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Die Erfindung betrifft einen Zeitschalter zum periodischen Schalten
mit mehreren Wanderkontaktwerken, von denen jedes einen motorisch kontinuierlich
drehbaren Köntaktdoppelärm mit Steuerspannung führenden Schleifbürsten und einer'
Vielzahl kreisförmig angeordneter, gegeneinander isolierter Schleifkontakte aufweist,
an die die Steuerspannung der Schleifbürsten nacheinander anlegbar ist. -Als Steuerungselemente
für Verkehrssignalanlagen sind Drehwähler, Relaisketten, Zählmagnete, Nockenschaltwerke
oder elektronische Zähleinrichtungen bekannt, die je nach Schaltungsart innerhalb
einer einstellbaren Zeit einen Schritt weiterschalten oder auf einen konstanten
Umlauf eingestellt werden.
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Hierbei ist es zweckmäßig, eine Sekunde als kürzeste -Zeit zwischen
zwei Programmschritten zu wählen, da kürzere Zeiten bei Verkehrssignalanlagen nicht
notwendig sind.
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Es ist eine Fernsteuervorrichtung für Verkehrssignale bekannt (französische
Patentschrift 770 691), die im wesentlichen aus drei Kontrollgeräten besteht, je
einem Kontrollgerät für die Bewegung, den Takt lind die Durchgangsdauer. Die Kontrollgeräte
für die Bewegung können als Drehschalter ausgebildet sein, wie sie bei der automatischen
Herstellung von Telefonverbindungen verwendet werden, und sind stets zu zweit angeordnet
und bilden zusammen einen Drehschalter. Die. Anzahl der Bewegungskontrollgerate
stimmt mit der Anzahl der Fahrspuren für die .Verkehrsteilnehmer überein. Wenn der
Schaltfinger die Kontaktleiste, der er zugeordnet ist, abtastet, durchfährt ein
Fahrzeugstrom den kontrolliertun Abschnitt. Die Schleifkontakte sind mit Signal-oder
Steuervorrichtungen verbunden, die an verschiedenen Durchgängen des gesteuerten
Abschnittes angeordnet sind.
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Bei dieser bekannten Fernsteuervorrichtung für Verkehrssignale ist
nachteilig, daß die Kontaktleisten für die Kontaktdoppelarme nur auf einem Halbkreis
angeordnet sind. Dadurch weist der zweite Arm des Kontaktdoppelschaltarms stets
ins Leere.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Zeitschalter
zu entwickeln, bei dem die Periodendauer; nach welcher sich eine vorgegebene Folge
von Schaltschritten wiederholen soll, auf mehrere, mindestens zwei Wanderkontaktwerke
aufteilbar sein soll, die jeweils während einer Teilzeit der Periodendauer arbeiten,
wobei der zeitliche Abstand der einzelnen Schaltschritte vorzugsweise eine Sekunde
betragen soll.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die einzelnen
Wanderkontaktwerke so miteinander verknüpfbar sind, daß eine länger als die Gesamtschrittdauer
des ersten Wanderkontaktwerkes währende Periodendauer so in Teilzeiten auf die Wanderkontaktwerke
aufteilbar ist, daß durch den Kontaktdoppelarm des ersten Wanderkontaktwerkes nach
Überstreichen einer der ersten Teilzeit entsprechenden Zahl von Schleifkontakten
eine Umschaltvorrichtung auslösbar ist, mit der die Steuerspannung auf das für die
folgende Teilzeit vorgesehene zweite Wanderkontaktwerk schaltbar ist, und daß der
Kontaktdoppelarm des ersten Wanderkontaktwerkes während dieser folgenden Teilzeit
bis in seine Ausgangsstellung weiter drehbar und nach Ablauf der Teilzeit des letzten
der unmittelbar nacheinander ablaufenden Wanderkontaktwerke über eine weitere Umschaltvorrichtung
an die Steuerspannung legbar und wieder in Drehung bringbar ist.
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Durch die Aufteilung der gesamten Periodendauer auf mindestens zwei
Wanderkontaktwerke ist die Möglichkeit gegeben, bei mit konstanter Drehzahl getriebenen
Kontaktarmen innerhalb einer maximalen Periodendauer beliebig kleinere Periodendauern,
die jedoch jeweils größer als die Gesamt-Schrittdauer des ersten Wanderkontaktwerkes
sein müssen, einzustellen, so daß die Perioden ohne Pause einander folgen können.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die
Steuerspannung der Schleifbürsten dem Kontaktdoppelarm über einen zu den Schleifkontakten
konzentrischen Schleifring zuführbar ist.
