DE10224484A1 - Steuereinrichtung für elektrisch betreibbare Spielwaren und deren Verwendung - Google Patents
Steuereinrichtung für elektrisch betreibbare Spielwaren und deren VerwendungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung (1) für elektrisch betreibbare Spielwaren. Die Steuereinrichtung (1) weist wenigstens ein von einem Bediener verstellbares Regelorgan zumindest zur bedarfsweisen Veränderung der Bewegungsgeschwindigkeit einer Antriebsvorrichtung (3) von Spielwaren auf. Mit dem Regelorgan ist dabei wenigstens ein Stellorgan bewegungsgekoppelt. Eingangskontakte (32, 33) eines Einganges (25) zur Zuführung elektrischer Wechselspannung sind mit einem Brückengleichrichter (36) zur Vollweggleichrichtung verbunden und einer der beiden Eingangskontakte (32 oder 33) ist mit einer Halbleiterdiode (41) zur Einweggleichrichtung E verbunden. Ein mit dem Regelorgan bewegungsgekoppeltes oder vom Regelorgan betätigbares Schaltelement (42) leitet in Abhängigkeit von der Stellung des Regelorgans einweggleichgerichtete oder vollweggleichgerichtete elektrische Spannung direkt oder über ein gegebenenfalls zwischengeschaltetes Bauelement (53) zur Spannungsabsenkung an einen Ausgang (13) zur Anschaltung eines elektrischen Verbrauchers, beispielsweise eines Elektromotors (4), von Spielwaren weiter.
Description
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für elektrisch betreibbare Spielwaren, wie im
Anspruch 1 beschrieben, sowie deren Verwendung gemäß den Ansprüchen 29 bis 33.
Es sind Steuereinrichtungen für elektrisch antreibbare Spielfahrzeuge bekannt, mit welchen
die Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung des jeweiligen Spielfahrzeuges ent
sprechend den Wünschen des Bedieners verändert bzw. reguliert werden kann. Zur Steuerung
von gesamten Modellbahnanlagen bzw. Modelleisenbahnen ist es bekannt, sogenannte Regel
transformatoren zum Betreiben und zur weitgehendst stufenlosen Veränderung der Geschwin
digkeit von möglichst vorbildgetreu nachgebauten Modellokomotiven einzusetzen. Weiters
sind Modellbahnanlagen für den sogenannten "Digitalbetrieb" bzw. Mehrzugsteuerungssy
steme bekannt, bei welchen mit einer Mehrzahl von elektronischen Komponenten vielfältigste
Steuerbefehle generiert, zielgerichtet ausgegeben und vom selektierten Modellfahrzeug ent
sprechend umgesetzt werden können. Derartige Digitalsteuerungen erfordern aufgrund ihres
baulich aufwendigen bzw. komplexen Aufbaus relativ hohe Aufwendungen und Kosten. Aber
auch die bekannten Regelungseinrichtungen für den sogenannten Analogbetrieb von Modell
spielwaren können nicht allen wirtschaftlichen und technischen Anforderungen gerecht wer
den.
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine möglichst einfache und kostengünstige Steuerein
richtung für elektrisch angetriebene Spielwaren zu schaffen. Darüber hinaus liegt eine weitere
Aufgabe der Erfindung darin, elektrisch antreibbare Modellspielwaren möglichst vorbildge
treu aus begrenzter Entfernung steuern zu können.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhaft ist
dabei, daß ein mit elektrisch ansteuerbaren Antrieben versehenes Spielzeug mit einfachen
schaltungstechnischen Maßnahmen relativ feinfühlig in seinen Bewegungen gesteuert bzw.
reguliert werden kann. Durch die Kombination von Einweggleichrichtung und Vollweg
gleichrichtung kann die einer Antriebsvorrichtung zugeführte Antriebsenergie einfach gere
gelt bzw. abgestuft werden, so daß nicht nur Ein- und Ausschaltvorgänge, sondern zumindest
auch unterschiedliche Bewegungsgeschwindigkeiten mit einfachen technischen Mitteln reali
siert werden können. Die baulich einfachen Komponenten der Steuereinrichtung ermöglichen
dabei eine kostengünstige Fertigung und ergibt sich insgesamt ein gutes Preis-/Leistungsver
hältnis für die angegebene Steuereinrichtung. Darüber hinaus ergeben die angegebenen Kom
ponenten einen in seinem Gewicht besonders leicht aufgebauten Regler für mit elektrischer
Gleichspannung zu versorgende Spielwaren, wodurch dessen Handling bzw. Mobilität begün
stigt ist. Wesentlich ist weiters, daß die Verlustleistung der Steuereinrichtung, insbesondere
im Betriebsmodus mit niedriger Ausgangsleistung, niedrig gehalten ist. Die Verlustleistung
im Betriebszustand mit niedrig eingestellter Ausgangsenergie kann nämlich durch den Be
triebsmodus mit Einweggleichrichtung um bis zu 50% reduziert werden.
Durch die mögliche Ausgestaltung nach Anspruch 2 kann die Anzahl der elektrischen Kom
ponenten der Steuereinrichtung zusätzlich reduziert werden, nachdem einzelne Dioden des
Brückengleichrichters wechselweise zur Einweggleichrichtung und Vollweggleichrichtung
zugeführter Wechselspannung genutzt werden können.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 3 ist von Vorteil, daß die Steuereinrichtung von nur
einer Hand eines Benutzers komfortabel ergriffen und gegebenenfalls bedient werden kann.
Darüber hinaus ist eine gewisse Mobilität des Benutzers gewährleistet.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 4 ist vorteilhaft, daß die Steuereinrichtung selbst, also
zumindest jener Teil, welcher von der Hand eines Benutzers ergriffen wird, transformatorlos
ausgebildet werden kann und somit ein hoher Sicherheitsstand hinsichtlich elektrischer
Schutzmaßnahmen erzielt ist.
Gemäß der Weiterbildung nach Anspruch 5 können standardmäßig verfügbare und in hohen
Stückzahlen hergestellte Komponenten für den Aufbau der Steuerung herangezogen werden
und können dadurch die Gesamtkosten der Steuereinrichtung weiter gesenkt werden. Weiters
ist von Vorteil, daß standardmäßig vorhandene, vielfach bewährte Schutzmaßnahmen bzw.
Überlastsicherungen genutzt werden können.
Bei der alternativen Ausgestaltung nach Anspruch 6 ist von Vorteil, daß die Zahl der externen
Komponenten und somit die Anzahl der Kabelverbindungen zwischen den Komponenten ei
nes entsprechenden Steuerungssystems reduziert werden kann.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 7 ist von Vorteil, daß dadurch ein von der elektrischen
Last bzw. vom jeweiligen Laststrom weitgehendst unabhängiges Bauelement zur Verände
rung der Ausgangsspannung geschaffen ist.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 8 ist von Vorteil, daß die Ausgangsspannung der Steu
ereinrichtung innerhalb eines weiten Bereichs in relativ kleinen Stufen verändert werden
kann.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 9 ist von Vorteil, daß die Veränderung der Amplitude
und gleichzeitig der Pulsweite der Impulse der Ausgangsspannung in mehreren Stufen verän
dert werden kann.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 10 ist von Vorteil, daß ein fließender Übergang von
maximaler Ausgangsspannung auf minimale Ausgangsspannung bzw. Ausgangsleistung und
umgekehrt über die dazwischenliegenden Schaltstufen ermöglicht ist.
Die Ausgangsspannung bzw. die elektrische Leistung eines an den Ausgang angeschalteten
Verbrauchers bzw. Antriebes kann durch die Ausgestaltung nach Anspruch 11 feinfühlig re
guliert bzw. verändert werden.
Von besonderem Vorteil ist auch die Ausgestaltung nach Anspruch 12, da dadurch Vollweg
gleichrichtung und Halbweggleichrichtung derart kombiniert werden, so daß sich auch bei der
Umschaltung von Einweggleichrichtung auf Vollweggleichrichtung und umgekehrt ein weit
gehendst stufenloser bzw. harmonisch verlaufender Leistungsübergang einstellt und damit
eine nahezu lineare Regelung einer Antriebsvorrichtung ermöglicht ist.
Durch den mehrstufigen Wahlschalter gemäß Anspruch 13 sind kaum Drehzahlsprünge beim
Wechsel von einer Schaltstufe auf die nächste Schaltstufe zu erkennen.
Baulich einfache und dennoch funktionssichere Schaltelemente sind durch die Ausgestaltung
gemäß Anspruch 14 erzielbar.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 15 hat ein Bediener der Steuereinrichtung 1 lediglich
ein Stell- bzw. Regelorgan zu betätigen und kann der Wechsel bzw. Übergang zu den unter
schiedlichen Leistungsstufen fließend und ordnungsgemäß bzw. fehlersicher erfolgen.
Durch die besondere Ausgestaltung nach Anspruch 16 und 17 fungieren die Schaltelemente
gleichzeitig als Mittel zur Umpolung der an den Ausgangsklemmen angelegten Gleichspan
nung, so daß die beiden Schaltelemente zugleich zur Umkehr der Bewegungsrichtung eines
Antriebes genutzt sind.
Die Ausbildung nach Anspruch 18 kann in einfacher Art und Weise mittels einfacher Schleif
kontakte umgesetzt werden oder es können standardmäßig vorhandene, vielfach erprobte Um
schalter eingesetzt werden.
Durch die Ausbildung nach Anspruch 19 wird eine intuitive Bedienung der Steuereinrichtung
ermöglicht, so daß kaum Vorkenntnisse oder Einschulungen erforderlich sind. Darüber hinaus
können dadurch Fehlbedienungen weitgehendst ausgeschlossen werden.
Die Ausbildung nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 22 ermöglicht die Realisie
rung multifunktionaler Schaltelemente mit einfachen baulichen Maßnahmen.
