DE760939A - - Google Patents

Description

Oase 150.

Berlxn, den 17. November 1941

¹ /Ί -O -1

fr. Sap.ter^i.G··^ Fabrik elektr_s£ijipgtfate,[B,ji sei (Schweiz)

Eiiir ibhti^ag ziar^ ζ e i^bn^gm

λ G. ross en.

Priorität

vorn 13. TTezembsr

Es sind Einrichtung en bekannt, um physikalische Grossen zeitabhängig zu steuern. Diese Torrichtungen sind mit dem Nachteil behaftet, dass eine einmal eingestellte zeitabhängige Funktion nur durch Auswechslung von Steuerelementen geändert werd*en kann und dass der Verlauf der eingestellten Funktion nicht ohne weiteres sichtbar gemacht ist·

β Erfindung vermeidet z.T. diese lachteile. Sie erlaubt, irgend eine physikalische Grosse, wie !Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, Strom, Spannung, Leistung &&a. durch elektrisch betätigte Steuerorgane in Abhängigkeit von der Zeit nach einer bestimmten Steuerfunktion zu steuern, wobei diese Funktion beliebig ohne Auswechslung

Ton Zeitelementen änderbar ist· Die eingestellte Steuerfunktion ist zweckmässig in einem Diagrammbild (koordinatenmässig, vektoriell) sichtbar gemacht·

Die Zeichnung veranschaulicht schematisch ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes in seiner Anwendung zur zeitabhängigen Steuerung der elektrischen

Leistung, ira ein Elektrodenheizkessel aufnehmen soll· Fig. 1 zeigt das Schema der gesamten Einrichtung.

Fig· 2 stellt ein Beispiel einer Leimungskurve in Abhängigkeit von der Zeit dar, ;Uua# im rechtwinkligen Koordinatensystem·

Fig· 3 zeigt eine Einstellungsmarkierung tt von der Zeit abhängige^/ Steuerelemente der Steuervorrichtung für eine Leistungs-Zeitkurve entsprechend Pig. 2.

A (Pig· 1) ist eine im folgenden Programmwähler

eCureL ate*/ genannte Steuervorrichtung, r die Leistung in

Punktion der Zeit,das gewünschte Leistungsprogramm,eingestellt werden kann· B ist eine Schaltuhr, um in regelte n/n /W" /^,i^dwutiiu kfus t,^

massigen Intervallen, einen Stromimpuls auf den Programmwähler A abzugeben. C ist ein reversierbarer elektrischer Antrieb zur Betätigung einer Elektrodenverstellvorrichtung E eines Elektrodenkessels P, d.h. eines Kessels, in weleeem

us
de* Torrichtung E Elektroden in einer Flüssigkeit

heb- und senkbar sind, um die Grosse ihrer Heizwirkung zu regulieren« D ist ein Differentialrelais, um den Antrieb C vom Programmwähler A aus zu steuern und zwar nach

die Steuerung in aufeinanderfolgenden Zeitperiode

dem an und für sich bekannten System der Wi der stand s-Diff erential-BegiAliearung· Der Programmwähler A t eine Eeihe von Steuer- oder Schaltelementen (Steuerwiderständen) mit je einem in Abhängigkeit von der Zeit einstellbaren Steuerkontakt, wobei die jeweiligen Steuerelemente von der Schaltuhr B aus nacheinander einschaltbar sind, so dass

•&Γ Tv. r<T7 (Pig. 2) eine durch das in Pig. 2 dargestellte Diagrammbild versinnbildlichte, zeitgesteuerte Leistung ergibt.

Es sei angenommen, die verlangte zeitabhängige Leistung sei durch eine in einem rechtwinkligen Koordinatensystem aufgetragene Kurve nach Pig. 2 veranschaulicht. Die Kurve ist hier aus 6 Stufen bestehend angenommen, es ist aber auch möglich, das Prinzip der Schaltung durch Verkleinerung der Stufenintervalle und Yergrösserung der Anzahl Stufen zur Verwirklichung irgend einer Kurve zu verwenden. Entsprechend den 6 Zeit Steuerungen oder Stufen der

Kurve nach Pig. 2 ist der Programmwähl er A der "Fig· I mit

1 t &<■* 6

sechs St euer lementen w , y /////,«^ w ausgestattet. Diese Steuerlemente bestehen hier in itkea Widerständen, deren Ohmwert durch Verstellen von Steuerkontakten k , k beliebig zwischen Null und einem Maximalwert eingestellt

\/ 6 werden kann« Die Steuerkontakte k / k sind alle unter

%⁶

einander elektrisch verbunden und an Klemme 1 angeschlossen.

