DE2435686A1 - Belastungsmess- und belastungsanzeigesystem fuer kranvorrichtungen - Google Patents

Description

Anwälte

Olpl.-Ιης·. Martin Licht

Dr. Reinhold Schmidt

Dlpl.-Wirtsch.-Ing. Hansmann

Dipl.-Phys. Seb. Herrmann

Β MÜNCHEN 2 Yheresienstraße 33

München, den 24. Juli 1974

FORNEY INTERNATIONAL, INC.

6434 Maple Avenue Dallas, Texas
V. St. A.

"Belastungsmeß- und Belastungsanzeige-System für Kranvorrichtungen"

In Lasthebevorrichtungen, darunter auch in Kränen und Krangerüsten, besteht ein echter Bedarf an genauen, widerstandsfähigen, zuverlässig arbeitenden Systemen zur Verarbeitung von Signalen in Analogform, wodurch nicht nur kontinuierlich das tatsächliche Gewicht einer von der Hebevorrichtung bewegten Last angezeigt wird, sondern auch das Pedienungspersonal gewarnt wird, wenn die Belastung einen

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bestimmten Wert erreicht, da dann die Sicherheit des Bedienungspersonals und anderer Personen im Betrieb gefährdet sein kann. So kann beispielsweise beim Überschreiten der zulässigen Belastungsgrenze im Falle von Auslegerkränen die gesamte Hebevorrichtung umkippen. Bei schweren Lasten und langen Auslegern besteht somit eine beträchtliche potentielle Gefahr. Die vorliegende Erfindung erlaubt es dem Bedienungspersonal, die Anordnung auf eine bestimmte zulässige Belastung einzustellen,und ein Warnsummer bzw, ein Warnlicht werden bei Erreichen der Belastungsgrenze automatisch in Betrieb genommen, wodurch das Bedienungspersonal aufmerksam gemacht wird und die von Überlastungen herrührenden Gefahren ausgeschaltet werden können.

Bedarf besteht insbesondere an"einem Analog-Warnsystem einfacher Bauart _t das leicht abgelesen und rasch und zu niedrigen Kosten repariert werden kann. Das erfindungsgemäße System wird diesen Anforderungen gerecht, da es eine einzige Karte mit einer gedruckten Schaltung für den gesamten Analog-Schal tkreis umfaßt, einschließlich von Unterkreisen zur Stromversorgung mit einer regulierten, konstanten Ausgangsspannung für die anderen transistorisierten Schaltungen des Systems. Der Stromversorgungsteil kann an die Batterie des Kranfahrzeugs oder eine andere geeignete, äußere Gleichstromquelle angeschlossen werden.

Falls in der Kranvorriehtung mehrere Lastkabel verwendet

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werden, müssen Vorrichtungen zur Multiplikation der durch die Belastung in einem Kabel bewirkten Zugspannung mit" der Gesamtzahl der verwendeten Kabel vorgesehen werden.' Ferner müssen Vorrichtungen zum automatischen Vergleich der tatsächlichen Belastung mit einer' wählbaren Belastungsgrenze vorgesehen werden, sodaß die Warnvorrichtung beim Erreichen der Belastungsgrenze in Betrieb genommen wird. Im vorliegenden Fall finden diese Vorgänge in geeigneten integrierten Schaltungen statt, die in die gedruckte Schaltung integriert sind und an äußere, von Hand einstellbare digitale Schalter angeschlossen sind, mit denen die Anzahl der Lastkabel und die gewünschte Lastgrenze (in Kilogramm) eingestellt werden können.

Bedarf besteht ferner an einem vereinfachten Verfahren zur raschen Nachprüfung des die Belastung anzeigenden Meßinstruments, wenn die Hebevorrichtung nicht gerade zum Anheben einer Last verwendet wird. Erfindungsgemäß geschieht dies in einem mit einem Druckknopfschalter betätigten Relais-Prüfkreis, der manuell betätigt wird und die gedruckte Schaltung so anschaltet,·daß das von der tatsächlichen Belastung erzeugte Signal abgeschaltet wird, und daß ein einer simulierten Anzahl von Kabeln und einer simulierten Belastung entsprechendes Signal zur Auslenkung des Anzeigeinstruments führen.

Ferner ist e? zweckmäßig, ein System zu schaffen, in dem die digitalen Schalter in einem von der Anzeigeeinheit

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getrennten Netzteil untergebracht sind, sodaß die beiden Einheiten an für die Bedienungsperson zweckmäßigen Stellen montiert werden können. Erfindungsgemäß kann die Anzeigeeinheit vor der Bedienungsperson im Führerstand der Krananlage angebracht werden, und der Netzteil in Reichweite der Bedienungsperson montiert werden.

Ein universell verwendbares Anzeige-System ist erwünscht, so beispielsweise ein System, das mit einem einzigen Lastkabel oder mit mehrkabligen Hebevorrichtungen oder Auslegerkränen, Krangerüsten, oder anderen Lasthebevorrichtungen verwendet werden kann, in denen eine Last an einem Kabel aufgehängt ist. Die vorliegende Erfindung kann vorteilhaft in all diesen Maschinen verwendet werden, wobei lediglich drei Einheiten montiert zu werden brauchen, nämlich eine in einem Kabel eingesetzte Lastzelle, eine Anzeigeeinheit und ein Netzteil.

Bei der Verwendung von Kränen mit Auslegern muß die Bedienungsperson des Krans stets Kenntnis haben von dem Winkel, den der Ausleger mit der Horizontalen einschließt (Auslegerwinkel) , um das Umkippen des Krans zu verhindern. Dies ist besonders wichtig beim Befördern schwerer Lasten und im Falle kleiner Auslegerwinkel, d.h., wenn der Ausleger fast in Horizontalstellung ist. Zur wirksamen und zuverlässigen Bedienung des Krans muß die Anzeigevorrichtung für den Auslegerwinkel ferner im gesamten Winkelbereich des Auslegers sehr genau arbeiten, d.h. in den meisten Fällen in einem Bereich

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von etwa 90°.

Bisherige Versuche, eine völlig zufriedenstellende, einfache, wirksame, zuverlässige, widerstandsfähige und kompakte Anzeigevorrichtung des Auslegerwinkels zu schaffen, haben nicht zu zufriedenstellenden Ergebnissen geführt. Die"vorliegende Erfindung überwindet beträchtliche Schwierigkeiten, die sich mit bekannten Anzeigevorrichtungen des Kranauslegerwinkels ergeben haben, indem sie ein transistorisiertes System schafft, das sich in kompakter Form aufbauen läßt und dabei aber genau und zuverlässig arbeitet. Einfacher Aufbau wird erzielt durch die Verwendung von nur zwei Einheiten, die einen neuartigen Übertrager für den Auslegerwinkel umfassen, sowie eine Steuereinheit mit einer neuartigen gedruckten Schaltung zur Steuerung des ganzen Systems und mit einer gedruckten Schaltung zur Stabilisierung der Stromversorgung. Der Netzteil wird versorgt von der im Kran untergebrachten Batterie, an die die Schaltungen über ein isoliertes Kabel angeschlossen werden.

In bekannten Potentiometer-Pendel-Übertragern für den Auslegerwinkel ergaben sich Schwierigkeiten mit dem Analog-Signal, das über den gesamten Winkelbereich von 90° nicht genau war. Erfindungsgemäß wird dieses Problem gelöst durch einen neuartigen Übertrager, der eine äußerst genaue, positive Ausgangsspannung erzeugt; diese Ausgangsspannung ändert sich gleichförmig in direkter Proportionalität zum tatsäch-

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lichen Auslegerwinkel über den ganzen Winkelbereich von 90°. Erreicht wird dies durch Anordnung des Potentiometers im Übertrager und durch Zuschaltung des Netzteils aus der gedruckten Schaltung.

Bisher wurde vorgeschlagen, das von einem als Übertragungselement verwendeten Potentiometer zur Bestimmung des Auslegerwinkels erhaltene Analog-Signal in Digitalform umzuwandeln und dann wieder in ein Analog-Signal für das Anzeigeinstrument des Auslegerwinkels zurückzuverwandeln. Erfindungsgemäß wird diese komplizierte Umformung durch eine neuartige, äußerst genau arbeitende Schaltung zur Verarbeitung von Analog-Signalen vermieden. Sämtliche Schaltungen der vorliegenden Erfindung sind für Analog-Signale ausgelegt, was den Aufbau des Systems vereinfacht.

Ein wichtiger G-esichspunkt für den Kranbetrieb sind die schwierigen Betriebsbedingungen, d.h. der Betrieb bei starker Hitze oder großer Kälte, in staubgeladener Umgebungsluft oder unter starken Schwingungen des Krans. Derartige Betriebsbedingungen verringern gewöhnlich die Lebensdauer von Instrumenten und beeinträchtigen die Genauigkeit ihrer Punktion. Erfindungsgemäß wird derartigen Bedingungen weitgehend Rechnung getragen durch Verwendung eines Anzeigesystems für den Auslegerwinkel mit hoher Lebensdauer, selbst im Falle von Auslegerkränen.

