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Schaltung für durch Impulse wechselnder Richtung von einem Impulsgeber,
(z. B. einer Hauptuhr) gesteuerte Impuls-Empfänger (z. B. Nebenuhren) In elektrischenUhrenanlagen
werden die Impuls-Empfänger, wie Nebenuhren und Zeitstempel, allgemein durch von
einer Hauptuhr ausgesandte Impulse mit Hilfe von durch Magnete getriebenen Schrittschaltwerken
fortgeschaltet. Man verwendet dabei gepolte oder neutrale Magnete. Bei einer Anlage
mit gepolten Magneten wechselt bei jeder Kontaktgabe der Hauptuhr die Stromrichtung
in der Nebenuhrlinie. Dem Dauerfluß der gepolten, d. h. permanenten Magnete wird
der SteuerfluB eines Elektromagneten für die Zeit der Impulsgabe überlagert. Dadurch
wird, abhängig von derStromrichtung in der Magnetspule, der magnetische F1uB für
den einen Pol des permanenten Kreises verstärkt und für den anderen geschwächt.
Dieser Unistand bewirkt dann die Bewegung des Ankers. Die gepolten Magnete sind
unempfindlich gegen Doppelimpulse, die etwa durch Prellungen des Sendekontakts hervorgerufen
werden, denn ein zweiter Impuls gleicher Stromrichtung kann diesen Magneten nicht
beeinflussen. Zwar können die Nebenuhrwerke durch Fremdströme, z. B. durch die Induktionswirkung
einer parallel geführten Leitung, um einen Schritt weiter bewegt werden, doch sprechen
diese Uhren dann nicht auf den nächsten regulären Impuls gleicher Richtung der Hauptuhr
an, so daB dann wieder volleÜbereinstimmung mit derHauptuhr erreicht ist.
Es
ist nun bekannt, daß, wie Fig. i zeigt, bei geringer elektrischer Energie die Kraft
eines gepolten Magneten infolge seiner linearen Charakteristik bis zum Schnittpunkt
mit der gekrümmten Kennlinie eines neutralen Magneten höher ist als die des neutralen
Magneten bei gleicher Erregung. Deshalb besitzen die Nebenuhrwerke meistens permanente
Magnete.
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Für Zeitregistriergeräte wird nun vom Schaltmagneten eine wesentlich
höhere Arbeit als für gewöhnliche anzeigende Nebenuhren gefordert. Der Arbeitspunkt
liegt bei einem räumlich begrenztere Bauvolumen solcher Geräte rechts oberhalb des
Schnittpunktes der Kurven der Fig. i, d. h. ein neutraler Magnet ist für diesen
Fall günstiger als ein gepolter. Da aber neutrale Magnete naturgemäß für Doppelimpulse
empfänglich sind, d. h. auf Impulse beider Richtungen ansprechen, sieht die Erfindung
vor, dem neutralen Magneten eines entsprechenden Empfangsgeräts durch die Kombination
bekannter Schaltelemente die Eigenschaften eines gepolten Magneten zu geben. Dies
geschieht dadurch, daß von dem Impuls-Empfänger, der vorzugsweise mit neutralen
Magneten ausgerüstet ist, ein Wechselkontakt gesteuert wird, der den Magneten nach
seiner Erregung abwechselnd je über eine Sperrzelle unterschiedlicher Durchlaßrichtung
an die Uhrenlinie schaltet.
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Zur Erläuterung der Erfindung dienen die in den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispiele. Nach Fig. 2 liegt der neutrale Magnet M je nach Stellung des
von ihm über ein besonderes nicht dargestelltes Steuerglied * betätigten Kontakts
k entweder über Sperrzelle Spl oder Spe an der Nebenuhrenlinie. Wechselt entsprechend
dem Charakter einer Anlage mit Stromstößen wechselnder Richtung bei jedem Impuls
der Hauptuhr die Stromrichtung in der Nebenuhrenlinie N-N, so wird der Kontakt k
jeweils erst nach einem von der Hauptuhr oder über ein Verzögerungselement beendeten
Stromimpuls umgeschaltet. Der Magnet ist dann für den nächsten, in entgegengesetzter
Stromrichtung ankommenden Impuls aufnahmebereit, während ein zweiter Impuls in gleicher
Richtung den Magneten durch die Zelle. Spe gesperrt vorfindet. Die eigentliche Aufgabe
des Magneten M ist naturgemäß die Uhrenfortschaltung. Diese erfolgt meist über eine
Schaltklinke. Das Schaltrad wird durch eine Sperrklinke an der Rückwärtsdrehung
gehindert. Das Schaltgetriebe ist so ausgebildet, daß der Schaltschritt durch die
Rückzugsfeder des Ankers über die Klinke bewirkt wird.