<*£■
Eine Kontaktvorrichtung 3 entsprechend den sechs

1 / 6 1 y 6

Steuerelementen w »/w sechs Kontakte ο ρ ο , von denen je einer mit dem entsprechenden Steuerelement w , in elektrischer Verbindung steht, also z.B. c mit w ,

2 2 ^**

c mit w u. s.f. Χ Die Kontaktvorrichtung 3 aueh einen beweglichen Eontaktarm u, eine elektrische Verbindung zwischen dem Schleifring r und je nach, der

1 ^V 6 Stellung von u mit einem der Kontakte c Sc herstellt.

In Fig. 1 steht der Arm u auf dem Kontakt c , wodurch das Steuerelement w über Kontakt c , u und r an Klemme 2 angeschlossen ist·

1 **V 6 Der Ohmwert jedes Schaltelementes w ^w wird

1 &^s/ 6 durch Einstellen der Steuerkontakte k /k gemäss der gewünschten Leistungskurve« also beispielsweise gemäss Fig· 2 gewählt· Per Ohmwert UuIl entspricht der Leistung Null, der maximale Ohmwert der maximalen Leistung, die Zwisohenwerte sind der Leistung proportional·

Der bewegliche Kontaktarm u ist isoliert auf einer drehbaren Welle 4 befestigt. Auf dieser felle 4 sitzt auch ein Schaltrad 5· Sin Elektromagnet 6 schiebt, wenn 4erreg^f seinen Anker 7 na eh oben entgegen der Feder und dreht dadurch, die Welle 4 mit dem Kontaktarm u zum Beispiel im Uhrzeigersinne. Durch diese Bewegung wird

η OCS/ C

der Kontaktarm u von einem der Kontakte β i/o auf den darauffolgenden geschaltet, in der Darstellung der Fig. beispielsweise von c auf e . Wenn der Elektromagnet β unerregt ist, befindet sich dessen Anker 7 unter Wirkung

der Feder 8 in seiner Ruhestellung und der Kontaktarm u "bleibt stehen, bis ein neuer Stromimpuls auf den Elektromagnet 6 gegeben wird·

Die Schaltuhr B ist mit einem Kontakt 12 ausgerüstet» der durch eine Hockenscheibe 11 betätigt wird· Die Nockenscheibe 11 wird über die Welle 10 von einem Uhrwerk oder einem Synchronmotor 9 angetrieben. ₍ Die Sohalt-

η 3a/ g uhr B gibt in regelmässigen Zeitintervallen t / % einen Stromimpuls auf den Elektromagnet 7· Der Stromkreis verläuft dabei von der Phase ü des Steuerstromkreises über Kontakt 12, Elektromagnet 6 an die Phase T des Steuerstromkreises· In diesem Beispiel ist die Betätigung des beweglichen Kontaktarmes u der Vorrichtung k impulsweise angenommen· Es ist aber auch möglich, den Kontaktarm u sich kontinuierlich drehen zu lassen, indem man ihn Ton einem Synchronmotor oder dergleichen antreiben lässt, wobei die Schaltuhr B, der Elektromagnet 6 und das Schaltrad 5 in Wegfall kommen·

Der Antrieb 0 der KLektroden-TerStellvorrichtung E s einen Wechselstrommotor 13 mit einer Wicklung 14 für Vorwärtslauf und einer Wicklung 15 für üückwärtslauf. Der Motor 13 treibt über G-etriebe 19 eine Welle 16 an. Mit der Welle 16 gekuppelt ist der bewegliche Kontakt 18 eines v&xia&Lea Widerstandes 17· Hit Welle 16 gekuppelt

ist auch die Yer st ellvor rieht Ting E der Elektroden des Elektrodenkessels F· Der maximalen Eintauchtiefe der Elektroden und somit der maximalen Leistungsaufnahme des Elektrodenkessels entspricht der Ohmwert Null des Widerstandes 17» der Leistung Null der maximale Ohmwert von 17· Die Zwisohenwerte von 17} durch den beweglichen Kontaktarm 18 abgegriffen werden, sind der Leistung proportional·