Die Ausbildung nach Anspruch 23 und 24 erweist sich als vorteilhaft, da über ein einziges,
zentrales Regelorgan bzw. Bedienelement in Form eines Drehreglers sowohl die Geschwin
digkeit als auch die Richtung der Bewegung eines anzusteuernden Spielzeuges wunschgemäß
eingestellt bzw. reguliert werden kann.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 25 kann sowohl die Signalform der einweggleichge
richteten als auch der vollweggleichgerichteten Gleichspannung verändert werden, so daß
auch bei der Umschaltung zwischen Einweggleichrichtung auf Vollweggleichrichtung und
umgekehrt keine sprunghafte Veränderung der Antriebsleistung eines Elektromotors verur
sacht wird.
Ein beim Übergang von Einweggleichrichtung auf Vollweggleichrichtung an sich auftretender
Leistungs- bzw. Energiesprung wird durch die Ausgestaltung nach Anspruch 26 vermieden.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 27 wird verhindert, daß die Steuereinrichtung durch
unsachgemäße Inbetriebnahme bzw. Verwendung elektrische Defekte erleidet.
Ein effektives Sicherungselement, welches zudem im Fall einer Aktivierung ein Öffnen des
Gehäuses erübrigt, ist gemäß Anspruch 28 angegeben.
Vorteilhaft sind weiters die Verwendungen der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung nach
Anspruch 29 oder 30, da dadurch der Anreiz zum Spielen mit einem entsprechend ausgestat
teten Spielfahrzeug oder Funktionsmodell gesteigert werden kann.
Vorteilhaft sind weiters die Verwendungen nach Anspruch 31 oder 32, da dadurch vielfältig
ste Bewegungsfunktionen möglichst vorbildgetreu via Fernbedienung ausgeführt werden
können.
Schließlich ist die Verwendung der Steuereinrichtung gemäß Anspruch 33 von Vorteil, da
dadurch auch Sondermodelle für Modellbahnanlagen realitätsnah angesteuert bzw. bewegt
werden können.
Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausfüh
rungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsform einer Steuereinrichtung zur Steuerung einer Modelleisen
bahnanlage in vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 2 ein Prinzipschaltbild einer möglichen Ausführungsform der elektrischen Steuer
einrichtung nach Fig. 1;
Fig. 3 eine mögliche Form eines Spannungssignals, wie es am Ausgang der Steuerein
richtung nach Fig. 1 generiert werden kann, in stark vereinfachter, schematischer
Darstellung;
Fig. 4 ein mögliches Layout für eine Ausführungsform der Steuereinrichtung gemäß Fig.
1 für die Lötseite eines Bauteilträgers in vereinfachter Darstellung;
Fig. 5 ein mögliches Layout für die Bauteilseite eines Bauteilträgers der Steuereinrich
tung nach Fig. 4 in vereinfachter Darstellung.
Einführend sei festgehalten, daß in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen
gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen
werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf
gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen
werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z. B. oben,
unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und
sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können
auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen
unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfin
dungsgemäße Lösungen darstellen.
In Fig. 1 ist eine mögliche Ausführungsform einer Steuereinrichtung 1 zur elektrischen Steue
rung der Funktionen von Spielwaren bzw. wenigstens einem Spielzeug, im besonderen von
wenigstens einem Spielfahrzeug 2, veranschaulicht. Besonders geeignet ist die Steuereinrich
tung 1 zur Steuerung der Bewegungsfunktionen eines Spielzeugmodelles entsprechend den
Wünschen eines Bedieners der Steuereinrichtung 1 bzw. entsprechend den Steuerbefehlen
eines Benutzers eines entsprechenden Spielzeugsystems mit mehreren elektrisch betreibbaren
Spielwaren. Unter Bewegungsfunktionen eines Spielzeugmodelles bzw. Spielfahrzeuges 2
sind dabei Fahrbewegungen und/oder Drehbewegungen und/oder Lenkbewegungen und/oder
Bewegungen von beliebigen Funktionsmodellen zu verstehen. Ein derartiges Funktionsmodell
kann beispielsweise durch einen Kran gebildet sein, dessen Kranausleger und/oder Oberwa
gen und/oder Seilhaken oder dgl. via die Steuereinrichtung 1 wunschgemäß bewegt bzw. ver
stellt werden kann. Damit die diversen Bewegungsfunktionen eines Spielfahrzeuges 2 bzw.
eines Funktionsmodelles fernbedient ausgeführt werden können, umfassen diese wenigstens
eine Antriebsvorrichtung 3, insbesondere wenigstens einen Elektromotor 4. Dieser Elektro
motor 4 ist bevorzugt durch einen Gleichstrommotor gebildet, welcher mit in der Pulsweite
und/oder in der Amplitude modulierter Gleichspannung betreibbar ist und zugeführte elektri
sche Spannung in Bewegungsenergie umsetzt. Anstelle pulsweitenmodulierte Spannung für
den Betrieb des wenigstens einen Elektromotors 4 des Spielzeugmodelles zuzuführen, ist es
selbstverständlich auch möglich, frequenzmodulierte elektrische Antriebsenergie für dessen
Bewegungssteuerung zu generieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Steuereinrichtung 1 zur Funktions- bzw. Be
wegungssteuerung von spurgeführten Modellfahrzeugen 5 genutzt, wie dies schematisch an
gedeutet wurde. Insbesondere eignet sich die Steuereinrichtung 1 zur Steuerung schienenge
führter Modelleisenbahnfahrzeuge, wie Modellbahnlokomotiven bzw. Modelleisenbahnzüge,
welche auf einem Gleis 6 eines Schienensystems spurgeführt verfahrbar sind.
Abweichend von diesen spurgeführten Modellfahrzeugen 5 ist es selbstverständlich auch
möglich, die Steuereinrichtung 1 zur Funktionssteuerung von lenkbaren Spielfahrzeugen mit
Kabelfernbedienung zu verwenden. Gleichermaßen ist es selbstverständlich möglich, die
Steuereinrichtung 1 zur Steuerung von entlang von vordefinierten Spuren beweglichen Spiel
fahrzeugmodellen einzusetzen.
Die elektrische Steuereinrichtung 1 kann ein in etwa handflächengroßes Gehäuse 7 aufweisen,
in welchem zumindest einige der zur Steuerung der Antriebsvorrichtung 3 eines Spielfahrzeu
ges erforderlichen elektrischen Komponenten untergebracht sind. Die Dimensionen, insbeson
dere die Breiten-, Längen- und Höhenabmessungen des Gehäuses 7 sind dabei derart gewählt,
daß die Steuereinrichtung 1 komfortabel in der Hand gehalten und zumindest teilweise von
den Fingern eines Benutzers umgriffen werden kann. Zumindest an einer Oberseite 8 des Ge
häuses 7 ist wenigstens ein Bedienelement 9 angeordnet. Bevorzugt sind mehrere Bedienele
mente 9 in Form von Taster und/oder Schalter und/oder Drehregler und/oder Schieberegler
oder dgl. vorgesehen. Ein zentrales Bedienelement 9 der Steuereinrichtung 1 ist durch ein
Regelorgan 10 gebildet, welches bevorzugt in Art eines Drehreglers realisiert ist. Selbstver
ständlich ist es aber auch möglich, anstelle eines Drehreglers einen Schieberegler als Regelor
gan 10 einzusetzen.
Mit diesem knopfartigen Regelorgan 10 kann bevorzugt sowohl die Bewegungsrichtung als
auch die Bewegungsgeschwindigkeit der Antriebsvorrichtung 3 für die jeweilige Bewegungs
funktion gewählt- bzw. reguliert werden. Anstelle dieser bevorzugt kombinierten Richtungs-
und Geschwindigkeitsregelung einer elektromotorischen Antriebsvorrichtung 3 mittels des
zentralen Regelorganes 10 ist es selbstverständlich auch möglich, lediglich die Bewegungsge
schwindigkeit über dieses Regelorgan 10 regulieren zu können und über ein separates Bedien
element 9, beispielsweise in Form eines Tasters oder Schalters, die Bewegungsrichtung zu
wählen bzw. voreinzustellen.
Befindet sich dabei das bevorzugt kombinierte Regelorgan 10 für die Richtungs- und Ge
schwindigkeitswahl in einer in Fig. 1 veranschaulichten Grundstellung 11, welche durch
Übereinstimmung bzw. Überdeckung einer gehäuseseitigen Markierung mit einer auf dem
Regelorgan 10 angeordneten Markierung erkennbar ist, so ist die jeweils zu steuernde An
triebsvorrichtung 3 deaktiviert, d. h. daß dieser Antriebsvorrichtung 3 keine oder nur relativ
geringe elektrische Energie zugeführt ist, welche nicht zur Aktivierung der Antriebsvorrich
tung 3 ausreicht.
Wird das Regelorgan 10 in Richtung eines Pfeiles 12 bewegt bzw. verdreht, so wird zumin
dest eine mit einem Ausgang 13 der Steuereinrichtung 1 verbindbare bzw. daran angeschaltete
Antriebsvorrichtung 3 aktiviert bzw. mit bestimmter Drehrichtung in Bewegung versetzt. Je
weiter dabei das Regelorgan 10 in Richtung des Pfeiles 12 verdreht wird, desto höher stellt
sich die Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl an der jeweiligen Antriebsvorrichtung 3 eines
Spielfahrzeuges 2 ein. Wird das Regelorgan 10 dabei bis zu einem Anschlag 14 gedreht, so
wird die jeweilige Antriebsvorrichtung 3 derart mit elektrischer Energie gespeist, daß sich an
dieser in etwa die maximal mögliche bzw. die maximal erlaubte Drehzahl bzw. Drehge
schwindigkeit einstellt. Wird das Regelorgan 10 entgegen dem Pfeil 12 wieder in Richtung
zur Grundstellung 11 bzw. zur gehäuseseitigen Markierung zurück bewegt, so verlangsamt
sich die jeweilige elektromotorische Antriebsvorrichtung 3 kontinuierlich, bis diese bei Ein
nahme der Grundstellung 11 schließlich wieder zum Stillstand gebracht wird. Entsprechendes
gilt, wenn das Regelorgan 10 ausgehend von der Grundstellung in Richtung eines Pfeiles 15
bewegt wird. Hierbei wird die jeweilige Antriebsvorrichtung 3 in die entgegengesetzte Dreh
richtung versetzt und in Abhängigkeit des Stellwinkels des Regelorganes 10 bzw. der Stell
weite in Richtung des Pfeiles 15 dessen Geschwindigkeit bzw. Drehzahl erhöht, bis schließ
lich bei einem Anschlag 16 die Maximaldrehzahl bzw. Maximalgeschwindigkeit erreicht ist.
