzahl stetig oder in Stufen als auch die Drehrichtung unabhängig voneinander mittels abgestimmter elektromechanischer oder elektronischer Kontaktgebereinrichtungen steuern.
  2. 2. Einrichtung zur gleichzeitigen, voneinander unabhängigen Steuerung elektrisch betriebener Modellspielfahrzeuge durch tonfrequente, der Betriebsgleich- oder Wechselspannung überlagerter Steuerströme, die auf Kontaktgeberschalteinrichtungen einwirken, welche Drehzahl und Drehrichtung von jedem der für den Antrieb bestimmten Universalmotoren beeinflussen, dadurch gekennzeichnet, daß der konstanten Betriebsgleich- oder Wechselspannung der Anlage pulsdauermodulierte, tonfrequente Steuerströme überlagert werden, von denen jeweils zwei Trägerfrequenzen für die Bestimmung der Drehrichtung eines Antriebsmotors vorgesehen sind und die durch Veränderung des Tastverhältnisses die Drehzahl jedes Motors stetig oder in Stufen mittels elektromechanischer oder elektronischer Kontaktgeber steuern.
  3. 3. Trägerfrequenzsteuereinrichtung, in welcher der Betriebswechselspannung tonfrequente Steuerströme überlagert werden, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes unabhängig zu steuernde Modellspielfahrzeug ein pulsdauer- oder pulsphasenmodulierter Trägerfrequenzgenerator in Verbindung mit einem Fahrtregler vorhanden ist, dessen Schaltmittel die Phasenlänge des Impulses im Bereich einer halben Periode bzw. die Phasenlage des Impulses im Bereich einer Periode der Betriebswechselspannung verändern.
  4. 4. Selektive, aus einer Siebschaltung, wie einem Resonanzkreis od. dgl., in Verbindung mit einem von diesem Resonanzkreis beeinflußten elektromechanischen oder elektronischen Kontaktgeber bestehende, dem zu beeinflussenden Antriebsmotor vorgeschaltete Kontaktgeberschalteinrichtung, auf welche ein der Betriebswechselspannung überlagerter, tonfrequenter Steuerstrom einwirkt, nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktgeber als Stromrichter wirksam ist, wobei durch Verändern der Phasenlänge oder der Phasenlage des Impulses innerhalb einer halben Periode der Kontaktzeitgrad und damit die Größe und durch die Lage des Impulses innerhalb der positiven oder negativen Halbperiode der Betriebswechselspannung die Richtung der am Antriebsmotor liegenden mittleren Spannung bestimmt wird.
  5. 5. Aus einem Resonanzkreis in Verbindung mit einem von diesem Resonanzkreis beeinflußten elektromechanischen Kontaktgeber bestehende, dem Antriebsmotor vorgeschaltete selektive Kontaktgeberschalteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung (L) des elektromechanischen Kontaktgebers (K) teilweise oder ganz mit dem Anker (R) des Nurgleichstrommotors in Reihe geschaltet ist, wodurch der durch den Steuerstrom geschlossene Kontakt durch den pulsierenden Betriebsstrom des Nurgleichstrommotors bis in die nähere Umgebung des Betriebsstromnulldurchgangs festgehalten wird und erst dann wieder öffnet, wenn der durch ihn fließende Betriebsstrom ganz oder nahezu ganz zu Null geworden ist.
  6. 6. Trägerfrequenzsteuereinrichtung, in welcher der Betriebsgleich- oder Wechselspannung tonfrequente Steuerströme überlagert werden, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes unabhängig zu steuernde Modellspielfahrzeug ein pulsdauermodulierter Trägerfrequenzgenerator in Verbindung mit einem Fahrtregler vorhanden ist, dessen Schaltmittel zur Bestimmung der Drehrichtung den Trägerfrequenzgenerator wahlweise auf eine der beiden vorgesehenen Trägerfrequenzen schalten und zur Einstellung der Drehzahl des Antriebsmotors das Tastverhältnis der Impulsfolge zwischen Null und Eins verändern.