Ut Das Differentialrelais D "rett zwei Wicklungen

22 und 23» die magnetisch einen sehwingbaren Anker 24 Mit seinem Eontakt 25 steuern· Der Anker 24 ist um seine Lagerst eile 30 drehbar. üeberwiegt der Einfluss der Wicklung 22, weil durch sie ein grösserer Steuerstrom fliesst als durch die Wicklung 23» so wird der Anker 24 von der Wicklung 22 magnetisch angezogen und macht dadurch mit seinem Eontakt 25 elektrischen Kontakt mit einemi · Kontakt 27· umgekehrt wenn die Wirkung der Wicklung 23 jene von 22 überwiegt, wird der Anker 24 mit seinem Kontakt 25 mit einem -etadSenil&ear-Kontakt 26 Kontakt machen* Wenn der magnetische Einfluss der beiden Wicklungen 22 und

23 auf den Anker 24 sich genau die Wage hält, bleibt der Anker 24 in einer neutralen Stellung und Kontakt 25 berührt dann weder Kontakt 26/ noch Kontakt 27» sondern befindet

sich genau in der Mitte zwischen beiden.

Die Wicklung 23 des Differentialrelais D ist über einen einstellbaren, aber als konstant anzunehmenden Widerstand 29 and die Phase V des Steuerstromkreises angeschlossen,

das andere Ende der Wicklung 23 über Klemme 28 an die Steuerphase U. Die Wicklung 23 wird somit von einem konstanten Strom durchflossen, wobei konstante Spannung am Steuerstromkreis vorausgesetzt ist. Die Wicklung 22 ist mit einem Ende über Klemme 28 an Steuerphase TJ, mit dem anderen Ende an Klemme 20 des Antriebes C angeschlossen. Der Strom durch Wicklung 22 wird bestimmt durch den Ohmwert, den der bewegliche Kontakt 18 auf Widerstand 17 abgreift. Da Widerstand 17 über Klemme 21 an Klemme 2 des Programmwählers A angeschlossen ist, befindet sich der über den beweglichen Kontaktarm u angeschaltete Steuerwiderstand w ebenfalls im Stromkreis der Wicklung 22 von EeIais D. Der Stromkreis verläuft von Steuerphase U Über Klemme 28, Wicklung 22, Klemme 20, Kontakt 18, Widerstand 17» Klemme 21, Klemme 2, Schleifring r, beweglichen Kontakt u,

3 3 3

Kontakt e , Widerstand w , Schleifkontakt k , Klemme 1 an Steuerphase 7.

Es sei nun beispielsweise der Strom durch Wicklung 22 des Relais D kleiner als durch Wicklung 23. Der Anker 24 wird dann magnetisch von Wicklung 23 angezogen und Kontakt 25 berührt Kontakt 26. Dadurch wird Wicklung 14 des Antriebes 0 an Pnase TJ gelegt· Der Motor 13 dreht seine Welle 16, verstellt die Elektroden über die Verstellvorrichtung E am Elektrodenkessel F, aber gleichzeitig auch den Kontakt 18. Dieser greift am Widerstand 17 einen kleineren Ohmwert ab. Der Motor 13 bleibt in Bewegung,

bis der Ohmwert, der durch 18 auf Widerstand 17 abgegriffen

3 3

wird, zusammen mit dem durch k auf w abgegriffenen Ohmwert durch die Wicklung 22 des Beiais D einen gleich, grossen Strom fliessen lässt wie durch Wicklung 23· Alsdann wird der Anker 24 wieder seine Ruhestellung einnehmen, und Eontakt 25 öffnet den Stromkreis der Motorwicklung 14· Wenn andrerseits der Strom durch Wicklung 22 des Beiais D grosser wäre als jener durch Wicklung 23, dann würde analog die Wicklung 15 des Antriebes C eingeschaltet, bis durch Abgreifen eines grosseren Ohmwertes durch Eontaktarm 18 der Strom durch Wicklung 22 gleich gross ist wie jener durch Wicklung 23· Wenn der Antrieb C zufolge des Stromgleichgewichtes in den Wicklungen 22 und 23 des Beiais S zur Euhe gekommen ist, wird der erst wieder zu drehen beginnen, wenn durch Weit er scha It en des Eontaktarmes u der Steuer-

4. vorrichtung A eine andere Widerstandsstufe zum Beispiel w in den Stromkreis der Wicklung 22 eingeschaltet wird. Der Motor 13 dreht dann wieder im einen oder anderen Sinne,

4 4

je nachdem der Ohmwert, den Kontakt k auf w abgreift, grosser oder kleiner ist als jener der vorhergehenden Stufe» Der Motor 13 bleibt so lange in Bewegung, bis "wieder durch Drehen von Kontakt 18 Stromgleichgewieht in den Wicklungen 22 und 23 erreicht ist. Das Gleiche wiederholt sich jedesmal beim WeiterschaIten des Kontaktarmes u des Programmwählers A, wodurch die gewünschte zeitabhängige Steuerung erreicht wird.