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Die Umschaltung des Kontakts k kann beispielsweise mittels eines Schalters
erfolgen, der so ausgebildet ist, daß er jeweils mit dem zweiten Schaltschritt wieder
die gleiche Stellung einnimmt. Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der
Kontakt k durch ein vom abfallenden Magnetanker jeweils eine halbe Zahnteilung weitergeschaltetes
Rad i gesteuert wird. Der Magnet M ist an die Feder 2, die Sperrzelle Spl an die
Feder 3 und die Sperrzelle Spe an die Feder 4 angeschlossen. Die Kontaktfedern 3
und 4 werden durch einen isolierten Bolzen 5 so auseinandergehalten, daß jeweils
nur eine Sperrzelle dem Magneten vorgeschaltet ist. Nach dem nächsten Schaltschritt
stützt sich die Feder 2 auf den Zahn des Rades i ab und gibt Kontakt mit Feder 4,
so daß der neutrale Magnet für den nächsten, über die Sperrzelle Spe einlaufenden
Impuls aufnahmebereit ist.
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Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß die Umschaltung des Kontakts
k erst bei Beendigung des Stromimpulses erfolgt. Vielmehr kann diese Umschaltung
bereits vorgenommen werden, sobald der Anker völlig angezogen ist. Da der Magnet
sogleich nach vollendetem Schaltschritt von der Uhrenlinie abgetrennt wird, arbeitet
ein solcherItnpuls-Einpfänger mit sehr geringem Stromverbrauch.
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Ein mechanisch arbeitendes Steuerelement, das den Kontakt mit entsprechender
zeitlicher Verzögerung nach Erregung des Magneten M umschaltet, ist in Fig. 4 schematisch
gezeigt. Der Magnet M
schaltet beim Anzug des Ankers über die Klinke .6 das
Schaltrad 7 des Uhrwerks weiter. Am Anker8 ist eine Koppelstange 9 angelenkt, auf
der leicht beweglich die Masse io geführt und durch die Feder i i in der Grundstellung
gehalten wird. Die bei der Bewegung des Ankers in der Masse io aufgespeicherte Energie
wird beim Anschlag des Ankers auf den Magneten frei und schaltet über die Klinke
12 das Schaltrad 13 einen Schritt weiter. Auf der Welle dieses Rades 13 sitzt
die Kontaktvorrichtung nach Fig.@ 3; ein Schaltschritt des Rades 13 entspricht einer
halben Teilung des Rades i in Fig. 3.
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Ein elektrisches Steuerelement, das die Verzögerung der Umschaltung
des Kontakts k bewirkt, ist in Fig. 5 beispielsweise dargestellt. Die Verzögerung
tritt dadurch ein, daß der Schaltmagnet-M kurz vor vollendetem Anzug über den Kontakt
14 und den Magneten 15 eine Kontakteinrichtung nach Fig. 3 um einen halben Zahn
weiterschaltet. .
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Fig. 6 zeigt eine Gruppe von Impuls-Empfängern, bei denen, um den
Aufwand an Kontakten zu- beschränken, nur eine einzige Sperrzellenanordnung entsprechend
Fig.2 vorgesehen ist. Der Kontakt k1 wird lediglich durch einen einzigen der parallel
geschalteten Magnete, z. B. Ml, gesteuert.
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Der Umfang einer Uhrenanlage, also die Zahl der angeschlossenen Nebenuhren,
Zeitstempel u. dgl., sowie deren Entfernung von der Hauptuhr ist sowohl vom zulässigen
Spannungsabfall in den Leitungen als auch von der Belastungsmöglichkeit der Steuerkontakte
der Hauptuhr oder etwa vorhandener Zwischenrelais abhängig. Es ist stets erwünscht,
den Stromverbrauch der einzelnen angeschlossenen Geräte im Rahmen der Betriebssicher-.
heit möglichst klein zu halten. Nach Fig: 7 wird
durch einen gemäß der Erfindung
geschalteten Magneten der weitere Kontakt k2 gesteuert, der kurz, bevor der Anker
auf den Magneten aufschlägt, einen Widerstand W in Reihe mit M schaltet. Der Widerstand
W kann auch durch eine Teilwicklung des Magneten gebildet werden und ist so bemessen,
daß der für die Dauer eines Impulses fließende Strom auf einen zum Halten des Magneten
ausreichenden
Wert verkleinert- wird. Ferner kann der Widerstand W durch einen Magneten entsprechend
15 in Fig. 5 gebildet werden.