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Vorteilhafterweise sind die zwei Arme des Doppelkontaktarmes um 180°
versetzt zueinander angeordnet und ist die Steuerspannung der Schleifbürsten über
einen besonderen Schleifring zuführbar und sind ferner die Schleifringe der Wanderkontaktwerke
durch Schalter parallelschaltbar.
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Um bei hohen Schaltströmen Schaltfunken zu vermeiden, ist in einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung den Wanderkontaktwerken ein Schaltfunkenlöschkreis
vorgeschaltet, mit dem ein Schaltrelais betätigbar ist, dessen Schalter die Stromzufuhr
zum Schleifring schließt und öffnet, wenn sich die Schleifbürsten der Wanderkontaktwerke
bereits bzw. noch auf dem jeweiligen Schleifkontakt befinden.
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Zu diesem Zweck hat der vorgeschaltete Schaltfunkenlöschkreis einen
Schleifring mit einer Schleifbürste und einer mit dieser verbundenen Schleifbürste,
die auf außerhalb der Schleifbahn miteinander i verbundenen Schleifkontakten schleift,
die in gleicher Anzahl wie die Schleifkontakte der Wanderkontaktwerke vorgesehen,
aber mit einer in tangentiäler Richtung kürzeren Erstreckung nach beiden Seiten
der radial verlaufenden Mittelachse ausgebildet sind. i UmbeimAufbau derSchaltung-bzw.
bei einer späteren Änderung derselben ein besonders einfaches Arbeiten zu ermöglichen,
können die Schleifkontakte aller Wanderkontaktwerke mit je einem Kontaktteil verbunden
sein, das am Rand einer die Schleifkontakte und die Schleifringe tragenden Leiterplatte
angeordnet ist und auf das eine größere Anzahl von mit je einem Leiter verbundenen
Programmsteckern nebeneinander aufsteckbar ist.
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Um die Periodendauer der Schaltschritte weitgehend verändern zu können,
kann zwischen jedem Xontaktdoppelarm und einem ihm als Antrieb zugeordneten Synchronmotor
ein Getriebe angeordnet sein, dessen Übersetzungsverhältnis vorzugsweise veränderlich
ist.
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Dabei sind vorteilhaft sämtliche Getriebe für die Kontaktdoppelarme
unter Zwischenschaltung von vorzugsweise elektromagnetischen Kupplungen von einem
gemeinsamen Synchron-Motor angetrieben.
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Durch den für Verkehrssignalanlagen bestimmten Zeitschalter nach der
Erfindung wird die Arbeit beim Aufbau einer Folge von Schaltschritten und insbesondere
bei eventuell notwendig werdenden Änderungen bestehender Verkehrssignalanlagen wesentlich
vereinfacht und die erforderliche Arbeitszeit verkürzt. Durch seinen einfachen Aufbau
ist der erfindungsgemäße Zeitschalter darüber hinaus erheblich preiswerter als die
bisher verwendeten Schalter.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Es zeigt F i g. 1 eine mit zwei Wanderkontaktwerken ausgestattete Leiterplatte eines
Zeitschalters in Draufsicht, F i g. 2 a und 2 b je eine vereinfachte elektrische
Schaltung des Zeitschalters, wobei die Schleifringe in gestreckter Lage dargestellt
sind und eine Umlaufzeit von 35 Sekunden bzw.- von -110 Sekunden ein- -gestellt
ist, F i g. 3 einen Ausschnitt aus einer Leiterplatte in Draufsicht, bei der dem
Wanderkontaktwerk zur Vermeidung von Schaltfunken ein Schaltfunkenlöschkreis vorgeschaltet
ist, F i g. 4 einen am Rand. der Leiterplatten angeordneten Kontaktteil, auf den
mehrere Programmstecker aufgeschoben sind, in Draufsicht und F i g. 5 den Schnitt
nach Linie V-V in F i g. 4 durch den mit aufgeschobenen Programmsteckern versehenen
Kontaktteil.
