DE1115809B

DE1115809B - Lichtelektrisch gesteuerte Schalteinrichtung

Info

Publication number: DE1115809B
Application number: DEG27528A
Authority: DE
Inventors: Hans Raasch; Dipl-Ing Gotthilf Schrenk; Ernst Wiener
Original assignee: P Gossen and Co GmbH
Current assignee: P Gossen and Co GmbH
Priority date: 1959-07-18
Filing date: 1959-07-18
Publication date: 1961-10-26
Also published as: GB939027A; NL120383C; US3054928A; CH396158A; NL253936A

Description

Die im folgenden näher beschriebene Erfindung bezieht sich auf eine Selbsthalteschaltung für eine elektrisch gesteuerte Schalteinrichtung, die in Abhängigkeit von der Stellung eines Meßwerkzeigers über eine lichtelektrische Abtastung Kontakte schließt bzw. öffnet und hierdurch über Folgeglieder bekannter Art entweder Signale auslöst oder selbsttätige Regelungsschritte einleitet. In weiterer Ausgestaltung bezieht sich die Erfindung auf eine selbsttätig arbeitende Umsteuer-Schalteinrichtung.

Ein ausgelöstes Warnsignal kann von Hand nur dann abgestellt werden, wenn die das Signal auslösende Größe wieder ihren Sollwert eingenommen hat. Ist dieses nicht der Fall, so ist die Betätigung des Abstell- oder Rückstelhnittels wirkungslos. Es ist daher beim Erfindungsgegenstand ausgeschlossen, daß durch ein unachtsamerweise vorzeitig abgestelltes Warnsignal ein Normalzustand vorgetäuscht wird.

Die Ausgestaltung als Umsteuer-Schalteinrichtung ermöglicht eine lichtelektrische Pendelregelung einer ao zu regelnden Größe in einstellbarer Toleranzbreite um eine Sollgröße herum. Sowohl die Ausführung als Warn- oder Überwachungseinrichtung als auch die als Umsteuer-Schalteinrichtung zeichnen sich hierbei durch ein Minimum an einfachen und kaum einer Abnutzung unterliegenden Grundbauteilen aus, wobei insbesondere die Umsteuereinrichtung lediglich aus zwei entsprechend zusammengeschalteten Einrichtungen der erstgenannten Art besteht.

Bei der Schalteinrichtung wird als Grundelement in an sich bekannter Weise eine gasgefüllte Schaltröhre verwendet, die sowohl hinsichtlich des Starters als auch der Strecke Anode—Kathode mit Wechselstrom betrieben wird. Das bedeutet, daß die Röhre zündet, wenn der Starter in der für die Anode positiven Halbwelle eine ebenfalls positive ausreichende Spannung führt; die Glimmstrecke erlischt, sobald sich die Anodenspannung dem Nulldurchgang nähert. Eine Neuzündung in der nächsten Periode erfolgt, sobald wiederum die genannten Voraussetzungen erfüllt sind.

Im Starterkreis der Ionenröhre befindet sich der Fotowiderstand in Hell- oder Dunkelschaltung, während im Anodenkreis ein Relais eingeschaltet ist. Erfindungsgemäß wird nun beim Anzug oder Abfall des Relais, sofern dies von einer Widerstandsänderung des Fotowiderstandes bewirkt wird, die Höhe des Starterpotentials beeinflußt und damit die Entscheidung über den Zustand der Ionenröhre (gezündet oder gelöscht) herbeigeführt, indem das auslösende Starterpotential über einen besonderen Kontakt ein und desselben Relais durch ein Zusatzpotential gleichsinniger Richtung ergänzt wird.

Lichtelektrisch gesteuerte Schalteinrichtung

Anmelder:

P. Gossen & Co. G.m.b.H.,
Erlangen, Nägelsbachstr. 25

Dipl.-Ing. Gotthilf Schrenk, Erlangen,

Hans Raasch, Baiersdorf,

und Ernst Wiener, Erlangen,

sind als Erfinder genannt worden

Dieses Zusatzpotential bewirkt, daß der einmal ausgelöste Zustand der Ionenröhre und des Relais erhalten bleibt, auch wenn die auslösende Widerstandsänderung, beispielsweise durch Rückgang des Meßwertes, wieder aufgehoben ist. In diesem und nur in diesem Zustand ist dann von Hand eine Rückstellung von Röhre und Relais und damit der Gesamtanordnung in den Ausgangszustand möglich.

In den Abbildungen ist die Erfindung an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert. Dabei sind die Fotowiderstände in dem nicht näher dargestellten Steuergeber so angeordnet, daß sie bei bestimmten Stellungen des Meßwerkzeigers von einer an diesem befindlichen Blendenfahne so abgedeckt werden, daß sie nicht mehr beleuchtet sind.