Für den Fall der Regulierung bzw. Steuerung eines Fahrantriebes bedeutet dies, daß bei Be
wegung des Regelorgans 10 in Richtung des Pfeiles 12 beispielsweise eine Rückwärtsbewe
gung und bei Bewegung in Richtung des Pfeiles 15 eine Vorwärtsbewegung des jeweiligen
Spielfahrzeuges 2 mit von seiner aktuellen Drehwinkelstellung abhängiger Fahrgeschwindig
keit ergibt. Die Geschwindigkeit der Bewegung kann dabei ausgehend von der Grundstellung
bis zu den Anschlägen 14 bzw. 16 kontinuierlich bzw. möglichst stufenlos gesteigert und re
duziert werden.
Gegebenenfalls kann die Steuereinrichtung 1 auch einen Nothalt 17 umfassen. Dieser Nothalt
17 ist bevorzugt als Schalter oder Taste ausgebildet und vorteilhafterweise im Zentrumsbe
reich des scheiben- bzw. knopfförmigen Regelorganes 10 ausgebildet.
Weitere optional an der Steuereinrichtung 1 ausgebildete Bedienelemente 9 können beispiels
weise Schalter oder Tasten zum bedarfsweisen Aktivieren und Deaktivieren von Zusatzfunk
tionen sein. So ist es z. B. möglich, über diese zusätzlichen Bedienelemente 9 Sonderfunktio
nen zu betätigen bzw. zu aktivieren. Derartige Sonderfunktionen sind beispielsweise bei der
Ansteuerung von Eisenbahnmodellen eine Lokpfeife, ein Rauchgenerator, eine Entkuppe
lungsvorrichtung, eine Beleuchtungsvorrichtung, ein Weichen- bzw. Signalantrieb oder dgl.
Optional kann die Steuereinrichtung 1 auch über zumindest ein Anzeigeelement 18 verfügen,
welches einerseits als einfaches Leuchtmittel, beispielsweise in Form einer Leuchtdiode, oder
auch als Display, beispielsweise in Form einer Siebensegment- oder LCD-Anzeige, ausgebil
det ist, realisiert sein kann. Mittels diesem Anzeigelement 18 sind verschiedene Betriebszu
stände bzw. die Auswahl einzelner Funktionen visualisierbar. Alternativ ist es selbstverständ
lich auch möglich, wenigstens ein Anzeigeelement 18, insbesondere in Form von Leuchtmit
teln bzw. LEDs in Bedientasten zu integrieren und via dem Leuchtzustand deren aktuellen
Schaltzustand anzuzeigen. Anstelle eigenständiger Anzeigelemente 18 und Bedienelemente
ist es selbstverständlich auch möglich, eine kombinierte Ein- und Ausgabevorrichtung in Art
eines Touch-Screen vorzusehen.
Wesentlich ist, daß die Steuereinrichtung 1 zur Umformung zugeführter elektrischer Span
nung und zur Weiterleitung der entsprechend umgeformten Spannung an die Antriebsvorrich
tung 3 eines Spielfahrzeuges 2 vorgesehen ist. Insbesondere eignet sich die Steuereinrichtung
1 zur Steuerung von spurgeführten Modellfahrzeugen, wie z. B. Modelleisenbahnen, im soge
nannten "Analogbetrieb". Unter "Analogbetrieb" von Modellbahnen ist dabei zu verstehen,
daß die am Ausgang 13 der Steuereinrichtung 1 bereitgestellte elektrische Energie bzw. Span
nung über eine Kabelverbindung 19 an Schienen 20, 21 des jeweiligen Gleissystems gelegt
wird und jedes im gleichen Stromkreis auf diesem Gleissystem befindliche Modellfahrzeug 5
die am Gleis 6 anliegende Spannung abgreift und entsprechend dieser Spannung mit entspre
chender Geschwindigkeit in die jeweilige Richtung bewegt wird. Eine selektive Mehrzug
steuerung ist mit der beschriebenen Steuereinrichtung 1 demnach nicht ermöglicht.
Für diesen quasi "Analogbetrieb" des entsprechend zu steuernden Spielfahrzeuges 2 wird die
der Steuereinrichtung 1 zugeführte elektrische Energie von der Steuereinrichtung 1 umge
formt und über die Kabelverbindung 19 für einen schleifenden Abgriff durch zumindest ein
Spielfahrzeug 2 am Gleis 6 bereitgestellt. Diese Bereitstellung der elektrischen Energie am
Gleis 6 kann dabei sowohl bei den veranschaulichten, sogenannten Zweileiter- bzw. Gleich
stromsystemen als auch bei Dreileiter- bzw. Wechselstromsystemen mit Punktkontakten zwi
schen den Schienengleisen erfolgen.
Bevorzugt wird der Steuereinrichtung 1 über einen externen Transformator 22 die elektrische
Wechselspannung zugeführt. Der Transformator 22 ist dabei bevorzugt als Steckernetzteil 23
ausgeführt, welches standardmäßig verfügbar ist. Bevorzugt ist dieses Steckernetzteil 23 kurz
schluß- bzw. überlastsicher ausgeführt und über eine Kabelverbindung 24 mit einem Eingang
25 der Steuereinrichtung 1 verbindbar. Der Transformator 22 bzw. das Steckernetzteil 23
dient - wie an sich bekannt - dazu, die von einem elektrischen Energieversorgungsnetz bereit
gestellte elektrische Spannung in Sicherheitskleinspannung umzuformen und über den Ein
gang 25 der Steuereinrichtung 1 zuzuführen. Bevorzugt ist die Kabelverbindung 24 zwischen
dem Steckernetzteil 23 und der Steuereinrichtung 1 trennbar. Hierzu umfaßt die Steuerein
richtung 1 eine Steckbuchse 26, in welche ein standardmäßiger Stecker 27 des Steckernetz
teils 23 bedarfsweise ein- und aussteckbar ist.
Entsprechendes gilt für die Kabelverbindung 19. Auch bei dieser dem Ausgang 13 zugeord
neten Kabelverbindung 19 ist ein Stecker 28 ausgebildet, welcher mit einer Steckbuchse 29,
die den Ausgang 13 der Steuereinrichtung 1 bildet, verbindbar ist.
Die Steckbuchsen 26, 29 bzw. Stecker 27, 28 sind dabei verwechslungssicher bzw. verpo
lungssicher ausgeführt.
Die Steuereinrichtung 1 ist somit als sogenannte Kabelfernbedienung für elektrisch antreibba
re Spielwaren bzw. Funktionsmodelle vorgesehen und stellt quasi eine kabelgebundene Fern
steuervorrichtung für im zu bedienenden Spielzeug integrierte Antriebsvorrichtungen 3 dar.
Anstelle der Verwendung eines Steckernetzteiles 23 als Transformator 22, wobei das Stecker
netzteil 23 direkt in eine übliche elektrische Steckdose zur Energieversorgung von einphasig
betriebenen Haushaltsgeräten einsteckbar ist, ist es selbstverständlich auch möglich, her
kömmliche Blocktransformatoren zu verwenden, welche über eine gesonderte Kabelverbin
dung an das elektrische Energieversorgungsnetz anschaltbar sind. In jedem Fall sollen jedoch
besondere Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um kritische Spannungen am Stecker der
Primärseite eines Transformators 22 bei Parallelschaltung mehrere Transformatoren 22 und
nur teilweiser Netzanschaltung der Transformatoren 22 auszuschließen.
Bevorzugt ist der Transformator 22 extern zum Gehäuse 7 der Steuereinrichtung 1 angeord
net, so daß innerhalb des Gehäuses 7 keine Spannungen oberhalb der wegen elektrischer
Stromschläge kritischen Sicherheitskleinspannung vorliegen. Beim Ergreifen von zusätzli
chen, strengen Sicherheits- bzw. Isoliermaßnahmen wäre es aber selbstverständlich auch
denkbar, den Transformator 22 in das Innere des Gehäuses 7 zu verlagern, obwohl dies - wie
erwähnt - mit höherem technischen Aufwand verbunden wäre.
Ein maximaler Regelbereich bzw. Drehwinkel 30 des Regelorganes 10 beträgt 180° bis 320°,
vorzugsweise in etwa 270°, wobei die linke Teilhälfte des Regelbereiches - gemäß Pfeil 12 -
für eine erste Dreh- bzw. Bewegungsrichtung vorgesehen ist und die zweite Teilhälfte des
Regelbereiches - gemäß Pfeil 15 - für die dazu entgegengesetzte Dreh- bzw. Bewegungs
richtung bestimmt ist.
In Fig. 2 ist ein Prinzipschaltbild einer Ausführungsform der Steuereinrichtung 1 bzw. des
gegenständlichen Handbediengerätes gezeigt. Zumindest die in vollen Linien dargestellten
elektrischen Komponenten sind dabei innerhalb des vorzugsweise elektrisch isolierenden,
bevorzugt aus Kunststoff bestehenden Gehäuses 7 - Fig. 1 - angeordnet.
Wie eindeutig zu erkennen ist, umfaßt eine elektrische Schaltung 31 im Gehäuse 7 - Fig. 1 -
den Eingang 25 zur bevorzugt externen Zufuhr elektrischer Wechselspannung ausgehend von
einem externen Transformator 22 - Fig. 1. Die der Schaltung 31 zugeführte Wechselspannung
liegt dabei im Bereich der sogenannten Sicherheitskleinspannung. Der Effektivwert der
Wechselspannung, wie sie der von einer Hand eines Bedieners aufnehmbaren Steuereinrich
tung 1 zugeführt wird, beträgt somit in etwa max. 24 V. Die Steuereinrichtung 1 fungiert qua
si als Gleichspannungsregler und kann die abgangsseitig anliegende Ausgangsspannung bzw.