Systeme, die in Krananordnungen verwendbar sind, müssen

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i'erner ranch nachgeprüft werden können auf ein eventuelles Versagen der äußeren Stromversorgung; das gesamte System nuß sich leicht überprüfen lassen in Bezug auf die Anzeige des Instruments für den Auslegerwinkel und die Warnanzeigevorrichtungen, sodaß die Bedienungsperson weiß, ob das System einwandfrei arbeitet..

Die Warnanzeige beim Erreichen des zulässigen Winkels muß sichtbar und hörbar sein, sodaß die Bedienungsperson nit Sicherheit gewarnt wird, selbst wenn sie gerade mit der Bedienung des Krans befaßt ist. Im vorliegenden Fall wird ein einfaches, narrensicheres System verwendet, das die Bedienungsperson durch ein Blinklicht und durch einen Summer oder eine Hupe warnt, sobald einer der Grenzwinkel vom Ausleger erreicht wird. Die G-renzwinkel lassen sich rasch und einfach durch Verstellen des Bereichsschalters auf die entsprechende Stellung und Verdrehen des-entsprechenden Potentiometers bei gleichzeitiger Beobachtung des Instruments zur Anzeige des Auslegerwinkels einstellen. Die Warnanzeige beim Erreichen der Grenzwerte läßt sich damit leicht auf jeden gewünschten, hohen oder niedrigen Wert einstellen.

Das System muß ferner leicht zu warten sein, besonders da die Wartung normalerweise an der Betriebastelle des Krans durchgeführt wird. Gemäß vorliegender Erfindung wird dies erreicht durch die Karte mit einer gedruckten Schaltung, die beim Versagen eines Bauteils der Schaltung rasch ausgewechselt

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werden kann. Die gedruckte Schaltung der vorliegenden Erfindung hält ferner ein Versagen beim Betrieb aus und ist
weniger störanfällig gegen Schwingungen als bekannte Schaltungsanordnung en.

Im erfindungsgemäßen System wird ein Übertrager für den Auslegerwinkel verwendet, der zweckmäßigerweise am Ausleger des Krans angebracht wird. Eine Steuer- und Anzeige-Einheit ist in der Kabine des Kranführers untergebracht. Das System kann von der Batterie des Krans mit Strom versorgt werden,
die über ein isoliertes Leitungskabel mit dem Gehäuse der
Steuereinheit verbunden ist. Eine Verbindung zwischen dem
Übertrager und der Steuer-Anzeige-Einheit wird über ein
abgeschirmtes Kabel hergestellt. Die Steuer-Anzeige-Einheit enthält eine Karte mit einer gedruckten Schaltung, die eine integrierte Schaltung zur Stromversorgung umfaßt, die ihrerseits eine konstante G-I eichspannungs quelle von +15 Volt mit einer Mittelanzapfung ergibt. Die Schaltung für die konstante Spannungsversorgung ist an die Endanschlüsse eines
gebogenen Potentiometer-Widerstands im Übertrager des Auslegerwinkels angeschlossen, sodaß die mit dem Ausleger
stattfindende Winkelbewegung des Widerstands dazu führt,
daß der Widerstand über eine pendelartig herabhängende Anzapfung gleitet, deren Drehachse der Bewegung des Widerstands entspricht. Wenn der Ausleger sich in der Horizontalstellung befindet, ist die Anzapfung in Bezug auf den Wider-

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stand in der Mittelstellung. Der Widerstand durchläuft einen Bogen von 90 , wenn der Ausleger ebenfalls durch einen Bogen von 90° läuft. Das Potentiometer, das in der Mitte zwischen -15 V= und +15 V= gelegen ist, läuft von Null YoIt Gleichstrom zu 7,94 V= in direkter Proportionalität zur Winkelverschiebung von-0° bis 90°. Die Steuer-Anzeige-Einheit umfaßt ferner eine Frontplatte, an der ein Analog-Anzeigeinstrument für den Auslegerwinkel, der Knopf eines Bereichsschalters, und zwei Einstellknöpfe für Potentiometer zur Einstellung des Grenzwinkels angebracht sind, neben Warnlampen für die Winkelbegrenzung und eine damit zusammenwirkende akustische Alarmvorrichtung. Ein Prüfschalter ist an einer Seite der Steuer-Anzeige-Einheit angebracht und umfaßt eine akustische Alarmvorrichtung, die beim Erreichen des hohen oder des niedrigen Grenzwinkels eingeschaltet wird. An der Einheit zur Steuerung und Anzeige sind eine rückwärtige Beleuchtung sowie ein Ein-Aus-Schalter für die versorgende Batteriespannung angebracht.

Der Netzteil ist auf eine Karte oder ein Brettchen aufgedruckt, das in der Steuer-Anzeige-Einheit untergebracht ist. Diese gedruckte Schaltung steuert fast das gesamte System, das mit stabilisierter Spannung aus einem auf der Karte aufgedruckten ünterkreis versorgt wird. Neben der Netzteilschaltung umfaßt die Karte eine.Prüfschaltung, die mit der entsprechenden Warnvorrichtung zusammenarbeitet, sowie

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einen Kreis für das Anzeigeinstrument'. Letzterer Kreis hat hohe Impedanz, sodaß die Potentiometer zur Einstellung des Grenzwinkels nicht belastet werden, wenn die G-renzwinkel angezeigt werden. Außerdem funktioniert die Schaltung für das Anzeigeinstrument so, daß entweder positive oder negative Spannung angezeigt w-ird, da die Spannungen zur Einstellung der Grenzwinkel die der eigentlichen Signalspannung der Grenzwinkel entgegengesetzte Polarität haben.

Der Prüfkreis umfaßt einen Kondensator, der normalerweise durch den Prüfschalter entladen wird. Beim Betrieb des · Prüfschalters wird der Eingang zum Verstärker .des Übertragersignals vom Übertrager abgetrennt und an den Kondensator angeschlossen. Ferner ist ein Widerstand an den Kondensator angeschlossen, sodaß letzterer langsam von dem Versorgungskreis mit +15 V= aufgeladen wird. Es ergibt sich hiermit ein langsam ansteigendes Prüfspannungssignal am Verstärkerkreis. Dieses Signal simuliert eine, langsame Veränderung in der Stellung des Winkelübertragers von 0° bis 90° und ermöglicht es der Bedienungsperson, den Betrieb des Anzeigeinstruments sowie den Einsatz an den Alarmpunkten mit hoher bzw. niedriger Winkelstellung zu verfolgen.

Die gedruckte Schaltung ist zuverlässig und kompakt, kann aber trotzdem im Falle eines Versagens leicht ausgewechselt werden. Das System ist sehr einfach aufgebaut, äußerst wirksam und läßt sich leicht einbauen oder auswechseln.

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Auch der Übertrager ist äußerst kompakt, erzeugt aber ein sehr genaues Analog-Signal, das dem Auslegerwinkel im Betrieb direkt proportional ist. Das System läßt sich ferner leicht an die Batterie des Krans, mit dem das System zusammenwirkt, anschließen bzw. von ihr abtrennen. Die gesamte Signalverarbeitung im System geschieht 'in Analogform, sodaß keine Umwandlung der Signale in Digitalform im System notwendig" ist..

Eine beispielhafte, zur Erläuterung der Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung benutzte Ausführungsform umfaßt ein Belastungsanzeige-System und einen ITetzteil mit einer Karte mit gedruckten Schaltungen. Die gedruckten dchaltungen umfassen eine integrierte Schaltung für eine Gleichspannungsquelle, die eine konstante, eingeregelte Ausgangsspannung für das ganze System erzeugt.

Eine erste integrierte Verstärkerschaltung ist so ausgebildet, daß sie an das Ausgangssignal eines Kreises für die am Kabel angebrachte Belastungsübertragerzelle angeschlossen werden kann; letztere Schaltung wird erregt durch die. von einem Unterkreis gelieferte Gleichspannung, wobei die Ausgangsspannung der an ein Kabel angehängten Last proportional ist.

Eine zweite integrierte Verstärkerschaltung ist an den ersten integrierten Verstärkerkreis angeschlossen, um dessen Ausgangssignal automatisch mit einem Signal zu multiplizieren,

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das der Gesamtzahl der zur Aufhängung der Last verwendeten Kabel entspricht; ferner ist eine integrierte Schaltung zum Vergleich der Belastungsgrenze mit der tatsächlichen Last vorgesehen, wobei die entsprechenden Signale automatisch miteinander verglichen werden.

Ein Schalter zur Einstellung der verwendeten Kabelanzahl und der Lastbegrenzung ist dem Netzteil zugeordnet; der Schalter umfaßt mit Ziffern versehene Vorrichtungen zur Einstellung der zur Lastaufhängung verwendeten Kabelanzahl und der Belastungsgrenze.

Die Schaltvorrichtungen sind mit der gedruckten Schaltung über Leitungen verbunden, die an entsprechende Unterkreise der gedruckten Schaltung geführt sind. Das in diesen Unterkreisen erzeugte Ausgangssignal entspricht der tatsächlich am Kabel auftretenden Belastung. Ferner wird in der Vergleichsschaltung beim Erreichen der Belastungsgrenze ein Ausgangswarnsignal erzeugt.