Abb. 1 zeigt eine Haltekontaktschaltung für Arbeitsstrombetrieb.

Im Anodenkreis der gasgefüllten Schaltröhre 1 liegt das Relais 2 mit den Kontakten 2 a und 2 b. Der Kontakt 2 a ist mit den Klemmen 3 und 4 verbunden; an diese wird der Außenschaltkreis angeschlossen. Die Starterelektrode 5 der Röhre 1 ist in an sich bekannter Weise an den Mittelpunkt eines Spannungsteilers angeschlossen, der aus dem ohmschen Widerstand 6 und dem Fotowiderstand 7 besteht. Letzterer ist mit seinem unteren Ende über den Kontakt 2 & des Schaltrelais mit Masse verbunden, während der Widerstand 6 eine Verbindung des Starters mit der Betriebsspannungsquelle herstellt. Die Betriebsspannung wird dem Transformator 8 entnommen, dessen Primäranschlüsse 9 und 10 an-das Stromversorgungsnetz angeschlossen sind.

Parallel zur Strecke Starter—Kathode der Schaltröhre 1 liegt ein Kondensator 11, der in bekannter

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Weise zur Unterstützung der Zündvörgänge dient. Ferner weist die Schaltung einen Druckkontakt 12 auf, der dem Kontakt 2 δ des Schaltrelais parallelliegt. Ein weiterer Widerstand 13 verbindet den unteren Anschluß des Fötowiderstandes7 mit der Be- _5 trjebsspannungsquelle; er. ist' vx der gezeichneten Siel-, lung - der.. Relaiskontakte außer Funktion, da das untere Ende des Fötowiderstandes 7 durch den geschlossenen Kontakt2 ^ direkt ,an, Masse liegt.

Diese Schaltung arbeitet' wie'folgt: Im Normalzustand hat der Fotowiderstand 7 eiifen niedrigen Widerstandswert, da sicK der Zeiger -iies Steuerwertgeber-Meßwerlies, im Sollbereich' befindet und demgemäß der'Fdtdwide'rstand voll beleuchtet wird. An dem Starter 5 liegt daher wegen der Spannüngsteilung nur ein niedriges,Potential, das für eine Zündung nicht "ausreicht.· WJhI--iiuii bei deiner -SoHWeTtuberschreitung der Fotowiderstand 7 abgedunkelt, so erhöht sich seifTWiderständswerf, und das PotentiäT am Starter 5 steigt auf eine zur Zündung ausreichende Höhe an. Durch die'Zündung der Schaltröhre zieht das Relais 2 an undftjifnet. hierbei den Kjontakt2fc. * Dadurch wird die Masseverbindung des Fotowiderstandes? unterbrüifeM Efeser 'gfMltkflunmehr ein relativ hohes Potential über den Widerstand 13. Die Höhe dieses Potentials ist durch entsprechende Bemessung ;des Widerstandes 13;_; so gewählt, daß die * Röhre 1 auch dann, noch gezündet bleibt, wenn der Zeiger des Steuerweitgebers in den Sollwertbereich zurückschwenkt und derFotowiderstand 7 wieder beleuchtet wird. Die Röhre 1 kann erst dann-erlöschen, wenn durch einen Druck,auf die Taste 12 das untere. ""' Ende des Fotowiderstandes 7 kurzzeitig an Masse gelegt wird. Mit dem Abfallen des Relais wird dann diese Verbindung durch Schließen des Kontaktes 2 b weiterhin aufrechterlfelten. _; ■ " - - . ;

Durch die beschriebene Selbsthaltefunktion dieser Schaltung wird auch-Vermieden, daß die Röhrel verlöscht, wenn der Meßwerkzeiger bei einem kürzen und starken Impuls" am Fotowiderstand 7 vorbeischwingt und dadurch die Abdunkelung für kurze Zeit unterbrochen, wird. - . . '

Eine Betätigung,des Druckschalters 12 bei abgedunkeltem Fotowiderstand 7 ist-deswegen ohne Wirkung, weil in diesein_: Fall das Starterpotential durch den hohen Widerständswert des Fotowiderstandes auch dann noch zur Zündung ausreicht, wenn sein unteres Ende an Masse gelegt wird. Damit ist der eingangs erwähnte Schutz gegen Bedienungsfehler gegeben, ν \

Abb. 2 zeigt· eine Abwandlung dieser Schaltung für Ruhestrombetrieb.