  7. 7. Einrichtung zum unabhängigen Steuern von einem oder mehreren Zusatzverbrauchern, wie automatische Kupplungen, Pfeifen, Lichtschalter od. dgl., auf einem Modellspielfahrzeug mit einem Antriebsmotor, der durch eine Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 oder einem der folgenden Ansprüche gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Zusatzverbraucher in die pulsmodulierten Trägerfrequenzgeneratoren durch zusätzliche Schaltmittel Störungen des normalen Modulationsablaufs eingetastet werden, auf welche die Zusatzverbraucher selbst bzw. diesen vorgeschaltete selektive Schalteinrichtungen ansprechen. ß.
  8. Einrichtung zur unabhängigen Steuerung eines Zusatzverbrauchers auf einem Modellspielfahrzeug mittels einer aus einem Resonanzkreis in Verbindung mit einem von diesem Resonanzkreis beeinflußten elektromechanischen oder elektronischen Kontaktgeber bestehenden selektiven Kontaktgeberschalteinrichtung, welche dem Zusatzverbraucher vorgeschaltet ist, nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Störung aus einer Erhöhung der Amplitude der tonfrequenten Impulse besteht und die Kontaktgeberschalteinrichtung für den Zusatzverbraucher bei gleicher Resonanzfrequenz auf eine geringere Ansprechempfindlichkeit eingestellt ist als die Kontaktgeberschalteinrichtung für den Antriebsmotor.
  9. 9. Einrichtung zur voneinander unabhängigen Steuerung von einem oder zwei Zusatzverbrauchern auf einem Modellspielfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Störung aus einer so geringfügigen Änderung der Trägerfrequenz besteht, daß der auf diese geänderte Trägerfrequenz abgestimmte Zusatzverbraucher ohne Änderung von Drehzahl und Drehrichtung des Antriebsmotors anspricht.
  10. 10. Einrichtung zur voneinander unabhängigen Steuerung von einem oder zwei Zusatzverbrauchern auf einem Modellspielfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, däß die Störung aus einer so erheblichen Änderung der Trägerfrequenz besteht, daß beim Ansprechen des auf diese geänderte Trägerfrequenz abgestimmten Zusatzverbrauchers der Antriebsmotor stillsteht.
  11. 11. Selektive, aus einem Resonanzkreis in Verbindung mit einem von diesem Resonanzkreis beeinflußten elektromechanischen oder elektronischen Kontaktgeber bestehende Kontaktgeberschalteinrichtung, welche dem Zusatzverbraucher vorgeschaltet ist, nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzkreis (L12, C12 in Fig. 14) mit dem Kontaktgeber (K 12) der Kontaktgeberschalteinrichtung für den Zusatzverbraucher (Z 2) gegen den Resonanzkreis (L 11, C 11) mit dem Kontaktgeber (K 11) der Kontaktgeberschalteinrichtung für den Antriebsmotor so weit verstimmt, seine Dämpfung zur Dämpfung des dem Motor zugeordneten Resonanzkreises (L11, C11) so gewählt und sein Kontaktgeber (K12) auf eine solche Ansprechempfindlichkeit eingestellt ist, daß während der Störung entweder beide Kontaktgeberschalteinrichtungen ansprechen oder nur die Kontaktgeberschalteinrichtung für den Zusatzverbraucher anspricht, auf Steuerströme normaler Trägerfrequenz jedoch nur die Kontaktgeberschalteinr ichtung für den Antriebsmotor anspricht.
  12. 12, Einrichtung zur unabhängigen Steuerung von einem oder mehreren Zusatzverbrauchern auf einem Modellspielfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Störung aus der periodischen Impulsfolge des pulsmodulierten Steuerstroms periodisch Impulse ausgetastet werden.
  13. 13. Einrichtung zur unabhängigen Steuerung von einem oder mehreren Zusatzverbrauchern auf einem Modellspielfahrzeug nach Anspruch 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehzahländerung des Antriebsmotors das Tastverhältnis bei konstanter Impulsfolgefrequenz nur über die Impulsdauer geändert wird und die Störung des Modulationsablaufs aus einer Änderung der Impulsfolgefrequenz unter Beibehaltung des Tastverhältnisses besteht.