Ausgangsleistung angehoben und abgesenkt werden. Die Drehzahl eines damit versorgten
Elektromotors 4 kann über diese variable Ausgangsspannung nahezu stufenlos reguliert wer
den. Der Regelbereich der Ausgangsspannung kann beispielsweise zwischen in etwa 0 V und
14 V Gleichspannung betragen.
Der Eingang 25 umfaßt wenigstens zwei Eingangskontakte 32, 33, welche bevorzugt an der
Steckbuchse 26 - Fig. 1 - ausgebildet sind. Diese Eingangskontakte 32, 33 können jedoch
auch als Eingangsklemmen für Kabelenden vorgesehen sein. Die Eingangskontakte 32, 33
sind über Leitungen 34, 35 mit den Wechselspannungseingängen eines Brückengleichrichters
36 verbunden. Dieser Brückengleichrichter 36 kann dabei, wie an sich bekannt, durch vier
oder durch ein mehrzahliges von vier zusammengeschalteten Halbleiterdioden diskret aufge
baut sein oder durch einen einstückigen Brückengleichrichter 36 mit integrierten Halbleiter
dioden gebildet sein. Der Brückengleichrichter 36 dient zur Vollweggleichrichtung der über
den Eingang 25 zugeführten elektrischen Wechselspannung. Der Brückengleichrichter 36
stellt dabei an einem ersten Ausgang 37 und an einem zweiten Ausgang 38 die entsprechende,
aus der zugeführten Wechselspannung gebildete Gleichspannung zur Verfügung. Diese
Gleichspannung ist im Regelfall durch aufeinanderfolgende, sinusförmige Halbwellen jeweils
gleicher Polarität gebildet. Die am Ausgang 37, 38 bereitgestellte Gleichspannung des Brü
ckengleichrichters kann also als pulsierend bezeichnet werden. Obwohl es keineswegs zwin
gend erforderlich ist, kann am Ausgang 37, 38 des Brückengleichrichters 36 auch eine optio
nale Glättungsvorrichtung 39 vorgesehen sein, wie dies in strichlierten Linien dargestellt ist.
Im einfachsten Fall ist diese Glättungsvorrichtung 39 durch einen Kondensator 40, beispiels
weise durch einen Elektrolytkondensator, gebildet.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird am ersten Ausgang 37 des Brückengleichrichters 36
das positive Potential und an seinem zweiten Ausgang 38 das negative Potential der Gleich
spannung bereitgestellt.
In der Schaltung 31 ist neben dem Brückengleichrichter 36 zur Vollweggleichrichtung zu
sätzlich noch eine Diode bzw. Halbleiterdiode 41 zur Einweggleichrichtung vorgesehen. Die
se Halbleiterdiode 41 zur Einweggleichrichtung von am Eingang 25 anliegender Wechsel
spannung kann dabei durch den gleichen Bauteiltyp gebildet sein, wie er auch für den Brü
ckengleichrichter 36 zur Vollweggleichrichtung eingesetzt wird. Hierzu ist ein Anschluß der
Halbleiterdiode 41, beispielsgemäß die Kathode der Halbleiterdiode 41, mit dem Eingangs
kontakt 32 leitungsverbunden. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Halbleiterdiode 41,
insbesondere dessen Kathode, mit dem Eingangskontakt 33 des Einganges 25 zu verbinden.
Anstelle eine eigenständige Halbleiterdiode 41 zur Einweggleichrichtung von Wechselspan
nung zu verwenden, ist es selbstverständlich auch möglich, eine einzelne oder zwei in Durch
flußrichtung geschaltete Dioden des Brückengleichrichters 36 als Mittel zur Einweggleich
richtung zu verwenden. Dabei werden einzelne Dioden des Brückengleichrichters 36 wechsel
weise von Vollweggleichrichtung auf Einweggleichrichtung und umgekehrt umgeschaltet. Ei
ne der eigenständigen optionalen Halbleiterdiode 41 entsprechende Diode des Brückengleich
richters 36 ist gemäß Fig. 2 durch dessen obere Diode im linken Brückenzweig gebildet. Zur
Realisierung einer entsprechenden Doppelnutzung von Halbleiterdioden für Einweg- und Voll
weggleichrichtung kann ein Schaltelement, insbesondere ein Öffner- bzw. Schließerkontakt,
vorgesehen sein. Dieser ist an der entsprechenden Stelle in einem der Brückenzweige, insbe
sondere im oberen Brückenzweig des Brückengleichrichters 36 gemäß Fig. 2 einzusetzen.
Die elektrische Schaltung der Steuereinrichtung 1 umfaßt einerseits also Mittel zur Vollweg
gleichrichtung, insbesondere den Brückengleichrichter 36, und Mittel zur Einweggleichrich
tung, insbesondere wenigstens eine Halbleiterdiode 41 zur Einweggleichrichtung zugeführter
Wechselspannung. Wesentlich ist, daß während des Betriebes bzw. während des Einsatzes der
Steuereinrichtung 1 eine Umschaltung von Einweggleichrichtung auf Vollweggleichrichtung
vorgenommen werden kann. Diese Umschaltung ist dabei für den Bediener bzw. Anwender
der Steuereinrichtung 1 an sich nicht bemerkbar bzw. erfolgt diese Umschaltung bei der Be
dienung der Steuereinrichtung 1 bzw. des Regelorganes 10 automatisch. Der Bediener muß
also keinerlei Schalter bzw. Taster betätigen, um die Umschaltung von Einweggleichrichtung
auf Vollweggleichrichtung oder umgekehrt zu bewerkstelligen, sondern erfolgt diese Um
schaltung automatisch während der Bedienung des vorzugsweise als Drehregler ausgebildeten
Regelorganes 10 - Fig. 1. Die Umschaltung von Einweggleichrichtung auf Vollweggleich
richtung und umgekehrt erfolgt insbesondere in Abhängigkeit der Stellung, insbesondere der
Drehwinkelstellung, des Regelorganes 10 - Fig. 1.
Hierzu ist ein elektrisches Schaltelement 42 vorgesehen, das mit dem Regelorgan 10 bewe
gungsgekoppelt ist bzw. via das Regelorgan 10 betätigbar ist.
Dieses Schaltelement 42 ist in Art eines Umschalters 43 ausgebildet, welcher wechselweise
zwischen dem Mittel zur Einweggleichrichtung, insbesondere der Halbleiterdiode 41, und
dem Mittel zur Vollweggleichrichtung, insbesondere dem Brückengleichrichter 36, umschal
ten kann.
Im gezeigten Prinzipschaltbild gemäß Fig. 2 ist die Schaltposition des Schaltelementes 42 auf
Vollweggleichrichtung eingestellt. Hierbei ist das Schaltelement 42 einerseits mit dem zwei
ten Ausgang 38 des Brückengleichrichters 36 und andererseits mit einem Ausgangskontakt 44
am Ausgang 13 verbunden. Ist hingegen das Schaltelement 42 auf Einweggleichrichtung um
geschaltet, so verbindet es den verbleibenden Anschluß der Halbleiterdiode 41, insbesondere
dessen Anode 45, mit dem Ausgangskontakt 44 am Ausgang 13 der Steuereinrichtung 1.
Symbolisiert man das wechselweise Umschaltverhalten des Schaltelementes 42 als Umschal
ter 43, so ist dessen Wurzel 46, d. h. ein den beiden Korrespondierenden 47, 48 zugeordneter
Anschluß 49 des Umschalters 43 mit einem der beiden Ausgangskontakte, beispielsgemäß mit
dem Ausgangskontakt 44 am Ausgang 13 der Steuereinrichtung 1, verbunden.
Bevorzugt ist das Schaltelement 42 durch Schleifkontaktschalter gebildet, wobei das mit dem
Regelorgan 10 - Fig. 1 - bewegungsgekoppelte Element durch eine Kontaktbrücke 50 gebil
det ist.
Anstelle der Ausbildung des Umschalters 43 mittels elektrischer Kontakte ist es selbstver
ständlich auch möglich, nach optischem, induktivem oder nach einem sonstigen physikali
schen Prinzip arbeitende Umschalter zu realisieren.
Ein erstes Potential der einweg- oder vollweggleichgerichteten Spannung steht also via das
Schaltelement 42 am Ausgang 13, beispielsgemäß am zweiten Ausgangskontakt 44 des Aus
gangs 13 an. Ein Bezugspotential bzw. zweites Potential der in Abhängigkeit der Stellung des
Schaltelementes 42 einweg- oder vollweggleichgerichteten Gleichspannung kann direkt am
Ausgang 37 des Brückengleichrichters 36 abgenommen und an einem ersten Ausgangskon
takt 51 des Ausgangs 13 bereitgestellt werden, wie dies mit einer strichlierten Linie 52 ange
deutet wurde.
Bevorzugt ist jedoch an einem der beiden Gleichstrom-Ausgänge des Brückengleichrichters
36, beispielsgemäß an dessen Ausgang 37, zusätzlich wenigstens ein Bauelement 53 zur
Spannungsabsenkung, insbesondere zur Absenkung der Amplitude der Gleichspannung und/oder
der Pulsweite der pulsierenden Gleichspannung, angeschlossen. Bevorzugt ist dieses
Bauelement 53 zur stufenweisen bzw. nahezu stufenlosen Absenkung der Leistung, insbeson
dere der Amplitude und/oder der Pulsweite der Gleichspannung, durch eine Serienschaltung
54 mehrerer Halbleiterdioden 55 bis 63 gebildet. Die Anzahl der in Serie geschalteten Halb
leiterdioden 55 bis 63 hängt dabei grundsätzlich vom gewünschten Regelbereich bzw. vom
erforderlichen Absenkungsbereich der elektrischen Leistung bzw. von der Höhe oder Ampli
tude der zugeführten Gleichspannung ab. Üblicherweise sind diese Halbleiterdioden 55 bis 63
durch Silizium-Dioden gebildet, wodurch sich bei jeder Halbleiterdiode 55 bis 63 ein Span
nungsabfall in Höhe der jeweiligen Durchflußspannung, d. h. in etwa von 0,7 V, einstellen
kann. Durch die Reihenschaltung mehrerer Halbleiterdioden 55 bis 63 kann daher die Höhe
des gewünschten Spannungsabfalls in Stufen von ca. 0,7 V eingestellt bzw. reguliert werden.