Die Anzeigeeinheit umfaßt ein die Belastung anzeigendes Instrument, an das das der tatsächlichen Belastung entsprechende Ausgangssignal angelegt wird, ferner ein rotes Warnlicht und einen auf das Warnsignal ansprechenden Summer, der auf das Auftreten der Grenzbelastung im Kabel hinweist.

Die beispielhafte Ausführungsform, die zur Darstellung der kennzeichnenden Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfaßt ferner ein Anzeigesystem

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des Auslegerwinkels mit einem Anzeigeinstrument und Warnvorrichtungen für den hohen und den niedrigen Auslegerwinkel, die Betrieb an der oberen bzw. unteren G-renze anzeigen. Ein transistorisierter Netzteil ist an den Übertrager angeschlossen und betreibt das Anzeigeinstrument und die Warnvorrichtungen in Abhängigkeit vom Auslegerwinkel. Ferner sind Vorrichtungen vorgesehen, mit denen Obergrenze und Untergrenze des Auslegerbetriebs eingestellt werden können.

Die obige Kurzbeschreibung sowie weitere Ziele, Kennzeichen und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich im einzelnen aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer vorzugsweisen, zur Erläuterung besonders geeigneten Ausfuhrungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.

Figur 1 ist eine Aufsicht eines Auslegerkrans, in dem das erfindungsgemäße System zur Belastungsanzeige verwendet wird.

Figur 2 ist eine perspektivische Ansicht eines als Lästig eile bezeichneten Übertragers.

Figur 3 ist eine perspektivische Ansicht der Einheit zur Belastungsanzeige.

Figur 4 ist eine perspektivische Ansicht des Netzteils.

Figur 5 ist ein Schaltbild des Schalters zur Einstellung des verwendeten Kabelabschnitts und des Schalters zur Belastungsbegrenzung im Netzteil.

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-H-

Figur 6 ist ein Schaltbild der in Figur 3 dargestellten Anzeigeeinheit.

Figur 7 ist das Schaltbild des in Figur 4 dargestellten Belastungsübertragers.

Figur 8 ist ein Schaltbild des Gesamtsystems.

Figur 9 ist ein Blockdiagramm des Systems.

Figur 10 ist ein Aufriß des Krans, in dem der erfindungsgemäße Übertrager für den Auslegerwinkel verwendet wird.

Figur 11 ist ein vergrößerter Vorderaufriß des Übertragers für den in Figur 10 dargestellten Kran, wobei Teile zur Verdeutlichung der Anordnung im Innern aufgeschnitten dargestellt sind.

Figur 12 ist ein Querschnitt durch den Übertrager längs der in Figur 11 mit 3-3 bezeichneten Linie«

Figur 13 ist eine Vorderansicht der Steuer-Anzeige-Einheit für den in Figur 10 dargestellten Kran.

Figur H ist eine Seitenansicht der in Figur 13 dargestellten S teuer-Anzeige-Einheit»,

Figur 15 ist die Schaltung eines Teils des für den in Figur 10 abgebildeten Kran vorgesehenen Systems,,

Figur 16 ist die Schaltung eines anderen Teils das für den in Figur 10 abgebildeten Kran vorgesehenen Systems.

Figur 17 ist schließlich ein Blockdiagramm des für den in Figur 10 dargestellten Kran vorgesehenen Systems.

Der in Figur 1 dargestellte Kran 10 ist mit einem Kabel 12

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und einen daran befestigten Kranhaken 14 versehen, mit dem eine nicht dargestellte Last angehoben werden kann, wenn Ausleger 16 angehoben oder abgesenkt wird und Kabel 18, 19> 20 auf Trommeln 22, 24 auf- bzw. abgewickelt-werden. An mindestens einem der. zum Transport der Last verwendeten Kabel ist ein Zugmesser oder Tensiometer oder ein an dem der Last abgewandten Kabelende angebrachter Kompressionsübertrager eingesetzt, der in jedem Fall die in Figur 2 dargestellte Lastzelle 30 umfaßt. Lastzelle 30 kann auch mit anderen Geräten zur Messung der Kabelbelastung verwendet werden, doch sind Zugmesser oder ein an der der Last abgewandten Kabelseite angebrachter Kompressionsübertrager vorzuziehen, die jeweils die Lastzelle 30 umfassen.

Der Zugmesser wird benutzt zur Messung der im Kabel auftretenden Zugspannung, unabhängig von den benutzten Kabelteilen. Die Zugspannung im Kabel wird gemessen in Form der auf Lastzelle 30 wirkenden Kraft. So wird beispielsweise Lastzelle ;30 als Zugspannungsmesser benutzt, wenn Kabel 19 auf Zug beansprucht wird.

Im vorliegenden System können auch andere Belastungsübertrager verwendet werden, vorausgesetzt daß ihr Ausgangssignal proportional der Kabelbelastung ist und aus einer Gleichspannung besteht. Wie aus Figur 7 ersichtlich, umfaßt Lastzelle 30 im wesentlichen vier Widerstände 40 des gleichen Widerstandswerts, die für Dehnungsmessungen geeignet sind und

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in einem Brückenkreis liegen. An die Brücke wird an Anschlüssen 42, 44 eine konstante Spannung angelegt und eine veränderliche Ausgangsspannung wird an den Ausgangsklemmen 46, 48 abgenommen. Die Vorrichtung arbeitet so, daß bei Zusammendrückung oder Zugbelastung der Lastzelle ein Ausgangssignal erzeugt wird, das an Ausgangsklemmen 46, 48 auftritt und der Belastung proportional ist.

Wie aus Figur 4 ersichtlich, umfaßt Netzteil 50 die in Figur 8 dargestellte, einzelne gedruckte Schaltungskarte 52, auf der die transistorisierte Netzschaltung für das System angeordnet ist. Ferner umfaßt Netzteil 50 das zweistellige Schaltregister 54 mit gerändelten Einstellschrauben (Figur 5) zur manuellen Vorwahl der zur Lastbeförderung verwendeten Kabelteile, und ein sechsstelliges Schaltregister 56 mit gerändelten Einstellschrauben zur Vorwahl der gewünschten Belastungsgrenzen. Wetzteil 50 ist mit isoliertem Leitungskabel 58 an die Stromversorgung des Fahrzeugs, beispielsweise eine Batterie 60 für 12V oder 24 V Gleichstrom, angeschlossen (Figur 8). Schließlich verbindet abgeschirmtes Leitungskabel 62 Netzteil 50 mit der in Figur 3 dargestellten Anzeigeeinheit 64. Netzteil 50 ist mit Belastungsübertrager 30 (Figur 7) über ein abgeschirmtes Leitungskabel 66 verbunden, das die isolierten Leitungen 42, 44, 46 und 48 enthält. Anzeigeeinheit 64 und Belastungsübertrager 30 sind elektrisch mit Netzteil 50 und mit Karte 52 mit der gedruckten Schaltung

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verbunden (Figur 3). An der Frontplatte des Netzteils 50 ist eine Sicherung 63 zum Schutz des Netzteils angebracht.

Das in der in Figur 3 dargestellten Anzeigeeinheit 64 untergebrachte Lämpchen 70 dient zur Beleuchtung des Analog-Anzeigeinstruments 72, das die Belastung in Kilogramm anzeigt, Die Skala 74 des Instruments ist durch 100 Skalenstriche unterteilt, sodaß beim Betrieb im niedrigen Bereich die Skala 0 - 10000 kg und beim Betrieb im hohen Bereich 0 100 000 kg (10 000 kg χ 10) entspricht. Die Bereichsumschaltung geschieht von Hand mit Hilfe des Knopfs 76 an der Frontplatte 78 der Einheit 64.

Zur Einheit 64 gehören ferner eine rote Warnlampe 80, ein Warnsummer 82 und ein Druckknopfschalter 84, der mit einem Schutzüberzug 86 abgedeckt ist. Wie aus Figur 6 ersichtlich, werden mit Knopf 76 der Netzschalter 90 und der Bereichsumschalter 94 betätigt, der entweder auf einen hohen Widerstand 96 oder auf einen niedrigen Widerstand geschaltet werden kann (entspricht dem Meßbereich 100 000 kg bzw. 10 000 kg des Anzeigeinstruments 72). Die Wirkung des durch Druckknopfschalter 84 betätigten Prüfschalters 100 wird weiter unten erläutert. Beim Drücken des Druckknopfschalters 84 wird in der gedrückten Stellung Schalter 100 geschlossen und die Schaltung im Gerät kann dann geprüft werden durch Beobachtung des Anzeigeinstruments 72, während eine konstante, simulierte Belastung angelegt wird. Der

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Zeiger 73 des Instruments 72 kommt dabei in die Stellung des Vollausschlags, wenn Knopf 76 auf die "hohe" Stellung geschaltet ist.

Wie aus Figur 3 ersichtlich, umfaßt Karte 52 mit der gedruckten Schaltung einen Signalverstärker 102 für die Lastzelle bzw. den Übertrager, der aus einer integrierten Schaltung 101 und anderen zugeordneten Kreisen besteht. Die Leitungen 46, 48 im abgeschirmten Kabel 66 gehen von dem Übertrager 30 (Figur 7) an die Eingänge 104 bzw. 106 des Verstärkers 101, an dem dadurch ein einige Millivolt betragendes Differenzsignal angelegt wird. Dieses Signal wird durch den Verstärker IC1 verstärkt. Potentiometer R2 ist auf das beim Fehlen einer Belastung auftretende Ausgangssignal "Hull" des Übertragers eingestellt; die Verstärkung des Verstärkers IG1 wird mit einem Potentiometer R12 eingestellt. Der Ausgang des Verstärkers 101 für das vom Übertrager abgegebene Signal ist proportional der Zugspannung im Kabel, die durch die vom Kran getragene Last erzeugt wird.

