DE760939A - - Google Patents
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Description
Oase 150.
Berlxn, den 17. November 1941
1 /Ί -O -1
fr. Sap.ter^i.G··^ Fabrik elektrs£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
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
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.
in Richtung der Ordinatenach.se erfolgen kann.
Die Kontakte kx 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
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)
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.
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