Anstelle der Verwendung von Silizium-Dioden ist es selbstverständlich auch möglich, Ger
manium-Dioden mit einem Spannungsabfall von 0,3 bis 0,4 V bzw. Zenerdioden mit ander
wertiger Durchflußspannung einzusetzen. Je geringer die Durchflußspannung der gewählten
Halbleiterdioden 55 bis 63 ist, desto feinstufiger kann die Spannungsregelung vorgenommen
werden.
In einer verschlechterten Ausführungsform wäre es auch möglich, das Bauelement 53 zur
Spannungsabsenkung durch einen Regelwiderstand, insbesondere durch ein Potentiometer
oder durch eine Widerstandsdekade, zu bilden. Hierbei stellt sich jedoch am jeweiligen
Widerstand ein vom Stromfluß abhängiger Spannungsabfall ein, wodurch diese Ausführung
nur bedingt einsetzbar ist.
Der Vorteil bei der Verwendung von Halbleiterdioden 55 bis 63 liegt darin, daß der Span
nungsabfall an jeder Diode weitgehendst unabhängig vom Stromfluß durch die Diode ist und
sich Halbleiterdioden 55 bis 63 somit besser für eine lineare, vom Stromfluß am Ausgang 13
möglichst unabhängige Spannungsregelung eignen.
Diese Serienschaltung 54 der Halbleiterdioden 55 bis 63 ist in Durchflußrichtung an den er
sten Ausgang 37 des Brückengleichrichters 36 angeschlossen. Zwischen den einzelnen in
Serie geschalteten Halbleiterdioden 55 bis 63 sowie am Ende und bevorzugt auch am Beginn
dieser Serienschaltung 54 sind einzelne Abgreifkontakte 64 bis 73 ausgebildet.
Wahlweise einer dieser Abgreifkontakte 64 bis 73 steht dabei in Abhängigkeit der Stellung,
insbesondere der Drehwinkelstellung des Regelorganes 10 - Fig. 1 - mit einem weiteren
Schaltelement 74 in Kontakt bzw. sind diese Abgreifkontakte 64 bis 73 Teil dieses Schaltele
mentes 74. Die Abgreifkontakte 64 bis 73 sind dabei zur besseren Kennzeichnung zusätzlich
mit den Angaben S1 bis S10 versehen worden. Über diese einzelnen Abgreifkontakte 64 bis
73 können unterschiedliche elektrische Leistungen der Gleichspannung am Ausgang 13 be
reitgestellt werden. Diese Abgreifkontakte 64 bis 73 repräsentieren unterschiedliche Lei
stungsstufen am Ausgang 13 der Steuereinrichtung 1. Für den Fall der Geschwindigkeitsre
gelung einer Antriebsvorrichtung 3, insbesondere eines Fahrantriebes eines Spielfahrzeuges
2, können diese Stufen daher als Schalt- bzw. Fahrstufen bezeichnet werden.
Das Schaltelement 74 stellt eine Art Mehrstufenwahlschalter dar, nachdem einer der verfüg
baren Abgreifkontakte 64 bis 73 mit einem Abgangskontakt 75 des Schaltelementes 74 lei
tend verbunden werden kann. Dieser Abgangskontakt 75 stellt wiederum eine sogenannte
"Wurzel" des mehrstufigen Schaltelementes 74 dar.
Dieser Abgangskontakt 75 des zweiten Schaltelementes 74 führt dann zum ersten Ausgangs
kontakt 51 der Steuereinrichtung 1.
Auch das zweite Schaltelement 74 ist bevorzugt durch eine einfache Kontaktbrücke 76 gebil
det, welche wahlweise einen der Abgreifkontakte 64 bis 73 zwischen den Halbleiterdioden 55
bis 63 mit dem Abgangskontakt 75 bzw. dem Ausgangskontakt 51 elektrisch leitend zu ver
binden vermag. Wie mit den in vollen und in strichlierten Linien angedeuteten Pfeilen veran
schaulicht, steht die Kontaktbrücke 76 in Abhängigkeit der Stellung, insbesondere der Dreh
winkelstellung des Regelorganes 10 - Fig. 1 - mit einem der Vielzahl an Abgreifkontakten 64
bis 73 in elektrisch leitender Verbindung. Steht die Kontaktbrücke 76 des Schaltelementes 74
dabei mit dem Abgreifkontakt 64 in Verbindung, so ist das Bauelement 53 zur Spannungsab
senkung quasi deaktiviert bzw. kurzgeschlossen und liegt die volle, im Anschluß an die Ein
weggleichrichtung E oder Vollweggleichrichtung V verfügbare elektrische Leistung am Aus
gangskontakt 51 an. Die letztgenannte Schaltstellung entspricht dabei grundsätzlich jenem
Zustand, wie er bei Ausbildung einer Verdrahtung gemäß der strichlicherten Linie 52 ebenso
erzielbar ist.
Ausgehend von der Schaltstellung S1, bei welcher der Abgreifkontakt 64 aktiv bzw. belegt
ist, in Richtung zur Schaltstellung S10, bei welcher der Abgreifkontakt 73 durch die Kontakt
brücke 76 des Schaltelementes 74 belegt ist, verringert sich die am Ausgang 13 bereitgestellte
elektrische Spannung bzw. Leistung für eine daran anzuschaltende, elektromotorische An
triebsvorrichtung 3, wie dies nachfolgend noch näher erläutert werden wird.
Wesentlich ist, daß das optionale Schaltelement 74 ebenso wie das erste Schaltelement 42 via
das gemeinsame Regelorgan 10 gleichzeitig betätigt bzw. bewegt wird. In einer bevorzugten
Ausführungsform ist die Kontaktbrücke 50 des ersten Schaltelementes 42 gemeinsam mit der
Kontaktbrücke 76 des zweiten Schaltelementes 74 auf dem zentralen Regelorgan 10 - Fig. 1 -
gelagert bzw. durch dieses betätigbar oder umschaltbar. Diese Kopplung, insbesondere die
Bewegungskopplung der Schaltelemente 42, 74 ist durch eine strichlierte Linie 77 veran
schaulicht worden.
Die einzelnen Halbleiterdioden 55 bis 63 bzw. Abgreifkontakte 64 bis 73 werden dabei vom
Schaltelement 74 bevorzugt nicht immer aufeinanderfolgend bzw. lückenlos beschaltet, son
dern derart abgegriffen, daß sich vor allem auch bei der Umschaltung von Einweggleichrich
tung E auf Vollweggleichrichtung V und umgekehrt via das Schaltelement 42 eine lineare
Regelung bzw. eine möglichst gleichförmige bzw. stufenlose Kennlinie für die Antriebsvor
richtung 3 ergibt.
Insgesamt besitzt das schematisch veranschaulichte Ausführungsbeispiel der Steuereinrich
tung 1 elf Regel- bzw. Fahrstufen. Bei den drei höchsten Regel- bzw. Fahrstufen wird die
Versorgungsspannung für einen Verbraucher bzw. eine elektromotorische Antriebsvorrich
tung 3 vollweggleichgerichtet und es werden die Abgreifkontakte 68 (S5), 66 (S3) und 64
(S1) verwendet, wie dies auch durch den Buchstaben "V" für Vollweggleichrichtung kennt
lich gemacht wurde. Bei den acht niederen Regel- bzw. Fahrstufen wird die zugeführte Wech
selspannung einweggleichgerichtet - das Schaltelement 42 befindet sich dabei in Schaltstel
lung E - und es werden die Abgreifkontakte 73 (S10), 72 (S9), 71 (S8), 70 (S7), 69 (S6), 68
(S5), 67 (S4) und 65 (S2) verwendet. Wesentlich ist an dieser teilweise sprunghaften Beschal
tung der Abgreifkontakte 64 bis 73 in Abhängigkeit der Fahrstufen und der Einweg- bzw.
Vollweggleichrichtung, daß sich dadurch eine nahezu linear ansteigende bzw. abfallende Lei
stungs- bzw. Energiekennlinie bzw. Drehzahl an der angeschalteten Antriebsvorrichtung 3
(siehe Fig. 1) einstellt. Aus dem Vorhergehenden ist auch klar zu erkennen, daß einzelne Ab
griffe, insbesondere der Abgreifkontakt 68 (S5), sowohl bei aktivierter Einweggleichrichtung
E als auch bei aktivierter Vollweggleichrichtung V vom Schaltelement 74 kontaktiert werden.
Grundsätzlich ist festzuhalten, daß bei den höchsten Fahr- bzw. Regelstufen, bei welchen am
Ausgang 13 die vergleichsweise größte elektrische Leistung zur Verfügung steht, das Schal
telement 42 auf Vollweggleichrichtung V eingestellt ist und die in Stromflußrichtung ersten
Abgreifkontakte 64, 66, 68 des Bauelementes 53 zur Spannungsabsenkung genutzt werden.
Bei den niedrigen Fahr- bzw. Regelstufen, bei welchen vergleichsweise weniger elektrische
Leistung am Ausgang 13 bereitgestellt werden soll, ist das Schaltelement 42 auf Einweg
gleichrichtung E eingestellt und werden vergleichsweise mehr Abgriffe, insbesondere die Ab
greifkontakte 73, 72, 71, 70, 69, 68, 67 und 65 genutzt. Daraus ist klar zu erkennen, daß die
Schaltung 31 bei den niedrigeren Fahr- bzw. Regelstufen, insbesondere im Langsamfahrbe
trieb, einerseits auf Einweggleichrichtung E eingestellt ist und im Vergleich zur Vollweg
gleichrichtung V relativ viele der vorhandenen Abgriffe des Bauelementes 53 zur wahlweisen
Anschaltung für die Spannungsabsenkung zur Verfügung gestellt sind. Diese Maßnahmen
ergeben ein besonders gutes Steuerverhalten, welches mit einer linearen Regelung bzw. mit
einer nahezu stufenlosen Regelung via einen Regeltransformator vergleichbar ist.