An Stelle der Tor erwähnt en Schaltung könnte man auch die Wicklung 23 des Differentialrelais D an die Sekundärseite eines Stromwandlers ansohliessen, dessen Primärwicklung vom Elektrodenstrom des Elektrodenkessels F durchflossen wäre. Der Anschluss der Wicklung 23 an den Steuerstromkreis DY würde wegfallen, der Antrieb C wäre ohne Widerstand 17 und Arm 18, und die Klemmen 21 und 20 wären direkt miteinander verbunden.

Wenn in diesem Falle der Elektrodenstrom und Jener in der Wicklung 23 des Differentialrelais z.B. kleiner würde als der Leistungseinstellung am Programmwähler A entspräche, würde der Anker 24 von der Wicklung 22 angezogen, wodurch der Kontakt 25 mit 27 Kontakt machen würde. Die Wicklung 15 des Antriebs erhielte Spannung, der Antrieb G würde sich drehen und die Elektroden so lange verstellen, bis der Elektrodenstrom um so viel vergrössert würde, als der Leistungseinstellung an A entspräche.

Um die jeweilige Einstellung der zeitabhängigen

Punktion zu erleichtern, sind hier die Steuerelemente

1 *& 6

w /* w in einem rechtwinkligen Koordinatensystem aufgelle &4y g stellt, so dass die Bewegung der Einstellkontakte k /ic

lotrttit
in Richtung der Ordinatenach.se erfolgen kann.

Die Kontakte k^x γk° sind, wie Pig. 3 zeigt, a±* mit

einer Markierung 31 versehene Plättchen 33 die an einer Grundplatte 32 (Pig. 3) »weiche als Basis des

Koordinatensystems dient» sichfbar sind und daran auf- und abwärts geschoben werden können, wobei sie atif der Hinterseite mit den Steuerwiderständen Kontakt machen. Die Distanz ihrer Markierung 31 von der Abszissenachse ist ,ein Mass für die Leistung· Die Steuerwiderstände

1 ²y 6
w - w sind dabei nebeneinander angeordnet, so dass ihre Aufeinanderfolge mit der Zeitaohse in Richtung der Abszissenaohse zusammenfällt· Die eingestellte Steuerfunktion ist somit in einem rechtwinkligen Koordinatensystem ersichtlich. Durch Hervorheben der Markierstreifen 33 kann man das Steuerdiagramm möglichst anschaulich machen· Das oben beschriebene Beispiel bezieht sich auf

eine Darstellung in einem rechtwinkligen Koordinatensystem· a

Es ist auch möglich, die zeitabhängigen Steuerelemente w k U ⁶fc*

so anzuordnen, dass die Einstellung der Funktion nach einem Kreisdiagramm vektoriell in einer Ebene erfolgen würde, wobei die Zeitachse kreisförmig und die einzustellende Steuergrösse radial verliefe.

Fig· 1 zeigt nur sechs zeitabhängige Steuerelemente. Für praktische Anwendung wird msty je nach Bedarf eine grössere Anzahl verwenden können, z.B. 24 Steuerelemente, um entsprechend den 24 Stunden des Sages eine zeitabhängige Funktion einstellen zu können.

Zur besseren Kenntlichmachung des jeweils eingeschalteten Steuerelementes kann noch eine Markierung durch Signallampen mit der Steuervorrichtung kombiniert sein,

um "beispielsweise das eingeschaltete Stück der Abszissenachse oder des Kurvenzuges aufleuchten zu lassen·

Die Einrichtung gemäss Fig. 1 benutzt für die zeitabhängige Steuerung einstellbare Widerstände, die in bestimmter Reihenfolge zur Einschaltung gelangen.

auch ein Kon-

taktwähler treten, der mit einem Walzenschalter zusammenarbeiten würde. Die Widerstände w - w , ebenso/Her

/ Widerstand 17 würden hierbei in Wegfall komme»'. Die Einrichtung würde so arbeiten, dass entsprechend den sechs

Steuer-Stufen in fig· 1, sechs Kontaktsegmente eines in Abhängigkeit der Zeit einstellbaren Wählers mit ebenfalls sechs Kontakt Segmenten eines Wal^ensehalters verbunden wären. Die Walze des letzteren"'hätte an einer Stelle eine isolierende Schicht und die sechs Kontakte könnten am Umfange dieser Walze angeordnet sein. Je nach Stellung der Walze wäre also einer der Kontakte unterbrochen. Die Walze selbst ist elektrisch über einen Steuermotor mit dem Kontaktarm des Kontakt wähle rs verbunden und wird vom Motor zwangsläufig verstellt. Wird nun der Kontaktarm auf einen bestimmten Kontakt gestellt, z.B. auf Ho. 3» so läuft' der Steuermotor so lange, bis die isolierende Stelle am Walzenschalter den Steuerstrom an Kontakt Eo.3 unterbricht« Die Walze des Walzenschalters hat also das Bestreben, auf das gleiche Kontakt segment zu laufen, auf dem der Wähler steht. Damit die Walze auf dem kürzesten