  14. 14. Durch Ausnutzen der Eigenfrequenz mechanisch schwingungsfähiger Gebilde, wie Zungen od. dgl., in Verbindung mit Kontaktgebern erzielte selektive Kontaktgeberschalteinrichtung, die dem Zusatzverbraucher vorgeschaltet ist, nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Eigenfrequenz des Kontaktgebers mit einer der durch das periodische Austasten von Impulsen des pulsmodulierten Steuerstroms entstehenden Störfrequenzen bzw. mit der geänderten Impulsfolgefrequenz in Resonanz ist.
  15. 15. Einrichtung zur unabhängigen Steuerung eines Zusatzverbrauchers auf einem Modellspielfahrzeug mit einem Nurgleichstrommotor nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Störung aus einem Dauerstrichimpuls besteht, dessen Dauer sich auf eine oder mehrere Modulationsperioden erstreckt.
  16. 16. Selektive, aus einem Resonanzkreis in Verbindung mit einem von dieseln Resonanzkreis beeinflußten elektromechanischen oder elektronischen Kontaktgeber bestehende Kontaktgeberschalteinrichtung auf einem Modellspielfahrzeug, die dem zu steuernden Zusatzverbraucher vorgeschaltet ist, nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Kontaktgeber so ausgebildet ist, daß er erst auf die während des Dauerstrichimpulses auf den Wert des reziproken Tastverhältnisses erhöhte Steuerleistung anspricht.
  17. 17. Schaltanordnung zur Steuerung eines Zusatzverbrauchers auf einem Modellspielfahrzeug nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch die Reihenschaltung des Zusatzverbrauchers, beispielsweise der Spule (E von Fig. 10) eines Elektromagneten mit dem Anker (R) des Nurgleichstrommotors.
  18. 18. Einrichtung zur Zugbeeinflussung auf einem elektrisch getrennten Schienenstück durch Signal-, Blockstrecken-, Aufenthaltsschalter od. dgl. für Anlagen, deren Modellspielfahrzeuge mit einer Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter zur Zugbeeinflussung durch eine Siebschaltung überbrückt ist, welche nur die tonfrequenten Steuerströme, nicht aber die Betriebsspannung unterbricht.
  19. 19. Einrichtung zur Zugbeeinflussung durch Signal-, Blockstrecken-, Aufenthaltsschalter od. dgl. nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine Siebschaltung, welche nur den Steuerstrom eines oder mehrerer Modellspielfahrzeuge unterbricht.
  20. 20. Einrichtung zur Automatisierung des Spielbetriebs auf Anlagen über die Zugbeeinflussung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebschaltung mit elektromechanischen oder elektronischen Kontaktgebern verbunden ist, die eine Steuertätigkeit, wie Stellen einer Weiche, Einschalten einer Bahnhofbeleuchtung od. dgl., bewirken, sobald der Steuerstrom eines Spielfahrzeugs über die Siebschaltung fließt.
  21. 21. Einrichtung zur Automatisierung des Spielbetriebs auf Anlagen, deren Spielfahrzeuge mittels einer Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche gesteuert werden, gekennzeichnet durch Siebschaltungen, die an elektrisch getrennte Schienenstücke so angeschlossen sind, daß beim Befahren eines solchen Schienenstücks durch ein Spielfahrzeug der Steuerstrom des Spielfahrzeugs durch die Siebschaltung fließt und dabei mit der Siebschaltung verbundene elektromechanische oder elektronische Kontaktgeber betätigt, wodurch verschiedene bis zu einer der vorhandenen Trägerfrequenzen entsprechenden Anzahl voneinander unabhängige Steuertätigkeiten, wie Stellen einer Weiche, eines Signals od. dgl., bewirkt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 118 717, 482 295, 810 369; USA.-Patentschriften Nr. 2 521240, 2 526 453, 2622542.
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