Wesentlich ist, daß die Polarität der Gleichspannung am Ausgang 13 in Abhängigkeit der
Stellung des Regelorganes 10 veränderbar ist. Hierzu werden die Ausgangskontakte 44, 51
schaltungstechnisch quasi ausgekreuzt, wie dies mit den in strichlierten Linien dargestellten
Kontaktbrücken 50, 76 veranschaulicht wurde. Insbesondere werden dabei die Wurzeln der
Schaltelemente 42, 74 bzw. der Anschluß 49 und der Abgangskontakt 75 der beiden Schalt
elemente 42, 74 ausgetauscht bzw. quasi überkreuzt. Diese Umpolung der Ausgangsspannung
bzw. Gleichspannung am Ausgang 13 ist dabei mit dem Regelorgan 10 gekoppelt und erfolgt
automatisch beim Wechsel des Regelorganes 10 von der ersten bzw. linken Regelbereichs
hälfte auf die zweite bzw. rechte Regelbereichshälfte und umgekehrt, wie dies nachfolgend
noch näher beschrieben wird.
Aus der Prinzipschaltung gemäß Fig. 2 ist weiters zu erkennen, daß bei aktivierter Einweg
gleichrichtung E der Strompfad bzw. der Ausgangsstrom auch über eine einzelne Diode des
Brückengleichrichters 36 verläuft. Dadurch stellt sich im Betriebszustand mit Einweggleich
richtung stets auch ein relativ geringer Spannungsabfall an einer Diode des Brückengleich
richters 36 ein.
Bevorzugt ist dem Ausgang 13 der als Diodenschaltung bzw. aus einer Zusammenschaltung
mehrerer Dioden aufgebauten Steuereinrichtung 1 wenigstens ein elektrisches Sicherungs
element 78 zum Schutz der Schaltung 31 vor Überlastung oder Kurzschluß vorgeordnet. Die
ses Sicherungselement 78 ist dabei wenigstens einem der beiden Ausgangskontakte 44, 51,
beispielsgemäß dem Ausgangskontakt 44, zu- bzw. vorgeordnet. Dieses Sicherungselement
78 ist bevorzugt durch ein nach einer Auslösung selbsttätig rückstellendes Bauelement gebil
det. Idealerweise ist das Sicherungselement 78 durch einen Kaltleiter, insbesondere durch
einen PTC-(Positive Temperature Coeffizient)-Widerstand gebildet. Alternativ hierzu ist es
selbstverständlich auch möglich, das Sicherungselement 78 durch eine Bimetall- oder
Schmelzsicherung zu bilden bzw. das Sicherungselement 78 eingangsseitig oder in einem
sonstigen Strompfad der Steuereinrichtung 1 vorzusehen.
In Fig. 3 ist ein Diagramm 79 mit einer möglichen Signalform einer Gleichspannung (U=),
wie sie durch eine Ausgestaltung der zuvor beschriebenen Steuereinrichtung 1 generierbar ist,
veranschaulicht. Es wird ausdrücklich festgehalten, daß dieses Diagramm 79, bei welchem
auf der Abszisse die Zeit (t) und auf der Ordinate ein sich am Ausgang einstellender, mögli
cher Verlauf einer Gleichspannung (U=) aufgetragen ist, lediglich beispielhaft zu sehen ist
und nur zur Verdeutlichung des Wirkungsprinzips und der Funktionsweise der beschriebenen
Schalteinrichtung aus einem Netzwerk bzw. einer Zusammenschaltung von mehreren Dioden
gedacht ist. Die einzelnen Zeitblöcke bzw. Stufen P1 bis P8 entlang der Zeitachse (t) reprä
sentieren dabei unterschiedliche Energie- bzw. Leistungsstufen der Steuereinrichtung 1. Die
Energie- bzw. Leistungsstufe P1 der Steuereinrichtung 1 stellt dabei vergleichsweise wenig
elektrische Antriebsleistung bzw. vergleichsweise niedrige elektrische Gleichspannung für
eine ausgangsseitig angeschaltete Antriebsvorrichtung zur Verfügung. Somit wird eine elek
tromotorische Antriebsvorrichtung mit relativ niedriger Umdrehungszahl pro Zeiteinheit be
wegt. Mit steigender Energie- bzw. Leistungsstufe in Richtung der Zeitblöcke bzw. Stufen P2
bis P8 steigt dann die ausgangsseitig zur Verfügung gestellte elektrische Antriebsleistung
bzw. Höhe oder Amplitude der Gleichspannung für eine elektromotorische Antriebsvorrich
tung. Dadurch nimmt die Drehzahl und/oder das Antriebsdrehmoment der angespeisten An
triebsvorrichtung von Stufe zu Stufe zu.
Aus diesem Diagramm 79 ist klar zu erkennen, daß die Steuereinrichtung 1 bei den niedrige
ren Leistungsstufen P1 bis P4 auf Einweggleichrichtung E und bei den höheren Leistungsstu
fen P5 bis P8 im Betriebsmodus für Vollweggleichrichtung V arbeitet. Bei der höchsten Lei
stungsstufe P8 ist die zuvor beschriebene Schaltung demnach auf Vollweggleichrichtung V
eingestellt und das zuvor beschriebene Bauelement 53 zur Spannungsabsenkung - Fig. 2 - ist
bevorzugt inaktiv. D. h., daß bei dieser höchsten Energie- bzw. Leistungsstufe P8 die Gleich
spannung (U=) direkt am Ausgang des Brückengleichrichters 36 - Fig. 2 - abgegriffen wird.
Aus dem Diagramm 79 ist weiters klar zu erkennen, daß durch die Diodenschaltung der Steu
ereinrichtung 1 sowohl eine Amplitudenmodulation als auch eine Pulsweitenmodulation der
aus sinusförmigen Halbwellen zusammengesetzten Gleichspannung vorgenommen werden
kann und somit die am Ausgang bereitgestellte, effektive Leistung vielfältig bzw. ideal vari
iert bzw. reguliert werden kann, um einen möglichst linearen bzw. stetigen Drehzahlanstieg
bzw. -abfall einer elektromotorischen Antriebsvorrichtung zu erzielen. Insbesondere können
durch die beschriebene Schaltung bzw. die Serienschaltung der Dioden zur Spannungsabsen
kung beispielsweise sinusförmige Halbwellen einer vorgegebenen Wechselspannung be
stimmter Frequenz in ihrer Pulsweite und auch in ihrer Amplitude in mehreren Stufen redu
ziert werden, wie dies aus dem Verlauf der Gleichspannung (U=) und der Form der einzelnen
Spannungsblöcke klar ersichtlich ist. Anstelle sinusförmige Wechselspannung zuzuführen,
wäre es mit erhöhtem Aufwand selbstverständlich auch möglich, die Steuereinrichtung 1 bzw.
Schaltung mit Rechteckspannungen, Dreieckspannungen oder dgl. zu versorgen.
Bei den wahlweise einstellbaren Energie- bzw. Leistungsstufen P1 bis P8 ist jeweils die glei
che Zeitdauer, insbesondere lediglich eine Periodendauer einer der Steuereinrichtung 1 zuge
führten Wechselspannung 80 - in strichlierten Linien dargestellt - gezeigt. Der Verlauf bzw.
die Form einer in vollen Linien dargestellten Ausgangs- bzw. Gleichspannung 81 der Steuer
einrichtung 1 ist dabei von der gewählten Schalt- bzw. Leistungsstufe abhängig. In Abhängig
keit der Stellung des Regelknopfes gemäß einer der Schalt- bzw. Leistungsstufen P1 bis P8
steht dann die entsprechende Signalform am Ausgang der Steuereinrichtung für die Dauer der
Einnahme der jeweiligen Schalt- bzw. Leistungsstufe P1 bis P8 zur Verfügung. Der Einfach
heit halber wurde je Leistungsstufe P1 bis P8 lediglich eine Zeitdauer, die einer Periodendau
er der zugeführten Wechselspannung 80 entspricht, dargestellt. Im realen Betrieb der Steuer
einrichtung 1 kann die Zeitdauer des Vorliegens der jeweiligen Leistungsstufe P1 bis P8 ent
sprechend den Wünschen des Bedieners beliebig lange gewählt werden.
Gemäß der linken Teilhälfte des Diagramms 79 ist die Schaltung auf Einweggleichrichtung E
eingestellt und ist daraus klar zu erkennen, daß beispielsgemäß die negativen Halbwellen der
zugeführten Wechselspannung 80 quasi abgeschnitten bzw. nicht an den Ausgang der Steuer
einrichtung geführt werden. Bei der ab Leistungsstufe P5 einsetzenden Vollweggleichrichtung
V werden dann die negativen bzw. zweiten Halbwellen der sinusförmigen Wechselspannung
umgepolt und ebenso am Ausgang der Steuereinrichtung bereitgestellt. Grundsätzlich steht
daher bei aktiver Vollweggleichrichtung V im Vergleich zur Einweggleichrichtung E in etwa
die doppelte elektrische Leistung am Ausgang zur Verfügung. Durch wechselweise Beschal
tung des Bauelementes 53 zur Spannungsabsenkung, insbesondere durch die Serienschaltung
54 mit Halbleiterdioden 55 bis 63 - Fig. 2 - können dann sowohl beim Betriebsmodus mit
Einweggleichrichtung E als auch beim Betriebsmodus mit Vollweggleichrichtung V Abstu
fungen der Leistung bzw. in der Amplitude und/oder Pulsweite der Halbwellen vorgenommen
werden. Die Höhe der Amplituden und Pulsweiten der einzelnen Gleichspannungsblöcke
bzw. -impulse hängt dabei wesentlich von der Anzahl der Halbleiterdioden ab, über welche
der Ausgangsstrom geführt wird. Je mehr Halbleiterdioden dem Ausgang vorgeschaltet wer
den, desto größer ist - wie an sich bekannt - der Spannungsabfall ΔU an den in Serie ge
schalteten, aktiven Halbleiterdioden.