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Fig. 8 zeigt den Stromverlauf während eines Arbeitsganges des :Magneten
der Schaltung nach Fig. 7, wenn dieser die Umschaltung des Kontakts k2 erst nach
vollendetem Stromimpuls bewirkt. Die Kurve a entspricht dem Stromverlauf bei der
Schaltung nach Fig. 2 und 6, die Kurve b demjenigen bei Verwendung der Schaltung
nach Fig. 7. Nach Anziehen des Ankers wird sofort der Widerstand 1F eingeschaltet.
Dadurch sinkt der Strom auf einen beachtlich kleinen Wert. Die Kurve b stellt den
Haltestrom dar; der Kontakt des Impulsgebers wird weniger beansprucht, so daß eine
größere Anzahl von Geräten durch ihn geschaltet werden kann. Ein weiterer Vorteil
dieser Schaltung besteht darin, daß infolge des geringeren Haltestroms die Induktionsspannung
beim Abschalten irgendwelche in der gleichen Schleife liegende Nebenuhren nicht
beeinflußt und infolge des kleineren Spannungsabfalls weitere Nebenuhren betrieben
werden können.
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Die Anwendung des in Reihe zum Magneten zum Zwecke der Verminderung
der Abschaltspannungsspitze. zu schaltenden `'Widerstandes (Fig. 7) .ist nicht auf
gepolte oder durch Sperrzellen, gepolt arbeitende neutrale Magnete, die nach beendetem
Stromimpuls den Mechanismus schalten, beschränkt. Auch bei einfachen neutralen Magneten
ist die Verringerung des Stroms von -Vorteil.
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Bei besonders langen Leitungen kann eine Schaltung nach Fig.
9 zweckdienlich sein. Die Kontakte kil bzw. k21 haben die gleiche Funktion
wie der Kontakt k in Fig. 2. Der beim Ansprechen des Magneten M1 betätigte Kontakt
k12 schaltet den Magneten Ritz des nächstliegenden Empfangsgeräts ein, der selbst
wieder mittels k22 den Magneten des dritten Geräts schaltet usf. Hierdurch ist die
Nebenuhrenschleife während des Einschaltvorgangs stets nur mit dem Einschaltstrom
eines Magneten und den durch die Widerstände W1, W2 bedingten Halteströmen der bereits
angezogenen Magnete belastet.
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Fig. io zeigt die Verwendung der Sperrzellen in Verbindung mit Relais.
Die Relais R1 und R2 empfangen abwechselnd Impulse, die in entgegengesetzter Richtung
ankommen, und geben diese weiter. Die Kontakte dieser Relais sind ri und r2. Mit
diesen wird die mit + und - angedeutete Spannungsquelle für die Zeit eines jeden
von dem Impulsgeber über X-\' kommenden Impulses mit jeweils abwechselnder
Polarität auf die Nebenuhrenlinie Ni-Ni weitergegeben. Diese Schleife ist in der
Zeit zwischen zwei Impulsen durch die das Pluspotential führende Brücke kurzgeschlossen,
wodurch etwa auftretende Induktionsströme in der Schleife Ni-Ni unwirksam gemacht
werden. Wird z. B. R1 erregt, so bewegt sich von dem Kontakt r1 zuerst die Feder
r". Trifft diese auf die Pluspotential führende Feder r12, so ist ein ohmisch belasteter
Kreis über +, ri$, r11, W3, - so lange gebildet, bis infolge des Durchziehens des
Relaisankers die Feder rlf von der plusführenden Brücke abgehoben ist. Die Belastung
durch den Widerstand W3 ist so bemessen, daß das Abheben der Feder r12 von dieser
Brücke funkenfrei erfolgt. Bevor die Feder r12 mit r13 Kontakt gibt, ist der Linie
Ni Ni der Widerstand W vorgeschaltet. Dieser ist überbrückt,@sobald r13 und
damit deiMinuspol direkt an Ni liegt. Besonders vorteilhaft wirkt sich diese Maßnahme
beim Abschalten aus, da das Magnetfeld der angeschlossenen Impuls-Enipfänger erst
dann zusammenbricht, wenn r12, durch r11 geführt, wieder auf der plusführenden Brücke
anliegt. Hierdurch ist ein funkenfreies Abschalten gesichert. In der Schleife
N. _N. liegen nun die mit neutralen oder auch mit gepolten Magneten
ausgestatteten Impuls-Empfänger, z. B. M. Einer dieser Impuls-Empfänger bewirkt
die Umschaltung des Umsteuerkontakts k gemäß Fig. 2.