Eine integrierte Hilfsschaltung 110 für Gleichstrom gehört zu der gedruckten Schaltungskarte 52 und ist über isolierte Leitungen 108, 109 im Kabel 58 an die Batterie des Fahrzeugs angeschlossen. Die Äusgangsanschlüsse c, +V und -V dienen zur Abnahme konstanter, stabilisierter positiver und negativer Spannungen für das System; Anschluß c ist dabei neutral und über Leitung 112 an den negativen Pol

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10': der Batterie 60 angeschlossen und damit geerdet. Hilfsschaltung 110 cur Spannungsversorgung liefert die Versor- >vun£S spannung für den Lastzellenübertrager 30 und versorgt außerdem Verstärker IC1.

Die gedruckte Schaltung umfaßt ferner einen Verstärker 114 für die Kabelanzahl, der aus integrierter Schaltung 102. und weiteren zugehörigen Kreisen besteht. In dieser Schaltung v/ird das von der Kabelbelastung erzeugte Signal verstärkt und multipliziert mit der an Trommelschalter 54 (Figur 5) eingestellten Kabelanzahl. Im Zusammenwirken mit Widerstand 11Lj wird das Ausgangssignal dadurch proportional der Gesamtbelastung. Leitungen 117, 11 δ, 119, 120, 121, 122 und 123 von Schalter 54 (Figur 5) sind an die entsprechenden Kreise auf der gedruckten Schaltungskarte 52 angeschlossen (Figur 8), Bas Ausgangssignal des Verstärkers 114 für die Kabelanzahl wird über Schaltung 126 an die Bereichswiderstände 96 und (Figur 6) des Anzeigeinstruments 72 angelegt, das dann das Gewicht der vom Kran angehobenen Last anzeigt. Bei Anzeigeinstrument 72 handelt es sich um ein Voltmeter, das so geeicht ist, daß es zusammen mit der Zuschaltung der Reihenwiderstände über Bereichsschalter 94 (Figur 3) die Last in Kilogramm anzeigt. Der Verstärkungsgrad des Verstärkers 114 für die Kabelanzahl läßt sich ändern durch Parallelschaltung der Einfangswiderstände RH - R20 des Widerstandssatzes 115 mit Hilfe des Trommelschalters 54 für die Kabelanzahl (Figur

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Die gedruckte Schaltung umfaßt ferner eine Vergleichsschaltung I30 zur Peststellung der Belastungsgrenze; diese Schaltung besteht aus einer integrierten Schaltung IÖ3 und zugehörigen Kreisen. Das durch die Belastung erzeugte Gesamtsignal wird an Widerstand R24 angelegt, wodurch ein Strom in Eingangsanschluß 3 des Verstärkers 103 fließt. Ein Strom, der der Einstellung des Schalters 56 für die Belastungsgrenze (Figur 4) proportional ist, fließt aus Eingangsklemme 3 der integrierten Schaltung IC3 (Figur 8) durch ein oder mehrere der Widerstände R28 - R38 im Satz 116, die aus der gemeinsamen Schaltung 133 mit Hilfe des Schalters 56 nach Bedarf zugeschaltet werden können. Falls der der Grenzbelastung entsprechende Strom größer ist als der der Gesamtbelastung entsprechende Strom, so fließt Strom aus Eingang 3 des Verstärkers IC3. Dadurch wird der Ausgang der Vergleichsstufe 130 negativ und Transistor Q1 wird abgeschaltet. Wenn das Gegenteil der Fall ist, d.h. wenn der der Gesamtbelastung entsprechende Strom größer ist, fließt Strom in den Eingang des Verstärkers IC3 hinein. Dadurch wird der Ausgang der Vergleichsschaltung I30 positiv und Transistor Q1 wird angeschaltet. Dabei werden die rote Warnlampe 80 und der Warnsummer 82 (Figuren 3 und 6) über Triggerleitung 132 (Figur 8) betätigt.

Im Prüfbetrieb des vorliegenden Systems wird ein bekanntes

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Belastungssignal an der Lastzelle simuliert, wodurch sich eine bestimmte Ablesung am Anzeigeinstrument 72 einstellen muß. Beim Drücken des in Figur 4 dargestellten Druckknopfschalters 84 wird Schalter 100 (Figur 6) in Kreis 134 (Figur 8) mit Relaisspule 136 des Relais RL1 geschlossen. Dabei fließt Strom durch Spule 136 und Schalter 138 wird vom Kontakt 140 auf Kontakt 142 umgeschaltet. In der normalen Stellung des Schalters 138 ist Kontakt 140 der Leitung 117 an den Schalter 54 (Figur 4) angeschlossen. Wenn Prüfrelais RL1 erregt wird, wird Kontakt HO-unterbrochen und gleichzeitig schließt Schalter 139 Kontakt 142, wodurch eine Verbindung mit dem Widerstand R53 enthaltenden Kreis zur nachbildung des Kabelabschnitts hergestellt wird. Der Widerstandswert des Widerstands R53 stellt dabei eine Nachbildung einerfesten Anzahl von Kabeln dar. Wenn beispielsweise eine Belastung von 5000 kg und 20 Kabelabschnitte simuliert werden, ergibt sich ein Vollausschlag von 100 000 kg am Anzeigeinstrument 72 in dessen "hohem" Meßbereich.

Wie aus dem Blockschaltbild des Systems (Figur 9) ersichtlich, wird der Kreis des Übertragers 30 mit einer konstanten Spannung aus dem stabilisierten Stromversorgungskreis 110 auf gedruckter Schaltung 52 gespeist. Dabei wird ein der Belastung des Kabels proportionales Signal an Signalverstärker 102 geschickt, der ebenfalls von der stabilisierten Spannungsquelle 110 versorgt wird. Der Versorgungskreis

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erhält seinerseits über den Ein-Aus-Schalter 38 Strom von Batterie 60. Das verstärkte, von der lastmessung mit einem einzigen Kabel erzeugte Signal geht normalerweise durch Prüfschalter 138 für Relais RL1-2 und über Kabeleinstellschalter 54 an den Verstärker 114 für die Kabelanzahl, der das der Belastung eines Einzelkabels entsprechende Signal mit der Anzahl der verwendeten Kabel multipliziert, die an Sehalter 54 zur Einstellung der Kabelanzahl eingeregelt worden ist. Damit ergibt sich das der Gesamtbelastung entsprechende Signal, das an die Vergleichsschaltung 130 angelegt wird zusammen mit dem der zulässigen Grenzbelastung entsprechenden Signal, das seinerseits mit Schalter 56 für die Grenzbelastung eingestellt wurde. Das der tatsächlichen Belastung entsprechende Signal wird an Anzeigeinstrument 72 angelegt über Bereichseinstellstufe 126, sodaß das Anzeigeinstrument das tatsächliche Gewicht in. Kilogramm der Last anzeigt.

Zur Prüfung des Systems wird über Druckknopf 84 Prüfschalter 100 betätigt, wodurch durch die Spule 136 des Prüfrelais RL1 Strom geschickt wird. RL-1-1-Schalter 146 schließt dann die Nachbildungsschaltung 143 der Last an den Eingang des Verstärkers 102 an. Gleichzeitig verbindet RL1-2-Schalter 138 Lastsimulierschaltung 143 (mit Widerstand R53, siehe Figur 8) mit Verstärker 114 für die Kabelanzahl, der darauf das entsprechende Nachbildungssignal direkt an das Instrument 72 über Bereichseinstellstufe 128 schickt. Das Instrument

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zeigt an, ob das System gemäß seiner Eichung funktioniert.

Das erfindungsgemäße Belastungsmeßsystem zeigt kontinuierlich die tatsächliche Belastung an und ist geeignet zum Einsatz in Kränen, Kranger listen, Hebevorrichtungen und dergleichen. Bei dem Belastungsubertrager kann es sich um irgendeine geeignete Übertragungsvorrichtung handeln, vorausgesetzt, daß es sich bei dem Ausgangesignal um eine Gleichspannung handelt, die der Zugspannung in einem der die Last tragenden Kabel proportional ist.

Zum Netzteil gehören: 1) die einzelne Karte mit der gedruckten Elektronikschaltung für das System; 2) der zweistellige Trommelschalter zur manuellen Vorwahl des verwendeten Kabelanteils; 3) der sechsstellige Trommelschalter zur manuellen Vorwahl der zulässigen Belastungsgrenze.