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Der in der Zeichnung veranschaulichte Zeitschalter hat auf einer Leiterplatte
1 zwei getrennte Wanderkontaktwerke W1 und W2, bei denen jeweils ein Synchronmotor
8 über ein Getriebe 9 einen Kontaktdoppelarm 4 kontinuierlich antreibt. An den Kontaktdoppelarmen
4 beider Wanderkontaktwerke W1, W2 sind Schleifbürsten 5 und 6 angeordnet, die die
Verbindung zwischen einem geschlossenen Schleifring 3 und einer Vielzahl kreisförmig
angeordneter, gegeneinander isolierter Schleifkontakte 2 herstellen. Diese sind
mit am Rand der Leiterplatte 1 angeordneten Kontaktteilen 7 verbunden, über die
mittels Programmstecker 10 die Stromzufuhr zu den zu schaltenden Aggregaten vorgenommen
wird.
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Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind in jedem
Wanderkontaktwerk W1, W2 60 Schleifkontakte 2 angeordnet; die Umlaufzeit jedes Kontaktdoppelarmes
4 beträgt 1 Minute, so daß nach jeweils einer Sekunde der nächste in Umlaufrichtung
liegende Schleifkontakt 2 an Spannung gelegt wird.
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Um eine Schaltperiode von minimal 30 Sekunden zu erhalten, sind zwei
geschlossene Schleifringe 3 in jedem Wanderkontaktwerk W1, W2 vorgesehen, wobei
jeder
Kontaktdoppelarm 4 mit je zwei um 180' zueinander versetzten Schleifbürsten 5 und
6 versehen ist. Während beide Schleifbürsten 5 über dieselben Schleifkontakte 2
gleiten; so daß jeder Schleifkontakt mit den Nummern 1 bis 60 bzw. 61 bis 120 jeweils
nach 30 Sekunden von einer Schleifbürste 5 an Spannung gelegt wird, gleiten die
beiden Schleifbürsten 6 jedes Wanderkontaktwerkes W1, W2 auf getrennten Schleifringen
3; wobei diese beiden Schleifringe 3 jedes Wanderkontaktwerkes W1, W2 auf der Leiterplatte
1 konzentrisch angeordnet sind.
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Im folgenden soll die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Zeitschalters
an Hand des in F i g:1 dargestellten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der
Schaltskizze gemäß F i g. 2 a und 2 b für zwei Periodendauern beschrieben werden:
Die eine Periodendauer liegt im Bereich von 60 bis 120 Sekunden- und soll 110 Sekunden
betragen, die zweite Periodendauer beträgt 35 Sekunden,' liegt also im' Bereich
von 30 bis 60 Sekunden.
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Da das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel -des Zeitschalters
mit zwei Wanderkontaktwerken W1 und W2 mit jeweils zwei Schleifringen 3 und- dementsprechend
je zwei Schleifbürsten 5 und 6 ausgebildet ist, sollen folgende Indizes zur Kennzeichnung
verwendet werden: a und b für die Wanderkontaktwerke WI und W2 und 1 und 2 für das
Zusammenwirken mit dem äußeren bzw. inneren der beiden Schleifringe jedes Wanderkontaktwerkes.
Die Nummern 1 bis 120 bezeichnen den jeweiligen Schleifkontakt 2, wobei die Nummern
1 bis 60 im Wanderkontaktwerk' W1 und die Nummern 61 bis 120 im Wanderkontaktwerk
W2 liegen.
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Zwei Schalter 12a und 12b, über die die beiden konzentrischen Schleifringe
3", und 3, 2 bzw. 3b 1 und 3b2 parallel geschaltet werden können, sind bei der ersten
Schaltperiode von 110 Sekunden geöffnet. Damit sind die inneren Schleifringe
312 und 3b2
stromlos, und die Schleifbürsten 6,2 und 6b,2 sowie 5.