Mit der beschriebenen Steuereinrichtung ist also mit einfachen baulichen Komponenten, ins
besondere mit einer Mehrzahl von Dioden, eine feinfühlige Drehzahl- bzw. Leistungsregelung
einer Antriebsvorrichtung ermöglicht. Die Steuereinrichtung ist robust und kostengünstig auf
baubar und bietet dennoch ein gutes Regelverhalten für elektromotorische Antriebsvorrich
tungen.
In den Fig. 4 und 5 ist ein mögliches Layout für eine Steuereinrichtung 1 veranschaulicht. Es
wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß dieses Layout nur beispielhaft zu sehen ist und
jegliche andere Verdrahtung zur Realisierung der Steuereinrichtung 1 möglich ist. Bei der
bevorzugten Ausgestaltung sind die Abgreifkontakte 64 bis 73 - Fig. 2 - der einzelnen Schalt
stufen S1 bis S11 kreisförmig um einen gemeinsamen Zentrumspunkt 82 angeordnet. Die
durch die Schaltstufen S1 bis S11 repräsentierten Abgreifkontakte 64 bis 73 - Fig. 2 - sind
dabei durch einzelne Schleifkontaktflächen 83 gebildet, welche in einem bestimmten Radius
kreisbogenförmig um den zentralen Zentrumspunkt 82 verlaufen. Die Schleifkontaktflächen
83 für die Abgreifkontakte 64 bis 73 bzw. Schaltstufen S1 bis S11 auf der linken Regelbe
reichshälfte sind spiegelbildlich zu den Schleifkontaktflächen 83 der Abgreifkontakte 64 bis
73 bzw. Schaltstufen S1 bis S11 für die rechte Regelbereichshälfte des Regelorganes 10 an
geordnet. Dabei ist die Schleifkontaktfläche 83 der Schaltstufe S1 auf der linken Regelbe
reichshälfte (rückwärts) mit der Schleifkontaktfläche 83 der Schaltstufe S1 auf der rechten
Regelbereichshälfte (vorwärts) elektrisch leitend verbunden. Entsprechendes gilt für die wei
teren Schaltstufen S2 bis S10 der linken und rechten Regelbereichshälfte des bevorzugt als
Drehregler ausgebildeten Regelorganes 10.
Die Wurzel 46 des ersten Schaltelementes 42 - Fig. 2 - und der Abgangskontakt 75 des zwei
ten Schaltelementes 74 - Fig. 2 - sind bevorzugt ebenso als Schleifkontaktflächen 83 ausge
bildet, welche kreisringförmig, insbesondere jeweils halbkreisförmig um den Zentrumspunkt
82 verlaufen und über Leitungsbahnen jeweils zum Ausgang 13 geführt sind. Die dem Aus
gang 13 vorgeordneten Schleifkontaktflächen 83 sind dabei konzentrisch zu den Schleifkon
taktflächen 83 der einzelnen Schaltstufen S1 bis S11 angeordnet.
Gleichermaßen sind die Korrespondierenden 47, 48, welche ebenso als Schleifkontaktflächen
83 ausgebildet sind, kreisbogenförmig um den Zentrumspunkt 82 des Drehreglers bzw. des
Regelorganes verlaufend angeordnet. Eine Erstreckungsweite bzw. ein Drehwinkelbereich der
Schleifkontaktflächen 83, an welchen die vollweggleichgerichtete Spannung abgegriffen wer
den kann, ist dabei vergleichsweise geringer als eine Erstreckungsweite bzw. ein Drehwinkel
bereich der Schleifkontaktflächen 83, an welchen einweggleichgerichtete Spannung abgreif
bar ist.
Die Kontaktbrücke 76 des zweiten Schaltelementes 74 ist in Fig. 4 ersichtlich. Bei der in vol
len Linien gezeigten Kontaktbrücke 76 nimmt das Regelorgan die erste Schaltstellung S1 in
der linken Regelbereichshälfte des Regelorganes ein. Bezugnehmend auf den Zentrumspunkt
82 ist - wie aus Fig. 5 ersichtlich ist - diametral gegenüberliegend zu dieser Kontaktbrücke 76
des zweiten Schaltelementes 74 die Kontaktbrücke 50 des ersten Schaltelementes 42 angeord
net. Weiters ist in Fig. 5 klar zu erkennen, daß die in vollen Linien dargestellte Kontaktbrücke
50 in der Schaltstellung S1 vollweggleichgerichtete Spannung auf den Abgangskontakt 75
überträgt und der in der Schaltstellung S1 am entsprechenden Schleifkontakt 83 anliegende
Spannungspegel via die Kontaktbrücke 76 auf die als Schleifkontaktfläche 83 ausgebildete
Wurzel 46 - Fig. 4 - übertragen wird. Daraus ist klar erkenntlich, daß sich die Kontaktbrücken
50, 76 in Abhängigkeit der gewählten Regelbereichshälfte quasi auskreuzen, wie dies durch die
in strichlierten Linien dargestellten Kontaktbrücken 50, 76 in Fig. 2 veranschaulicht wurde.
Durch dieses "Auskreuzen" bzw. durch die diametrale Anordnung der Kontaktbrücken 50, 76
auf dem drehbar gelagerten Regelorgan ist erreicht, daß das erste Schaltelement 42 und das
zweite Schaltelement 74 zusätzlich eine Umpolung der am Ausgang 13 bereitgestellten
Gleichspannung bewirken können, so daß eine Drehrichtungsumkehr der jeweils angeschlos
senen Antriebsvorrichtung erfolgt. Durch die geschilderte Anordnung der Schleifkontaktflä
chen 83 und der Kontaktbrücken 50, 76 ist es also ermöglicht, daß in Abhängigkeit der Dreh
winkelstellung des Regelorganes sowohl die Fahrtrichtung als auch die Fahrgeschwindigkeit
der Antriebsvorrichtung eines zu steuernden Spielfahrzeuges einstell- bzw. regulierbar ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kontaktbrücke 50 und die Kontaktbrücke 75
diametral gegenüberliegend auf einem balkenförmigen oder scheibenförmigen Tragelement,
welches via das Regelorgan 10 um den Zentrumspunkt 82 verdrehbar gelagert ist, plaziert.
Durch das mögliche "Überwechseln" der ersten Kontaktbrücke 50 von der linken Regelbe
reichshälfte auf die rechte Regelbereichshälfte und dem damit bewegungsgekoppelten Wech
sel der zweiten Kontaktbrücke 76 von der rechten Regelbereichshälfte auf die linke Regelbe
reichshälfte ist somit auch eine Umpolung der Fahrspannung bzw. der am Ausgang 13 ange
legten Gleichspannung in effektiver Weise erzielt.
Die in strichlierten Linien dargestellten Kontaktbrücken 50 und 76 zeigen das Regelorgan der
Steuereinrichtung 1 in einer anderen, insbesondere in der sechsten Schaltstellung S6.
U. a. ist also bei der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung 1 wesentlich, daß die durch Schalt-
bzw. Kontaktbrücken 50, 76 zwischen einzelnen Schleifkontaktflächen 83 ausgebildeten
Schaltelemente 42, 74 neben der Umschaltung zwischen Einweggleichrichtung E und Voll
weggleichrichtung V bzw. neben der Wahlschalterfunktion für den Abgriff unterschiedlicher
Spannungspegel auch als Umpolschalter für die an den Ausgang 13 übertragene Gleichspan
nung fungieren.
Bevorzugt sind die beiden Kontaktbrücken 50, 76 mit dem Regelorgan bewegungsgekoppelt,
so daß mit dem einzigen Regelorgan sowohl die Geschwindigkeit als auch die Bewegungs
richtung eingestellt bzw. reguliert werden kann.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Schaltelement 74 mit dessen Schleifkontaktflächen
83 auf der Lötseite eines Bauteilträgers 84 bzw. einer sogenannten Bauteilplatine angeordnet.
Das Schaltelement 42 mit seinen Schleifkontaktflächen 83 ist auf der Bauteilseite des Bauteil
trägers 84 ausgebildet. Durch die Zuordnung bzw. Aufteilung der Schaltelemente 42, 74 auf
die Ober- und Unterseite des Bauteilträgers 84 kann mit dem Regelorgan ein Regelbereich
bzw. Drehwinkel 30 - Fig. 1 - von mehr als 180° ermöglicht werden.
Selbstverständlich ist es auch möglich, sowohl die Schleifkontakte 83 zur Umsetzung des
ersten Schaltelementes 42 und die Schleifkontaktflächen 83 zur Realisierung des zweiten
Schaltelementes 74 auf nur einer Seite des Bauteilträgers 84 vorzusehen, wobei der maximale
Regelbereich dann auf einen Drehwinkel 30 - Fig. 1 - von 180° beschränkt ist.
Insbesondere aus dem Layout gemäß Fig. 4 ist klar zu erkennen, daß einzelne Abgreifkon
takte 64 bis 73, insbesondere die Kontakte zu den Schaltstellungen S3 und S6, zu einer Kon
taktgruppe zusammengeschaltet sind. Im besonderen werden einzelne Abgreifkontakte 64 bis
73 (S1 bis S10) aus dem Bereich mit Einweggleichrichtung E mit bestimmten Kontakten aus
dem Regelbereich mit Vollweggleichrichtung elektrisch verbunden bzw. kombiniert. Dies ist
zur Erzielung einer weitgehendst stetigen bzw. linearen Regelkennlinie für eine elektromoto
rische Antriebsvorrichtung via das Regelorgan von besonderem Vorteil. Sprunghafte Lei
stungswechsel bzw. Energiesprünge beim Übergang von Einweggleichrichtung E auf Voll
weggleichrichtung V können dadurch wirkungsvoll vermieden werden.