Die Anzeigeeinheit umfaßt: 1) das Analog-Voltmeter, das zur Anzeige der Last in Kilogramm geeicht ist (in Verbindung mit der Bereichseinstellung); 2) das rote Warnlicht, das automatisch eingeschaltet wird, sobald die gemessene Belastung die manuell vorgewählte Belastungsgrenze überschreitet; 3) den Ein-Aus-Schalter für das System; 4) den Belastungsumschalter für das Anzeigeinstrument; 5) die akustische Alarmvorrichtung, die beim Einschalten der roten Warnlampe ertönt; 6) den Druckknopfschalter zur Prüfung der an der Oberseite der Einheit montiert ist und beim Drücken ein simuliertes Belastungssignal ergibt, derart, daß ein Vollaus-

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schlag des Instruments im "hohen" Meßbereich eintritt.

Die von der Stromversorgung des Kranfahrzeugs (gewöhnlich eine Batterie für 12 oder 24 V=), von der Anzeigeeinheit und vom Lastübertrager ausgehenden Kabel sind mit dem Netzteil bzw. der in ihm enthaltenen gedruckten Schaltung verbunden.

Wie aus Figur 8 ersichtlich, besteht der Verstärker für den Lastübertrager aus der integrierten Schaltung 101 und zugeordneten Kreisen. Dieser Verstärker hat zur Aufgabe, ein vom Belastungsübertrager abgegebenes Differenzsignal von einigen Millivolt zu verstärken. Potentiometer R2 dient dazu, das Ausgangssignal des Belastungsübertragers im unbelasteten Zustand auf Null einzuregeln; Potentiometer R12 dient zur Einstellung des Verstärkungsgrads, Das Ausgangesignal des Verstärkers für den Lastübertrager ist propotional zur im Kabel auftretenden Zugspannung.

Der Verstärker für die Kabelanzahl besteht aus integrierter Schaltung IC2 und zugeordneten Kreisen. Dieser Verstärker verstärkt das vom belasteten Kabel erhaltene Signal entsprechend der Kabelvorwahl, sodaß die Ausgangsspannung der Gesamtbelastung proportional ist· Das Ausgangssignal wird an das die Belastung anzeigende Instrument angelegt. Das Anzeigeinstrument liefert in einem der beiden Bereiche eine Anzeige, je nachdem welcher Reihenwiderstand mit dem an der Frontplatte angebrachten Schalter zugeschaltet wurde. Der Verstärkungsgrad des Verstärkers für die Kabelanzahl wird eingeregelt durch Parallel-

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schaltung von Eingangswiderständen RH- R20 mittels des Kabeleinstellschalters.

Die Vergleichsstufe zur Feststellung der Belastungsgrenze besteht aus integrierter Schaltung IC3 und zugeordneten Kreisen. Das der Gesamtbelastung entsprechende Signal wird an Widerstand R24 angelegt und führt dazu, daß ein Strom in Eingangs ans chluß· 3 der integrierten Schaltung IC3 fließt. Ein der vorgewählten Belastungsgrenze proportionaler Strom fließt aus Eingangsanschluß 3 durch einen oder mehrere der Widerstände R28 - R38, die mit dem Schalter zur Einstellung der Belastungsgrenze zugeschaltet werden. Wenn der der vorgewählten Belastungsgrenze entsprechende Strom größer ist als der der Gesamtbelastung entsprechende Strom, fließt ein Strom aus Eingangsanschluß 3 der integrierten Schaltung IC3« Dadurch wird der Ausgang der integrierten Schaltung IC3 negativ und Transistor Q1 wird abgeschaltet. Falls der umgekehrte Zustand auftritt, d.h., falls der der Gesamtbelastung entsprechende Strom größer ist, so fließt ein Strom in Eingangsanschluß der integrierten Schaltung IG3 hinein. Dadurch wird der Ausgang der integrierten Schaltung IC3 positiv, wodurch Transistor Q1 angeschaltet wird, was seinerseits die Alarmvorrichtung anschaltet und das rote Warnlicht zum Aufleuchten bringt.

Die Prüfschaltung erzeugt ein einer bekannten Belastung entsprechendes Signal an den Eingangsklemmen des Belastungsübertragers, wobei sich eine bestimmte Anzeige am Instrument ergeben muß, wenn das System richtig arbeitet. Durch Drücken

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des Prüfknopfes wird Relais RL1 erregt. Kontakt RL1-1 legt das der Belastung entsprechende Signal bei Erregung des Relais an. Kontakt RL1-2 trennt gleichzeitig den die Kabelanzahl bestimmenden Kabeleinstellschalter ab und stellt eine Verbindung zu Widerstand R53 her, der eine bestimmte Anzahl von Kabölabschnitten simuliert. Beispielsweise können eine Last von 5000 kg und 20 Kabelabschnitte simuliert werden, was dann zu einem Vollausschlag von 100 000 kg im "hohen" Bereich des Anzeigeinstruments führen muß.

Die in Figuren 2 und 7 dargestellte Lastzelle wird zweckmäßigerweise aus einem dicken Zylinder aufgebaut, an dem in Längsrichtung zwei der Widerstände 40 in der Form von Streifen einer Metallegierung aufgeklebt sind; das andere Widerstandspaar dient zur Temperaturekompensation. Beispielsweise dienen Widerstände RC zur Temperaturkompensation, während Widerstände RS Dehungsmeßstreifen sind, die auf die auf den Zellenzylinder ausgeübte Zugspannung ansprechen.

Figur 10 zeigt eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Teile durch Bezugsnummerη der Serie 200 und 300 gekennzeichnet sind.

Der in Figur 10 dargestellte Kran 210 umfaßt ein Kranführerhäuschen 212 und einen Ausleger 216, der am Drehpunkt 218 an der Vorderseite des Führerhauschens 212 gelagert ist und um einen Winkel von etwa 90° geschwenkt werden kann. Ausleger 216 und Führerhäuschen 212 können sich um eine vertikale Achse drehen, die durch die Mitte des horizontalen

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Rings 20 unter dem Führerhäuschen 212 geht, wie es beim Stand der Technik allgemein üblich ist. An einer geeigneten Stelle des Auslegers 216 ist ein Übertrager 222 angebracht, der ein Ausgangssignal erzeugt, das dem zwischen dem Ausleger 216 und der Horizontalachse des Krans 210 aufgespannten Winkel proportional ist. Wie aus Figur 13 ersichtlich, ist Übertrager 222 für den Auslegerwinkel über ein abgeschirmtes Kabel 224 an die Steuer-Anzeige-Einheit 226 im Kranführerhäuschen 212 ' angeschlossen. Ein isoliertes Kabel 228 stellt eine elektrische Verbindung zwischen der Einheit 226 und der in Figur 16 dargestellten 24 V-Batterie 230 her.

Wie aus Figur H ersichtlich, ist an der Frontplatte der Steuer-Anzeige-Einheit 226 ein Anzeigeinstrument 234 für den Auslegerwinkel angebracht; daneben befinden sich die das Erreichen der Grenzwinkel anzeigenden Lämpchen 236 und 238 für den "niedrigen" bzw. "hohen" Grenzwinkel. Diese Lämpchen sind direkt über entsprechende Einstellknöpfe 240 bzw. 242 zur manuellen Einregelung der Potentiometer 244 bzw. 245 angebracht (Figur 17). Diese Potentiometer sind im Kasten der Einheit 226 montiert (Figur 14). Ein Druckknopfschalter 248 für Prüfzwecke ist auf der Oberseite 250 der Einheit angebracht. Mit dem Druckknopf wird' ein Prüfschalter 252 (Figur 16) bedient, der einen Teil des zum Netzteil 256 gehörigen Prüfkreises darstellt (Figur 18). Netzteil 256 ist als gedruckte Schaltung auf Karte 258 angebracht, die in die Steuer-Anzeige-

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Einheit 226 eingesetzt ist (Figur 14). Neben dem Prüfschalter 252 für das System gehören zur gedruckten Schaltung 256 (Figur 16) eine integrierte Schaltung 258 zur, Signalverstärkung, integrierte Schaltungen 260 und 262 zum Spannungsvergleich (Figur 17), eine Schaltung 266 für das Anzeigeinstrument und eine integrierte Schaltung 268 zur Erzeugung einer stabilisierten Versorgungsspannung (Figur 16).

Die StromverBorgungsschaltung 268 ist mit Batterie 230 über Leitungen 270, 272 im Kabel 228 verbunden. In Leitung 270 ist eine Sicherung 274 eingesetzt, und in Leitung 272 ein Ein-Aus-Schalter 276. Ein Lämpchen 278 zur Beleuchtung der Frontplatte 234 der Steuer-Anzeige-Einheit 226 (Figur H) ist in Schaltung 279 eingesetzt, die den an Ausgangskreise 270, 272 angelegten Schalter 280 enthält. Leitungen 336 und 338 verbinden den positiven Pol der Batterie 230 mit den positiven Anschlüssen der Lämpchen 236, 238 (Figuren 14· und 17). Die integrierte Schaltung 268 zur stabilisierten SpannunssVersorgung (Figur 16) erzeugt +15 V= zwischen dem Mittelanzapfungsanschluß (c) 286 und der Ausgangsklemme 288 für den positiven Pol der stabilisierten Gleichspannung, sowie -15 V= zwischen dem Mittelanzapfungsanschluß 286 und Klemme 290 für den negativen Pol der stabilisierten Gleichspannung· Mittelanzapfungsanschluß 286 ist an die negative Eingangsklemme 292 der Schaltung 268 über Erdleitung 294 angeschlossen.