Im Unterschied zfu der in· Abb. 1 dargestellten Schaltung ist hier der Fotowiderstand 7 als oberer Teil des Startersparirrungsteilers geschaltet, während der dem Widerstand^ entsprechende Widerstand 14 parallel zur Strecke Starter—Kathode liegt. Die ' Rohre 1 zündet, wenrt der Fotowiderstand 7 beleuchtet ist und einen niedrigen Widerstandswert besitzt, mithin also dann, wenn sich der Zeiger des Steuerwertgeber-Meßwerkes im Sollbereich befindet. Der Kontakt 2 b, der hier'als Arbeitskontakt ausgebildet ist, ist dabei geschlossen und stellt somit die Verbindung des Fotowiderstandes 7 mit der Stromquelle 8 her. "'','.

Wird jetzt der Fotowiderstand 7 durch die Zeigerblende abgedunkelt, so sinkt das Potential am Starter 5 der Schaltröhre, so daß diese erlischt und das Relais 2 abfällt/Hierbei öffnet sich der Kontakt 2 b und unterbricht die Stromzufuhr zum Fotowiderstand 7. Dieser erhält nunmehr über den jetzt wirksamen Widerstand 15 Kathodenpotential. Durch diese Aufprägung des Kathodenpotentials bleibt die Röhre 1 auch ,darm gelöscht, wenn der Fotowiderstand? wieder beleuchtet wird, sei es durch einen kurzzeitigen Überschwingvorgang des Meßwerkzeigers, sei es, daß die zu überwachende Steuergröße wieder ihren Sollwert erreicht hat. Die Röhre 1 kann vielmehr erst dann wieder zünden, wenn die Taste 12 gedrückt wird und dabei gleichzeitig der Fotowiderstand 7 beleuchtet ist; wenn also der Meßwerkzeiger wieder im Sollwertbereich steht. Ist letzteres nicht der Fall, so istüer Fotowiderstand 7 noch abgedunkelt und hat einen hohen Widerstandswert; es kann sich_ somit in diesem Falle auch dann keine zur Zündung hinreichende Spännnung am Starter 5 aufbauen, wenn der Fotowiderstand .'durch Betätigung 'Jtes Knopfes 12 kürzzeitig an Spännüfig gelegt wird,_;.'^ I₁ Gemäß den'Äbb/3 und 4 sind die beiden vor·: stehend erläuterten Schaltungen zu je einer Umsteüerr oder Pendelschaltung.kojmbiniert;'die von zwei To'töwiderständen gesteuert wird, welche ,den Ausschlag·¹ bereich eines Meßwerkzeigers „begrenzen ΰηφΤνοη dessen Abdeckfäine abgedunkelt,werden. Aus pßfa¹

dazugehörige Fotowiderstand mit »blau« (6) bezeichnet, die obere hingegen mit »rot« (r). Ferner w,MT5ei den folgenden Erläuterungen der einzelnen Arbeitsschritte auf die* unter den Schaltungen angeordneten Tabellen Bezug genommen, die die jeweiligen7;Zustände des'Meßwerkzeigers, der Schaltröhren 1 & und Ir und der Kontakte 16 und 18 der zugehörigen Relais^ und 2r zeigen. Dabei:wird jeweils von einem Zustand ausgegangen, bei dem der Meßwerkzeiger irri »BIau«-Bereich steht, mithin also jeweils der obere Fotowiderstand 7 b abgedeckt ist.

Gemäß Abb. 3. befindet sich die Röhre Ib in gelöschtem Zustand, einmal, weil der zugehörige Fotowiderstand durch die Abdeckung einen sehr hohen Widerstandswert hat, zum anderen, weil der Arbeitskontakt 18 geöffnet ist und damit die Verbindung des Starterkreises -der Röhre Ib mit der Speisestroriiquelle unterbrochen ist. Der Kontakt 16 gehört zum Schaltrelais der Röhre Ir. Aber auch diese Röhre befindet sich in gelöschtem Zustand, denn der zugehörige »Rot«-Fotowiderstand 7 r ist beleuchtet, und es besteht demgemäß am Starter dieser Röhre keine zur Zündung ausreichende Spannung.

Wandert der Meßwerkzeiger aus dem »Blaue-Bereich in den Sollbereich, so ändert sich an dem eben genannten Verhältnis nichts. Der »Blau«-Fotowiderstand Ib besitzt zwar jetzt infolge der Beleuchtung einen nur geringen Widerstandswert, der Kontakt 18 ist aber weiterhin geöffnet, weil sich an den Beleuchtungsverhältnissen des »Rot«-Fotowiderstandes Ir bisher nichts geändert hat.