. und 5b2 laufen ohne Einwirkung auf die Schleifkontakte 2 um. Ausgehend
von' dem Schleifkontakt Nummer 60, läuft nach Einschalten der Stromzufuhr zum Synchronmotor
8 a und zum Schleifring-3a 1 über den Umschalter 11 die Schleifbürste 5", über den
Schleifkontakt Nummer 1 bis zur Nummer 50. Bei Erreichen der Nummer 50 wird die
Stromzufuhr vom Schleifring 3,1 mittels des Umschalters 11 auf den Schleifring
3b" umgeschaltet und gleichzeitig der Synchronmotor 8 b eingeschaltet. Dieser bewegt
die Schleifbürste 5b 1, die auf Schleifkontakt Nummer 120 ; stand; über 61 bis zur
Nummer 120: Während dieser Umlaufzeit von 60 Sekunden läuft die Schleifbürste 5d1
von Schleifkontakt Nummer 50 bis Nummer 60 weiter, wo sie beispielsweise durch einen
von dem Schleifkontakt Nummer 71 abgegebenen, den Synchronmotor 8 a abschaltenden
Kontakt stehenbleibt. Sobald die Schleifbürste 5b, den Schleifkontakt Nummer 120
erreicht, wird die Stromzufuhr durch den Umschalter 11 wieder vom Schleifring
3b, auf den- Schleifring 3", und vom Motor 8 b auf den Motoi 8 a umgeschaltet,
so daß eine neue Schaltperiode beginnt, die sich ebenfalls aus 50 Schaltschritten
im Wanderkontaktwerk W1. und 60 Schaltschritten im Wanderkontaktwerk W2, d. h. also
insgesamt 110 Schaltschritten von insgesamt 110 Sekunden bei einem Ein-Sekunden-Schaltschritt;
zusammensetzt: Wenn gemäß dem zweiten Beispiel eine Schaltperiode von 35 Sekunden
gewünscht wird, werden die beiden Schalter 12a und 12b geschlossen, so daß die beiden
Schleifringe 3" 1 und 3a 2 bzw. 3b 1 und 36 2 jedes Wanderkontaktwerkes W1, W2 parallel
geschaltet sind und jeder Schleifkontakt bereits nach einer halben Umdrehung der
Synchronmotore 8 a und 8 b an Spannung gelegt werden kann. Ausgehend wieder von
dem Schleifkontakt Nummer 60, läuft bei zum Wanderkontaktwerk W, hin geschlossenem
Umsehalter 11 und bei eingeschaltetem Synchronmotor 8 a die Schleifbürste- 5a
1 über die Schleifkontakte Nummer 1 bis 5. Bei Erreichen des Schleifkontaktes
Nummer -5 wird durch Umlegen- des Umschalters 11 de Stromzufuhr von den Schleifringen
3a 1 und 3"2 auf die Schleifringe 3b 1 und 3b 2 umgeschaltet und gleichzeitig der
Synchronmotor 8 b eingeschaltet, der die auf dem Schleifkontakt Nummer 120 stehende
Schleifbürste 5b 1 über Nummer 61 bis 90 weiterbewegt. Von dem Schleifkontakt
Nummer 90 aus wird der Synchronmotor 8 b stillgesetzt und der Umsehalter 11 umgelegt.
Während der Laufzeit der Schleifbürste 5b 1 von Nummer 120 auf Nummer 90
ist die Schleifbürste 5"1 von dem Schleifkontakt Nummer 5 bis Nummer 30 weitergelaufen
und dann durch Abschalten- des Synchronmotors 8 a stehengeblieben. Hierdurch steht
jetzt die Schleifbürste Sag auf Schleifkontakt Nummer 60, so daß die Schleifbürste
5", bei der anschließenden Schaltperiode an Stelle der Schleifbürste 5a1 die Schleifkontakte
Nummer 1 bis 5 an Spannung legt; auch im Wanderkontaktwerk W2 tritt bei jeder zweiten
Schaltperiode die Schleifbürste 5b 2 an die Stelle der Schleifbürste 5b1.
Durch die fünf Schaltschritte des Wandeikontaktwerkes W1 und- die anschließenden
30 Schaltschritte des Wanderkontaktwerkes W2 ist eine Schaltperiode von insgesamt
35 Schaltschritten, d. h. von 35 Sekunden, ausgewählt worden.
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Während der einzelnen Schaltperioden stehen ausreichende Möglichkeiten
zur Kontaktgabe auf jedem Schleifkontakt zur Verfügung. Die Auswahl der Periodendauer
ist gemäß den beschriebenen Beispielen äußerst einfach und läßt alle Variätio-usmöglichkeiten
zu; wenn man bedenkt; daß durch eine wählbare Übersetzung des zwischen den Synchronmotoren
8 und den Kontaktdoppelarmen 4 angeordneten Getriebes 9 zusätzlich eine beliebige
zeitliche Veränderung der Periodendauern erreicht werden kann, In F i g. 2 a -ist
eine stark vereinfachte Schaltungsanordnung zur Verwendung des erfindungsgemäßen
Zeitschalters mit einer Umlaufzeit von 110 Sekunden dargestellt. Bei geöffneten
Schaltern 12a und 12b sind die in abgewickelter Lage -dargestellten inneren Schleifringe
3,12 und 3b2 stromlos. An die: Schleifkontakte Nummer 50, 71 und 120 sind
drei Schaltelemente R. angeschlosse; die gemäß der voranstehenden Beschreibung den
Umschalter 11 sowie die Stromzufuhr zu den Synchronmotoren 8 a und 8 b schalten.