Wie aus Figuren 12, I3 und 16 ersichtlich, umfaßt der

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Belastungsübertrager 222 ein Pendel 296, das an einer horizontalen Welle 298 befestigt ist. Welle 298 ist gelagert in geeigneten, im Mittelpunkt einer diagonalen Stange 300 angebrachten Lagern sowie am anderen Ende an der rückwärtigen Wand 302 des Gehäuses 304. Welle 298 ist an die radiale Mittelanzapfung 306 eines gebogenen Widerstands 308 angekoppelt, der das Potentiometer 310 des Übertragers 222 bildet. Die Enden des Widerstands 308 (Figur·16) sind mit Leitungen 312, 314 im Kabel 224 an den negativen Pol bzw. den. positiven Pol 290 bzw. 288 angeschlossen. Die Anzapfung 306 ist an den Mittelanschluß der Spannungsversorgung 268 über Erdleitung 316 geschaltet. Daa Gehäuse (Figur 13) hat eine Frontplatte 318, die mit Hilfe einer Dichtung 320 fest an den Rand des Gehäuses 304 angepreßt ist. Im Gehäuse 304 ist ein kleines Eichlämpchen 322 montiert.

Im vorliegenden System wird Übertrager 22 für den Auslegerwinkel zur Erzeugung eines genauen, analogen Gleichspannungssignals benutzt, das der Winkelauslenkung proportional ist« Wie aus Figur 11 ersichtlich, ist Übertrager 222 direkt an Ausleger 216 montiert, der eine Schwenkung durchführt. TTm die Eichung zu erleichtern, wird Übertrager 222 zweckmäßigerweise so montiert, daß seine X- und Y-Achsen parallel zu den entsprechenden X- und Y-Achsen des Auslegers 216 sind. Wenn . Ausleger 216 aus der vollkommen horizontalen Stellung in die vollkommen vertikale Stellung übergeführt wird,-bleibt das Pendel 296 infolge der Schwerkraftwirkung in der Stellung, in

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der seine Y-Achse senkrecht zum Boden ist. Bei einer 90°- Drehung des Auslegers 216 wird auch Potentiometer 310 um einen 90°-Winkel um seine eigene Z-Achse gedreht. Achse 298 des Potentiometers 310 ist fest mit Pendel 296 verbunden. Wenn deshalb Potentiometer 310 um seine Z-Achse gedreht wird, während seine Achse 298 (Figur 13) durch das Pendel 296 festgehalten wird, steigt die Ausgangsspannung des Potentiometers 310 proportional der zunehmenden Winkelauslenkung an. Wie vorher erwähnt, sind beide Enden des Potentiometers 310 im Übertrager 222 an die temperaturunabhängige Spannungsversorgung 268 (Figur 16) angeschlossen. Dabei ist ein Ende des Potentiometers 310 an Anschluß 288 für +15 V= angeschlossen, während das andere Ende mit Klemme 290 für -15 V= verbunden ist.

Potentiometer 310 kann um einen Winkel von 340° gedreht werden. Die Ausgangsspannung des Potentiometers 310, die zwischen dem gemeinsamen C-Anschluß 286 der Stromversorgung 268 und dem Sohleifer 306 des Potentiometers 310 gemessen wird, kann deshalb zwischen -15 V= und +15 V= variieren. Im vorliegenden System ist Übertrager 222 an Auslegerarm 216 so angebracht, daß die Ausgangsspannung Null erzeugt wird, wenn Ausleger 216 in Horizontalstellung ist, wobei Schleifer 306 dann in der Mitte zwischen -15 V= und +15 V= gelegen ist. Bei einer anschließenden 90°-Drehung des Auslegers 216 wird Schleifer 306 ebenfalls um 90° auf die +15 V= Seite des

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Widerstands 308 zugedreht. Das Ausgangssignal ändert sich deshalb um 9O/17O(+15 V=) oder um 7.94 V=, was direkt proportional ist der Winkeländerung von 0° zu 90°.

Wie vorher erwähnt, umfaßt die Steuer-Anzeige-Einheit die folgenden Bestandteile: a) ein Analog-Anzeigeinstrument 234 zur Anzeige des Auslegerwinkels; b) einen Schaltergriff 243 zur manuellen Bereichsumschaltung der gewünschten hohen und niederen Grenzwinkel (mit einer "1T"-Stellung für normalen Betrieb); c) zwei Potentiometer 244, 245 (Figur 17) mit Knöpfen 240, 242 zur Einstellung der niedrigen und hohen Grenzwinkel; d) Warnlichter 236, 238 für den niederen und den hohen Winkel; e) einen Warnsummer 239, der beim Erreichen entweder des hohen oder des niedrigen Grenzwinkels erregt wird;

f) einen manuell betätigten Ein-Aus-Schalter 276 (Figur 16);

g) ein Lämpchen 278 und einen Schalter 280 (Figur 15); und

h) einen Prüfschalter 252 zur Prüfung der Schaltung, Außerdem sind zwei getrennte Anschlußstecker 324, 326 vorgesehen, mit denen die Anzeigeeinheit 226 an den Übertrager 222 des Auslegerwinkels sowie an die Stromquelle 230 des Fahrzeugs angeschlossen werden kann. Eine einzige Karte 258 mit einer gedruckten Schaltung und den transistorisierten Kreisen 256 für das System ist in Einheit 226 enthalten.

Die transistorisierte Schaltung 256, die in allen Einzelheiten in Figuren 16 und 17 abgebildet ist, arbeitet in der folgenden Weise.

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Das von Übertrager 22 abgegebene Signal geht durch Prüfschalter 252 an Verstärker 258, in dem es so verstärkt wird, daß eine Verschiebung um 90° einer Signalspannung von 10 Volt entspricht. Bei Verstärker 258 handelt es sich um eine Spannungsfolgestufe mit einem gewissen Verstärkungsgrad, sodaß eine Belastung des Potentiometers 310 vermieden wird. Das von Verstärker 258 abgenommene, verstärkte Signal wird über Leitung 259 (Figur 17) an Vergleichsstufe 260 für die untere Grenze, an Vergleichsstufe 262 für die obere Grenze, und an Kreis des Anzeigeinstruments über Stellung 2 des Bereichsumschalters 247 angelegt. Die an Vergleichsstufe 260 für die untere Grenze gelangenden Eingangssignale sind die den tatsächlichen Winkeln entsprechenden Signale; ein weiteres Eingangssignal ist eine Spannung entgegengesetzter Polarität, die vom Potentiometer 245 für die Vorwahl des unteren Grenzwinkels abgenommen wird und dem gewünschten unteren Grenzwinkel proportional ist. An die Eingänge der Vergleichsstufe 262 für den hohen Grenzwert gelangen das dem tatsächlichen Winkel entsprechende Signal und eine Spannung entgegengesetzter Polarität, die vom Potentiometer 245 zur Einstellung der oberen Grenze abgenommen wird und dem gewünschten oberen Grenzwinkel proportional ist.

Solange das dem tatsächlichen Winkel entsprechende Signal größer ist als die untere Greneepannung und geringer als die hohe Grenzspannung, sind die Ausgänge der beiden Vergleichsstufen 260, 262 negativ, wodurch Transistoren Q1, Q2 und Q3

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abgeschaltet bleiben. Palls der tatsächliche Winkel unter den unteren Grenzwinkel absinkt oder über den oberen Grenzwinkel ansteigt, wird das Ausgangssignal der entsprechenden Vergleichsstufe positiv. Dadurch gelangt ein Basisstrom über Dioden D5 oder D6 an Transistor Q3, wodurch dieser angeschaltet wird und die akustische Alarmvorrichtung 239 zum Ertönen bringt« Ein positives Ausgangssignal der Vergleichsstufe erzeugt eine Gegenspannung an Diode D7 oder D8, wodurch Blinkkreis 5 einen Basisstrom an Transistor Q1 oder Q2 liefert. Da es sich beim Ausgangssignal des Blinkkreises 5 um einen pulsierenden Strom handelt, werden Transistoren Q1 bzw. Q2 abwechseln an- und abgeschaltet, was zum Blinken der Warnlampen 236 bzw. 238 führt. Die Versorgungskreise der lampen 236, 238 (figur 17) umfassen positive Leitungen 236 bzw. 238, die an den positiven Kreis 270 angeschlossen sind (Figur 16). Durch diesen Kreis wird der positive Pol der Batterie 230 mit der positiven Eingangsklemme 339 der Gleiehstrom-Versorgungsschaltung 268 verbunden.

Potentiometer 244, 245 zur Einstellung des unteren bzw. oberen Grenzwinkels werden verdreht, während die entsprechenden. Ausgangssignale am Anzeigeinstrument 234 für den Winkel über ■Stellungen 1 und 3 des Bereichsumschalters 247 angezeigt werden. Stellung 2 entspricht der normalen (N)-Stellung des Schalters 247.