Weg in die verlangte Stellung lauft^^JKwaite^Xiese in zwei Kontakthälften unterteilt sein, wobei die eine mit einem jspefwärtslauf enden, die andere mit einem riickwartslaufenden Steuermötor"verbundSoT'wareT^,^*

Die beschriebene Einrichtung lässt sich für Steuerung irgend einer physikalischen Grosse, wie Temperatur} Druck, Feuchtigkeit, Strom, Spannung, Leistung u.s.w. durch elektrisch betätigte Steuerorgane in Abhängigkeit von der Zeit nach einer bestimmten Steuerfunktion ausbilden«

Claims (1)

JO J IJO 4f.ff.H ΡΑϊΕΝΐΑΗ SPRUECHE . Einrichtung zujytit euerung einer physikalischen / Us Grosse in Abhängigkeit der Zeit - eine pi Programm- regierst, /-g-efctmnzeichnet, ^en^Band einstellbare, die Grosse der einzelnen Programmstufen bestimmende Steuer- iU oder Schaltelemente (w , ein« zeitgesteuerteji Kontakt wer k^jg( 3) nacheinanderj^ein·» und ausgeschaltet werden. 2f. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass dasfeinlrFellbare Glied (33) jedes^Schalt- 1 & iU 6 element es (w *^-tr —^**- w ) eine sichtbar einstellbare Markierung (31) aufweist, deren Abstand von einer Bezugsstelle aus ein lass der zu reg physikalischen Grosse darstellt· cte>y // en 3^· Einrichtung nach, Anspruch7 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die/-OcHaItelemente (.w /#r />/*/$"* w ) derart aufeinanderfolgend angeordnet sind, dass deren Einstellglieder (33) eine Art Diagrammbild darstellen· 4^· Einrichtung nach/Einspruch, 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellglieder (33) in Richtung der Abszissenaoh.se eines rechtwinkligen Koordinatensystems nebeneinander angeordnet sind, wobei der Abstand von der Ordinaten^ein Mass der Zeit und der Abstand der Einstellmarke (31) von der Abszissenachse ein Mass der physikalischen Grosse ist· 57· Einrichtung naeh/Anspruch71 und 2, dadurch ι /i &*^ s gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (w / fr w ) bezw· deren Einstellglieder (33) kreisförmig angeordnet sind, wobei die Zentriwinkel, die siemit einer Basislinie einschliessen, ein Mass der Zeit und der Abstand der Einstellmarken (31) vom Zentrum ein lass der - physikalischen Grosse darstellt. Sf. Einrichtung naoh/Anspruch, 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellglied (33) der Schalt- 1 "■£" 6 1 JL *** elemente (w +JiP />w// w ) je als Kontaktstück (k $ΓΥ eines vea Widerstandes ausgebildet ist,und dass der Abstand der Einstellmarke (31) von einer Basislinie ein Mass der j«aaffireguliereiLdeii· physikalischen G-rösse darstellt· 7ψ· Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (w ^ w ■■■■· w ) (JtvSte*' /ftf'jM^^yr^^sJ in Abhängigkeit der ZeTEV kitt eis einerSchaltuhr (B) einschaltbar sind, die über einen Eontakt (12) und ein Schaltwerk (5» 6, 7) eine mit den Steuerelementen w ) kombinierte Schaltvorrichtung (3) beherrscht» ^ // ei/· Einrichtung na ehe Anspruch/1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitabhängige Ein- und Ausschaltung der einzelnen Schaltelemente irf-Hreärs Stromimpulsem erfolgt. 9)· Einrichtung na oh Anspruch 1, dadurch 1 Ji &ύ 6 gekennzeichnet, dass die Sehalt elemente (w #w w ) /ein" Differentialrelais (D) beherrschen, w&te&e-e über elektrische Kontakte (26, 27) die zu reg physikalische G-rösse steuert* Die a . JouLTdan,

1. Paap

Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren

folgende Druckschriften*)

keine Druckschriften*) in Betracht gezogen worden.

fr '' 'r

*) Nichtzutreffendes ist zu streichen.