Gelangt jedoch der Meßwerkzeiger in den »Rot«- Bereich, so ändert sich das Bild. Da jetzt der »Rot«- Fotowiderstand Ir abgedeckt ist, besitzt er einen hohen Widerstandswert. Es herrscht damit am Starter der Röhre Ir ein zur Zündung ausreichendes Potential. Mit der Zündung dieser Röhre zieht das Relais 2r an und schließt den zum oberen Schaltungsteil gehörenden Kontakt 18. Das obere Ende des »Blaue-Fotowiderstandes 7 b liegt jetzt an der Betriebsspan-

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nung. Da dieser Fotowiderstand unter Beleuchtung steht, kann nunmehr auch die Röhre Ib zünden. Das Relais 2 b zieht an und öffnet dabei den Kontakt 16 des unteren Schaltungsteiles, so daß der Starter der Röhre Ir über den Widerstand 13 Selbsthaltepotential erhält, wie dies schon weiter oben zu Abb. 1 ausgeführt wurde. Gleichzeitig, schaltet der Kontakt 17\um und verbindet nunmehr die .Klemmen 19 und 20 des Außenkreises miteinander. Hierbei wird in bekannter Weise durch eine deinije^veirigep Verwendungszweck angepaßte Folgeschaltung das den Äusgangswert liefernde Bauteil, beispielsweise ein elektrischer Heizofen, umgesteuert, so daß der Zeiger des Stegetswsäcfe geber-Meßwerkes in umgekehrter Richtung über die Skala zu wandern beginnt.

Befindet sich der Meßwerkzeiger auf diesem Wege wieder im Sollwertbereich, so ändert sich an dem eben geschilderten Zustand nichts; da dem Starter der Röhre Ir über den Widerstand 13 ein hohes Zündpotential zugeführt wird, bleibt diese Röhre auch dann gezündet, wenn der »Rot«-Fotowiderstand 7r wieder beleuchtet wird. Damit bleibt auch der Kontakt 18 der oberen Schaltungshälfte geschlossen, so daß auch die Schaltröhre Ib über den niedrigen Widerstand des noch beleuchteten »Blau«-Fotowiderstandes 7 b nach wie vor ausreichendes Zündpotential erhält.

Erst wenn der zurücklaufende Meßwerkzeiger wieder in den »Blau«-Bereich gelangt, erlischt die Röhre 1 b, denn jetzt liegt vor dem Starter dieser Röhre der hohe Dunkelwiderstand des »Blau«-Fotowiderstandes Ib, so daß das Starterpotential nicht mehr zur Zündung ausreicht. Mit dem Abfallen des Relais 2 b wird auch der Außenkreis-Steuerkontakt 17 umgeschaltet, so daß nunmehr wieder die Klemmen 19 und 21 miteinander verbunden sind. Zu gleicher Zeit schließt auch der Kontakt 16, der den »Rot«-Fotowiderstand Ir an seinem unteren Ende an Masse legt. Da aber dieser Fotowiderstand beleuchtet ist und somit einen niedrigen Widerstandswert besitzt, erlischt auch die Röhre Ir. Damit ist der Ausgangszustand wieder erreicht.

Die Umsteuer-Schalteinrichtung läßt sich aber auch so aufbauen, daß dem »Blau«-Fotowiderstand nicht eine Schaltanordnung nach Abb. 2, sondern die in Abb. 1 gezeigte zugeordnet ist und demgemäß dem »Rot«-Fotowiderstand eine Einrichtung gemäß Abb. 2. Man erhält dann eine Schalteinrichtung, bei der die Schaltröhren in denjenigen Zeigerstellungen des Steuerwertgebers leiten, in denen diese Röhren bei der in Abb. 3 dargestellten Schaltung gelöscht sind. Eine derartige Schaltung ist in Abb. 4 dargestellt und arbeitet folgendermaßen:

Geht man wieder davon aus, daß der Zeiger des Steuerwertgebers im »Blau«-Bereich steht, so sind die beiden Schaltröhren Ib und Ir in leitendem Zustand, denn an dem hohen Dunkelwiderstand des »Blau«-Fotowiderstandes Ib kann sich ein für die Zündung der erstgenannten Röhre hinreichend hohes Potential aufbauen, außerdem erhält der Starter wegen des offenen Relaiskontaktes 18 ein hohes Potential über den Widerstand 13. Die Röhre Ir erhält über den niedrigen Hellwiderstand des »Rot«-Fotowiderstandes 7r und den geschlossenen Kontakt 16 hinreichendes Starterpotential.