Da die Eingangsimpedanz des Kreises 266 für das Anzeige-

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instrument hoch ist, kann dieser Kreis zwei Punktionen erfüllen. Einerseits belastet Kreis 266 nicht die Potentiometer 244, 245 zur Einstellung der Grenzwerte, während diese Grenzwerte angezeigt werden. Außerdem werden mit Hilfe des Kreises 266 entweder positive oder negative Spannungen angezeigt, was notwendig ist, da die Grenzwertspannungen eine dem tatsächlichen Winkelsignal entgegengesetzte Polarität haben. Dazu dient ein Vollweg-Gleichrichterkreis 267, der aus vier Dioden D1, D2, D5, und D4 besteht. Diese Dioden sind so angeordnet, daß Strom an die Anschlüsse des Instruments 234 von Plus nach Minus fließt, wenn Schalter 247 in der normalen Stellung 2 und in Stellung 1 oder 3 ist.

Im normalen Betrieb findet die Entladung des Kondensators 01 (Figur 16) über Prüfschalter 252 statt. Wenn der Prüfschalter von Hand geschlossen wird, wird der Eingang an Verstärker 258 vom Übertrager 222 abgetrennt und an Kondensator 01 gelegt. Gleichzeitig wird Widerstand R1 mit Kondensator 01 verbunden und lädt diesen dann langsam auf, wodurch ein allmählich ansteigendes Eingangssignal an Verstärker 258 erzeugt wird. Dieses Signal stellt eine Nachbildung einer langsamen Änderung der Winkelstellung von Null bis 90° im Übertrager 222 dar. Die Bedienungsperson kann damit den Betrieb über die Anzeige des Instruments 234 für den Winkel verfolgen und auch den Einsatz am unteren und oberen Warnpunkt feststellen.

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24356ΘΘ

Die über die Oberseite 250 der Einheit 226 ragenden Schalter 252 und 276 sind mit Gummiabdeckungen 249 bzw. 277 zum Schutz versehen. Der Griff 243 des Bereichsumschalters kann dazu benutzt werden, Schalter 247 in die zur Einstellung verwendeten Stellungen 1 bzw. .3 aus der normalen (U)-Stellung 2 zu bringen. Sicherung 274 ist in die rechte Seitenwand 275 der Einheit 226 neben dem Summer 239 für den akustischen Alarm eingesetzt. Einheit 226 ist kompakt, doch klar für die Bedienungsperson siohtbar. Lampen 236 bzw. 238 blinken auf und Summer 239 ertönt, wenn der entsprechende hohe bzw. niedrige Grenzwinkel, auf den das System eingestellt wurde, vom Ausleger 216 erreicht worden ist. Die Bedienungsperson wird dadurch auf eventuelle gefährliche Betriebsbedingungen aufmerksam gemacht und kann dann den Auslegerwinkel zur Vermeidung von Unfällen verstellen.

Wie aus dem Blockdiagramm der Figur 18 ersichtlich, wird zur Einstellung des Systems auf die hohen und niedrigen Grenzwinkel des Auslegers der Bereichsumschalter 247 zuerst auf Stellung 1 gedreht und unter Beobachtung des Anzeigein- ■ struments 234 das Potentiometer 244 für den hohen Grenzwert verstellt, bis am Anzeigeinstrument 234 der gewünschte Wert angezeigt wird. In ähnlicher Weise wird der niedrige Grenzwert erhalten. Schalter 247 wird dann auf die Endsttllung umgeschaltet, und Kran 210 wird in üblicher Weise betrieben, bis eine der beiden Grenzstellungen erreicht worden ist. In

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diesem Pall ertönt der akustische Alarmsummer 239 und die entsprechenden Warnlampen 236 bzw. 238 blinken. Dies zeigt der Bedienungsperson eventuelle, von der Neigung des Auslegers 216 herrührende Gefahren an.

Im normalen Betrieb des Systems, d.h. wenn die Batterie 230 des Krans an Netzteil 256 angeschlossen ist, überträgt Übertrager 222 ein Analog-Signal an Schaltung 256 und das Instrument 234 zeigt den tatsächlichen Auslegerwinkel an, der sich ständig beim Betrieb des Krans 210 ändert. Solange die vom Ausleger eingenommene Winkelstellung innerhalb der vorbestimmten hohen und niedrigen Grenzwerte ist, spricht die Alarmvorrichtung nicht an. Um das Funktionieren des Systems nachzuprüfen, wird Druckknopfschalter 252 von Hand betätigt, worauf das System automatisch Strom an Anzeigeinstrument 234 liefert, dessen Anzeige sich langsam verändert, bis die gewünschten simulierten Grenzwerte erreicht sind. Anschließend spricht Warnsystem 237 an, wodurch die gewünschten Betriebsbedingungen simuliert worden sind.

Sehr verschiedenartige Abänderungs- und Austauschmöglichkeiten sind zu berücksichtigen; in gewissen Fällen kann es zweckmäßig sein, gewisse kennzeichnende Merkmale der Erfindung für sich allein ohne entsprechende Verwendung anderer Merkmal· anzuwenden. Das folgende Patentbegehren ist deshalb umfassend und in einer Weise formuliert, die den Zielen und dem Umfang der Erfindung Rechnung trägt.

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Claims (1)

1. 2Ά3568Θ

   PATENTANSPRÜCHE

   I 1.Verbessertes System zur Belastungsmessung und Belastungsanzeige für eine mit mehreren Kabeln arbeitende Kranvorrichtung, gekennzeichnet durch Vorrichtungen," die auf die in mindestens einem die Last befördernden Krankabel auftretende Zugspannung ansprechen, mit einem dem Kabel zugeordneten Übertrager (Lastzelle) (30); eine Stromversorgung (268) zur Erzeugung einer stabilisierten Gleichspannung für das System; einen ersten, an den Übertrager (30) angeschlossenen Verstärker (102), der ein der durch die Last im Kabel erzeugten Zugspannung proportionales Signal erzeugt; einen zweiten Verstärker (114) zur Multiplikation des Signals mit. einem der Anzahl der zum'Anheben der Last benutzten Kabel entsprechenden Signal; einen Schalter (54) zur Auswahl der Kabelabschnitte, um ein Signal zu erzeugen, das der Anzahl der mit dem Signal des zweiten Verstärkers (114) zu multiplizierenden Kabel proportional ist; einen dritten Verstärker (130) zum Vergleich des Gesamtausgangssignals des zweiten Verstärkers (114) mit einem der Belastungsgrenze entsprechenden Signal; einen Schalter (138) zur Wahl der Grenzbelastung, mit dem ein der gewünschten Belastungsgrenze entsprechendes Signal gewählt wird; eine auf den dritten Ver stärker (130) ansprechende Triggerschaltung, dl· ein Ausgangs signal erzeugt, wenn da· der tatsächlichen Belastung entsprechende, an den dritten Verstärker angelegt· Signal den

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   Wert des'der Grenzbelastung entsprechenden Signals erreicht; eine Anzeigeeinheit (64) mit einem an den dritten Verstärker (130) angeschlossenen Instrument (72) zur Anzeige des der tatsächlichen Belastung entsprechenden Ausgangssignals des dritten Verstärkers (130), einer Warnlampe (80) und einer akustischen Anzeigevorrichtung (82), die vom Trigger immer dann erregt wird, wenn die tatsächliche Belastung die gewünschte Belastungsgrenze erreicht, wobei die Verbesserung besteht aus: Relais (136), die normalerweise den ersten Verstärker (102) mit dem Ausgangs des Belastungsübertragers (30) und dem Schalter (54) für die Kabelanzahl verbinden und die bei ihrer Erregung die Verbindungen unterbrechen und ein Eingangsprüfsignal an den ersten Verstärker und den Ausgang des ersten Verstärkers an den Eingang des Instruments (72) anlegen; einem Prüfkreis zur Erregung der Relais und zum Anlegen des einer bekannten Belastung entsprechenden Signals an den ersten Verstärker (102).

   2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kabeleinstellschalter (54) und der Schalter (56) zur Einstellung der Belastungsgrenzen von Hand betätigte, mit digitalen Zahlen versehene Schalter umiassen, die zur Vorwahl der Anzahl der die Last anhebenden Kabel und der Belastungsgrenzen dienen, wodurch ein zugeordnetes Ausgangssignal erzeugt wird, das der Anzahl der Kabel und der vom Kabel getragenen Haximalbelaetung entspricht.

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   3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinheit (64) einen Bereichsumschalter-Kreis für das Anzeigeinstrument (72) umfaßt mit: einem von Hand betätigten Schalter (76) mit verschiedenen Schaltstellungen und bestimmten Widerständen im Kreis, wobei der Schalter wahlweise an den Kreis des Anzeigeinstruments (72) angeschlossen wird, sodaß das Anzeigeinstrument die Belastung im gewünschten Bereich anzeigt.

   4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfvorrichtungen umfassen: einen ersten Schalter zum Anlegen des eine Belastung nachbildenden Prüfsignals an den ersten Verstärker (102); einen zweiten Schalter zum manuellen Abtrennen des der Kabelanzahl entsprechenden Signals vom zweiten Verstärker und zum gleichzeitigen Anlegen eines eine bestimmte Kabelanzahl simulierenden Prüfsignals auf der Basis des nachgebildeten, bekannten .Belastungssignals, um das Anzeigeinstrument (72) zu erregen.