Über die Art der Schaltelemente R ist in der Darstellung nichts ausgesägt, da weder
die Schaltelemente' noch die Ausbildung ihrer Schaltung zum Gegenstand der Erfindung
gehören; es können beliebige Schaltungsarten- und -elemente verwendet werden.
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Die Fi_g. 2b zeigt eine Anordnung der Schaltelemente R, die eine Schaltperiode
von 35 Sekunden ergibt. Hier sind die Schalter 12 a und 12 b geschlossen, so daß
die inneren Schleifringe 3"2, 3b 2 den
Schleifringen 3"l, 3b 1 parallel
geschaltet sind. Wie in F i g. 2 a weisen die Indizes der Schaltelemente R auf das
zu schaltende Bauteil, nämlich die Motoren 8a und 8 b sowie den Umschalter 11 hin.
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Um bei hohen Schaltströmen Schaltfunken zu vermeiden, die beim Auflaufen
oder beim Ablaufen der Schleifbürsten 5 auf den jeweiligen Schleifkontakt 2 entstehen
können, ist entsprechend F i g. 3 jedem Wanderkontaktwerk W., W2 ein Schaltfunkenlöschkreis
s vorgeschaltet. Dieser Schaltfunkenlöschkreis s hat einen durchgehenden Schleifring
3 s mit einer Schleifbürste 6s und einer Schleifbürste 5s, die mit der Schleifbürste
6s verbunden ist. Die Schleifbürste 5s schleift auf außerhalb derSchleifbahn miteinander
verbundenen Schleifkontakte 2 s, die in der gleichen Anzahl wie die Schleifkontakte
2 des Wanderkontaktwerkes W1 bzw. W2 angeordnet, aber mit einer tangential kürzeren
Erstreckung nach beiden Seiten ihrer radial verlaufenden Mittelachse ausgebildet
sind. Durch diese Ausbildung der Schleifkontakte 2s wird mittels eines Relais 13,
dessen Schalter 14 im Stromkreis des Schleifringes 3 des Wanderkontaktwerkes W1
bzw. W2 liegt, der Schalterstrom erst dann auf die Schleifkontakte 2 gegeben, wenn
die Schleifbürste 5 sich bereits auf dem jeweiligen Schleifkontakt 2 befindet bzw.
schon wieder unterbrochen, wenn sich die Schleifbürste -5 noch in ausreichendem
Abstand von der Ablaufkante auf dem Schleifkontakt 2 befindet. Durch die erfindungsgemäße
Ausbildung der Wanderkontaktwerke mit einem Schaltfunkenlöschkreis wird also mit
Sicherheit jeder Schaltfunke und damit eine vorzeitige Abnutzung der gedruckten
Leiterplatte 1 verhindert. Da die zusätzliche Anordnung von Schleifkontakten und
Schleifringen beim heutigen Stand der Herstellung gedruckter Leiterplatten keinerlei
Schwierigkeiten bereitet, wird so eine besonders einfache und sichere Möglichkeit
zur Verhinderung von Schaltfunken geschaffen.
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In den F i g. 4 und 5 ist gezeigt, wie durch die Anordnung von am
Rand der Leiterplatte 1 angeordneten Kontaktteilen 7, die jeweils mit einem Schleifkontakt
2 verbunden sind, auf besonders einfache Weise die Möglichkeit geschaffen wird;
mehrere Programmstecker 10 unabhängig voneinander und leicht auswechselbar jedem
Schleifkontakt 2 und damit jedem beliebigen Schaltschritt zuzuordnen.
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Patentanspruch wird nur für Gegenstände, die alle Merkmale des Anspruches
1 oder der Unteransprüche 2 bis 9 aufweisen, begehrt.