Wandert jetzt der Meßwerkzeiger in den Sollbereich, so ändert sich an dem bisherigen Zustand nichts. Zwar wird jetzt auch der »Blau«-Fotowiderstand 7 b beleuchtet, der Staarter^der Röhre Xb.'erhält aber über den Widerstand 13,- nocji ^ausreichendes Zündpotential.· -.. . .· ·." *??-.. _; .

Bei der Weiterbewegung: des." MeBwerkzeigers, in den »Röt«-Bereieh wird der zugehörige Fotowiderstand 7r abgedeckt. Dadurch .-sinkt .das Starterpotential der Röhre Ir, so daß diese erlischt. Mit dem Abfall des Relais 2 r wird der Kontakt 18 geschlossen, so daß auch <äie R,öhre_il_:Z>^erlis;^itf-äe.nH; dbihtib

ίο den Widerstand !^,hejangeführlp

jetzt über den Kontakt 18 kurzgeschlossen. In der Folge öffnet auch der Kontakt 16. Ferner werden die λ 'iiÄußenkreiSiontakte 19, 20 und 21 umgeschaltet.

Beim Zurücklaufen des Meßwerkzeigers ändert sich so lange nichts, bis derselbe wieder den »Blau«- Fotowiderstand7Z> abdeckt. Die Röhre Ib erhält jetzt wegen des hohen Dunkelwiderstandes des ihr zugeordneten Fotowiderstandes hinreichendes Starterpotential und zündet. Mit dem Anziehen des Relais 2 b schließt in der Folge der der Röhre Ir zugeordnete Schaltkontakt 16, so daß der Starterkreis dieser Röhre an die Betriebsspannung gelegt wird. Da ferner der »Rot«-Fotowiderstand 7 r beleuchtet ist, zündet auch die Röhre Ir, so daß der Ausgangszustand wieder erreicht ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Selbsthalteschaltung eines lichtelektrisch gesteuerten Relais, bei der im Starterkreis einer gasgefüllten Schaltröhre (Ionenröhre) ein Spannungsteiler mit einem Fotowiderstand in Hell- oder Dunkelschaltung angeordnet ist und bei der im Anodenkreis der Schaltröhre ein Schaltrelais liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Starterpotential der an einer Wechselspannung (9,10) liegenden Schaltröhre (1) durch einen Hilf skontakt (2 b) des gesteuerten Relais (2) ein Zusatzpotential erhält, das über einen Handkontakt (12) abgeschaltet werden kann und so bemessen ist, daß es die Zündung der Ionenröhre auch dann aufrechterhält, wenn das vom Fotowiderstand (7) abgenommene Starterpotential hierzu nicht mehr ausreicht.

2. Schaltung nach Anspruch 1 für Arbeitsstrombetrieb, bei welcher der Fotowiderstand der Strecke Starter—Kathode der Ionenröhre parallel liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotowiderstand (7) einseitig über einen ohmschen Widerstand (13) mit der Anodenspannungsquelle verbunden ist, der Verbindungspunkt beider Widerstände über einen Ruhekontakt (2 b) des gesteuerten Relais (2) an der Kathode der Ionenröhre (1) liegt und diesem Ruhekontakt ein Arbeitsstrom-Handkontakt (12) parallel geschaltet ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1 für Ruhestrombetrieb, bei welcher der Fotowiderstand zwischen dem Starter und dem der Anode der Ionenröhre zugewandten Pol der Stromversorgung liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotowiderstand (7) einseitig über einen Widerstand (15) mit der Kathode der Ionenröhre verbunden ist, der Verbindungspunkt beider Widerstände über einen Ruhekontakt (2 b) des Schaltrelais (2) an der Anodenspannungsquelle liegt und diesem Ruhekontakt^ein Arbeitsstrom-Handkontakt parallel geschaltet ist.

4. Schaltung mit einer als Maximumgeber verwendeten Schalteinrichtung nach Anspruch 2 und einer als Minimumgeber verwendeten Schaltein-

richtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dort genannten Relaiskontakte jeweils auf dem Schaltrelais der anderen Ionenröhre angebracht sind und daß dabei der Hilfskontakt der als Minimumgeber arbeitenden Schalteinrichtung nicht als Ruhe-, sondern als Arbeitskontakt ausgebildet ist.

5. Schaltung mit einer als Minimumgeber verwendeten Schalteinrichtung nach Anspruch 2 und einer als Maximumgeber verwendeten Schaltein-

richtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dort genannten Relaiskontakte jeweils auf dem Schaltrelais der anderen Ionenröhre angebracht sind und daß dabei der Hilfskontakt der als Maximumgeber arbeitenden Schalteinrichtung nicht als Ruhe-, sondern als Arbeitskontakt ausgebildet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1748 270.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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