   5. Verbessertes Anzeigesystem des Kranauslegerwinkels und Warnsystem, gekennzeichnet durch einen Übertrager (222) für den Auslegerwinkel, der ein der Winkelstellung des Auslegers (216) proportionales Ausgangssignal in Analog-Form erzeugt, ein Anzeigeinstrument (72) für den Auslegerwinkel, das eine visuelle Anzeige der Auslegerstellung über einen Winkelbereich ron 90° von der völlig vertikalen zur völlig horizontalen Stellung des Auslegers überdeckt; eine

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   Warnvorrichtung für vorgewählte obere und untere Grenzwinkel des Auslegers (216), die entsprechende obere und untere Grenzen der Auslegersteilung anzeigen, wodurch ein zulässiger Arbeitsbereich des Auslegers definiert wird; an den Übertrager (222) angeschlossene Hauptschaltung, Warnvorrichtungen zur Erregung derselben und an die Warnvorrichtung angeschlossene, von Hand vorwählbare Vorrichtungen zur Einstellung der oberen und unteren Grenzen, wobei die Verbesserung umfaßt: einen Prüfkreis, der an der Hauptschaltung und dem Übertrager angeschlossen werden kann und ein langsam ansteigendes Signal erzeugt, das einem simulierten Übertragerausgangssignal statt des tatsächlichen Ausgangssignals entspricht, um das Anzeigeinstrument (72) den gesamten Betriebsbereich einschließlich der oberen und unteren Grenzwinkel des Auslegers überstreichen zu lassen, sodaß die Bedienungsperson des Krans den Betrieb des Anzeigeinstruments (234) beobachten kann.

   6. System nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Übertrager (222) ein positives Ausgangsspannungssignal erzeugt, das dem Auslegerwinkel ron 0° bis 90° direkt proportional ist; daß die veränderlichen Vorrichtungen zur manuellen Einstellung der Betriebsgrenzen von Hand ein stellbar· Potentiometer (244, 245) umfasee», mit *·*·η die oberen und unteren Grenzwerte eingereglt werte» können, sodaß jeweils eine in Bezug auf den anderen Übertraferausgang

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   umgepolte, der unteren bzw. oberen Grenze entsprechende Spannung entsteht; und daß das Anzeigeinstrument (234) auf positive wie negative Eingangsspannungen anspricht.

   7. System nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Bereichsumschalter mit mindestens drei Stellungen, die der normalen, der hohen, und der niedrigen Auslegersteilung . entsprechen, wobei der Bereichsumschalter in die Schaltung des Anzeigeinstruments für den Auslegerwinkel so eingesetzt ist, daß in der normalen Stellung der Auslegerwinkel, und die von den Potentiometern (244, .245) vorgewählten Grenzstellungen beim Umschalten in die hohen bzw. niederen Stellungen angezeigt werden.

   8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkreis einen Impedanzkreis mit in Bezug auf jedes zur Einstellung der Grenzwinkel verwendeten Potentiometers (244, 245) hoher Impedanz hat, sodaß die Belastung reduziert wird, während die Grenzwerte vom Anzeigeinstrument (234) angezeigt werden; und daß das Anzeigeinstrument die positiven und negativen Spannungen je nach Bedarf an das Anzeigeinstrument anlegt.

   9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkreis (256) eine in ihm statt des Übertragers (222) einsetzbare Prüfschaltung (143) umfaßt, mit der eine, langsam veränderliche Spannung erzeugt werden kann, die eine Nachbildung der Übertrager-Ausgangsspannung von 0° bis 90°

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   darstellt, sodaß die Bedienungsperson den Betrieb des Anzeigeinstruments (234) einschließlich der hohen und niederen Einsatzpunkte beobachten kann.

   10. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Hauptkreis (256) ein handbedienter, doppelpoliger Umschalter (252) zum Umschalten des Übertragerausgangs und des zugehörigen Kreises in den Hauptkreis gehört.

   11. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Warnvorrichtung (237) umfaßt: Blinklampen (236, 238) zur Anzeige des Erreichens der oberen bzw. unteren Betriebsgrenze und eine akustische Warnanzeige (82), die beim Erreichen der oberen bzw. unteren G-renze wirksam wird.

   12. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkreis (256) auf einem einzigen Schaltungsbrett (258) angebracht ist.

   13· System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkreis umfaßt:■integrierte Vergleichsschaltungen für den hohen und den niederen Grenzwert, wobei eine Eingangsspannung der Vergleichsschaltungen dem dem tatsächlichen Winkel zugeordneten Übertragerausgangssignal entspricht, während die andere Eingangsspannung einer negativen Spannung vom entsprechenden Potentiometer (24-4, 245) entspricht, wobei im Falle eines zwischen den hohen und niederen Grenzwerten angenommenen Winkels das Ausgangssignal der entsprechenden Vergleichsatufe (130) negativ ist und die

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   tfarnvorrichtungen abgeschaltet bleiben, während im Falle eines die Grenzwerte überschreitenden tatsächlichen Winkels das Ausgangssignal der entsprechenden Vergleichsstufe positiv wird, wodurch die akustische Warnvorricl^ng sowie die entsprechende Warnlampe in Betrieb genommen werden.

   14. System nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkreis (256) ferner umfaßt: eine integrierte Schaltung zur Erzeugung einer konstanten Gleichspannung (268) mit einer geerdeten Mittelanzapfung (286) als Eingangsklemme, einer +15V Ausgangsklemme (283) und einer -I5 V Ausgangsklemme (290); eine Batterie (230); einen Ein-Aus-Schalter (88) für den negativen Pol der Batterie; einen Ein-Aus-Schalter (276) für die negative Eingangsklemme der Schaltung zur GIeichspannungserzeugung; und ein über einen Schalter an die positive Eingangsklemme der Schaltung zur Gleichspannungserzeugung geschaltetes Lämpchen, das außerdem mit dem negativen Pol der Batterie verbunden ist, um das Zuschalten derselben anzuzeigen.

   15· System nach· Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung des Anzeigeinstruments (234·) umfaßt: einen integrierten Verstärker mit einer Ausgangsklemiie, einer mit der Mittelanzapfung (286) der Schaltun« (2*8) «*r Gleichspannungserzeugung verbundene Erdungsklerae, und mit einer Eingangsklemme, die an den Wahlschalter angeechloeeen ist, wobei die Impedanzanordnung einen Vollweg-Gleichrichter (D1-D4)

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   umfaßt, dessen Ausgangsklemmen an die Klemmen des Anzeigeinstruments (234) gelegt sind, während die Eingangsklemmeη mit den Ausgangsklemmen des Verstärkers bzw. der Erdungsklemme verbunden sind.

   I60 System zur Winkelanzeige gemäß Anspruch 11, gekennzeichnet durch ein Brettchen (258) mit einer gedruckten Schaltung (256) und eine das Brettchen enthaltende Steuer-Anzeige-Einheit (226) mit einer Frontplatte, an der das Anzeigeinstrument (234) für den Auslegerwinkel, Warnlämpchen für den hohen und niedrigen Grenzwinkel, jeweils ein Einstellknopf für die Potentiometer (244, 245) für die hohen und niederen Grenzwerte und ein dreistufiger Bereichsumschalter angebracht sind, wobei das Brettchen für die gedruckte Schaltung mit entsprechenden Anschlüssen versehen ist zur Verbindung mit den Ausgangsanschlussen einer Außenbatterie (230), mit dem Übertrager (222) für den Auslegerwinkel, mit den an der Einheit angebrachten Einstellpotentiometern (244, 245) für die hohe und die niedere Grenze, mit dem Instrument für den Auslegerwinkel, mit dem Bereichsumschalter, und mit den Anzeigelämpchen (278).

   17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltungsbrettchen mit der Hauptschaltung (256) eine integrierte Schaltung zur Erzeugung einer konstanten Gleichspannung für das gesamte System enthält, sowie eine als Mittelanzapfung ausgebildete Erdleitung und positive und

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   negative Anschlußklemmen, von denen in Bezug auf die Mittelanzapfung gleiche 15 V-Signale geliefert werden.

   18. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Brettchen (258) mit der integrierten Schaltung (256) Vorrichtungen zum Anschluß der Übertragers an die + und Klemmen der Schaltung zur G-leichspannungserzeugung umfaßt; daß der Übertrager aus einem pendelartigen Schleifer (306) und einem gebogenen Widerstandselement (308) besteht, das zusammen mit dem Ausleger rotiert und mit dem Schleifer in Kontakt ist; daß das Widerstandselement dem Kreis zur G-leichspannungsVersorgung parallelgeschaltet ist; daß das gebogene Widerstandselement des Übertragers (222) um einen Winkel von 340° bewegt werden kann; daß die Ausgangsspannung des Potentiometers zwischen -15 V= und +15 V= variiert; und daß der Schleifer in seiner Mittelstellung im gebogenen Widerstandselement des Ausgang Hull des Übertragers (222) ergibt.

   19. System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Übertragers (222) von Null im Falle der horizontalen Auslegerstellung und +15 V= im Falle der vertikalen Auslegerstellung variiert.

   20. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Warnvorrichtung eine Blinkerstufe zum Betrieb der Lämpchen (236, 233) beim Erreichen einer der Grenzstellungen umfaßt.

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   L e e r s e 11 e