Weiters ist klar zu erkennen, daß bei Einnahme der Schaltstellung S11 keine elektrische
Energie an den Ausgang 13 übertragen wird. Mit der Steuereinrichtung 1 ist somit eine annä
hernd stufenlose Geschwindigkeitseinstellung bzw. Bewegungssteuerung von Null bis zur
Maximalgeschwindigkeit für zwei entgegengesetzte Bewegungsrichtungen ermöglicht.
Unter Antriebsvorrichtung eines Spielzeuges sind einerseits herkömmliche Elektromotoren,
elektromagnetische Linearantriebe oder sonstige elektrisch betreibbare Stellorgane zu verste
hen.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, daß zum besseren Verständnis des
Aufbaus der Steuereinrichtung 1 diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/
oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Be
schreibung entnommen werden.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1, 2, 3, 4, 5 gezeigten Ausführungen den Gegen
stand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfin
dungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu
entnehmen.
1
Steuereinrichtung
2
Spielfahrzeug
3
Antriebsvorrichtung
4
Elektromotor
5
Modellfahrzeug
6
Gleis
7
Gehäuse
8
Oberseite
9
Bedienelement
10
Regelorgan
11
Grundstellung
12
Pfeil
13
Ausgang
14
Anschlag
15
Pfeil
16
Anschlag
17
Nothalt
18
Anzeigelement
19
Kabelverbindung
20
Schiene
21
Schiene
22
Transformator
23
Steckernetzteil
24
Kabelverbindung
25
Eingang
26
Steckbuchse
27
Stecker
28
Stecker
29
Steckbuchse
30
Drehwinkel
31
Schaltung
32
Eingangskontakt
33
Eingangskontakt
34
Leitung
35
Leitung
36
Brückengleichrichter
37
Ausgang
38
Ausgang
39
Glättungsvorrichtung
40
Kondensator
41
Halbleiterdiode
42
Schaltelement
43
Umschalter
44
Ausgangskontakt
45
Anode
46
Wurzel
47
Korrespondierender
48
Korrespondierender
49
Anschluß
50
Kontaktbrücke
51
Ausgangskontakt
52
Linie
53
Bauelement
54
Serienschaltung
55
Halbleiterdiode
56
Halbleiterdiode
57
Halbleiterdiode
58
Halbleiterdiode
59
Halbleiterdiode
60
Halbleiterdiode
61
Halbleiterdiode
62
Halbleiterdiode
63
Halbleiterdiode
64
Abgreifkontakt
65
Abgreifkontakt
66
Abgreifkontakt
67
Abgreifkontakt
68
Abgreifkontakt
69
Abgreifkontakt
70
Abgreifkontakt
71
Abgreifkontakt
72
Abgreifkontakt
73
Abgreifkontakt
74
Schaltelement
75
Abgangskontakt
76
Kontaktbrücke
77
Linie
78
Sicherungselement
79
Diagramm
80
Wechselspannung
81
Gleichspannung
82
Zentrumspunkt
83
Schleifkontaktfläche
84
Bauteilträger
Claims (33)
1. Steuereinrichtung für elektrisch betreibbare Spielwaren, mit von einem Bediener
verstellbarem Regelorgan zumindest zur bedarfsweisen Veränderung der Bewegungsge
schwindigkeit einer Antriebsvorrichtung von Spielwaren und mit wenigstens einem mit dem
Regelorgan bewegungsgekoppelten Stellorgan, dadurch gekennzeichnet, daß Eingangskon
takte (32, 33) eines Einganges (25) zur Zuführung elektrischer Wechselspannung (80) mit
einem Brückengleichrichter (36) zur Vollweggleichrichtung verbunden sind und einer der
beiden Eingangskontakte (32 oder 33) mit einer Halbleiterdiode (41) zur Einweggleichrich
tung verbunden ist und ein mit dem Regelorgan (10) bewegungsgekoppeltes oder vom Regel
organ (10) betätigbares Schaltelement (42) in Abhängigkeit von der Stellung des Regelorga
nes (10) einweggleichgerichtete oder vollweggleichgerichtete elektrische Spannung direkt
oder über ein gegebenenfalls zwischengeschaltetes Bauelement (53) zur Spannungsabsenkung
an einen Ausgang (13) zur Anschaltung eines elektrischen Verbrauchers, beispielsweise eines
Elektromotors (4), von Spielwaren weiterleitet.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halblei
terdiode (41) zur Einweggleichrichtung durch einen Teil bzw. einen Brückenzweig des Brü
ckengleichrichters (36) gebildet ist.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
elektrischen Komponenten in einem in etwa handflächengroßen Gehäuse (7) untergebracht
sind.
4. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (25) durch eine Steckbuchse (26) oder durch Ein
gangsklemmen zur Zuführung elektrischer Wechselspannung (80) von einem externen Trans
formator (22) gebildet ist.
5. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der externe Transformator (22) durch ein Steckernetzteil (23)
gebildet ist.
6. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß im Gehäuse (7) ein Transformator zur Umformung der Wechselspan
nung eines öffentlichen Energieversorgungsnetzes in Schutzkleinspannung angeordnet ist.
7. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (53) zur Spannungsabsenkung durch Halblei
terdioden (55 bis 63) gebildet ist.
8. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (53) durch eine an einem ersten Ausgang (37)
des Brückengleichrichters (36) anliegende Serienschaltung (54) mehrerer Halbleiterdioden
(55 bis 63) gebildet ist.
9. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwischen den einzelnen in Serie geschalteten Halb
leiterdioden (55 bis 63) Abgreifkontakte (64 bis 73) ausgebildet sind.
10. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang (37) des Brückengleichrichters (36) und/oder am
Ausgang der in Durchflußrichtung liegenden Serie von Halbleiterdioden (55 bis 63) Abgreif
kontakte (64, 73) ausgebildet sind.
11. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest jeweils einer der Abgreifkontakte (64 bis 73) in Ab
hängigkeit der Stellung des Regelorganes (10) mit einem weiteren Schaltelement (74) kon
taktiert.
12. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Abgreifkontakt (64 bis 73) im Betriebsmodus mit
Einweggleichrichtung mit zumindest einem Abgreifkontakt (64 bis 73) im Betriebsmodus mit
Vollweggleichrichtung zu einer Kontaktgruppe elektrisch miteinander verbunden ist.
13. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Schaltelement (74) mit dessen Abgreifkontakten (64
bis 73) einen mehrstufigen Wahlschalter bildet.
14. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schaltelemente (42, 74) als Kontaktbrücken (50, 76)
ausgebildet sind oder zwei eigenständige Kontaktbrücken (50, 76) umfassen.
15. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schaltelement (42) und das zweite Schaltelement (74)
via das Regelorgan (10) gleichzeitig betätigt sind oder die erste und zweite Kontaktbrücke
(50, 76) gemeinsam auf dem Regelorgan (10) angeordnet sind.
16. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die den Abgreifkontakten (64 bis 73) abgewandte Seite der Kon
taktbrücke (76) des zweiten Schaltelementes (74) in Abhängigkeit der Stellung des Regelor
ganes (10) in einer ersten oder in einer zweiten Regelbereichshälfte mit dem ersten Ausgangs
kontakt (51) bzw. mit dem zweiten Ausgangskontakt (44) des Ausgangs (13) verbunden ist.
17. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Wurzel (46), d. h. die von der Halbleiterdiode (41) und dem
Brückengleichrichter (46) abgewandte Seite der Kontaktbrücke (50) des ersten Schaltele
mentes (42) in Abhängigkeit der Stellung des Regelorganes (10) in der ersten oder in der
zweiten Regelbereichshälfte mit dem zweiten Ausgangskontakt (44) bzw. mit dem ersten
Ausgangskontakt (51) des Ausgangs (13) verbunden ist.
18. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schaltelement (42) einen Umschalter (43) zwischen
der Halbleiterdiode (41) zur Einweggleichrichtung und dem Brückengleichrichter (36) zur
Vollweggleichrichtung bildet.
19. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Regelorgan (10) als Drehregler an einer Oberseite (8) des
Gehäuses (7) ausgebildet ist.
20. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Kontaktstellen, insbesondere zwei Korrespondieren
de (47, 48), und eine Wurzel (46) bzw. ein Anschluß (49) des ersten Schaltelementes (42) als
auch die Abgreifkontakte (64 bis 73) und ein Abgangskontakt (75) des zweiten Schaltelemen
tes (74) kreisbogenförmig um einen gemeinsamen Dreh- bzw. Zentrumspunkt (82) des Regel
organes (10) angeordnet sind.
21. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ausgangskontakte (44, 51) des Ausgangs (13) mit je
einer halbkreisförmig um den gemeinsamen Zentrumspunkt (82) verlaufenden Schleifkontakt
fläche (83) verbunden sind.
22. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Kontaktstellen des ersten und des weiteren Schaltele
mentes (42, 74) als auf einem Bauteilträger (84) bzw. einer Platine aufgebrachte Schleifkon
taktflächen (83) ausgebildet sind.
23. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit der jeweiligen Drehwinkelstellung des Regel
organs (10) sowohl die Richtung als auch die Geschwindigkeit einer Bewegung eines Spiel
zeuges, beispielsweise eine Spielfahrzeuges, einstell- bzw. regulierbar ist.
24. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schaltelement (42) und das zweite Schaltelement (74)
die am Ausgang (13) angelegte Spannung in Abhängigkeit der Stellung des Regelorganes (10)
in einer ersten oder zweiten Teilhälfte innerhalb eines maximalen Drehwinkels (30) des Re
gelorganes (10) jeweils umpolen.
25. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß sowohl bei mittels dem Schaltelement (42) aktivierter Einweg
gleichrichtung E als auch bei mittels dem Schaltelement (42) aktivierter Vollweggleichrich
tung V vom Schaltelement (74) bzw. von dessen Kontaktbrücke (76) einzelne Abgreifkon
takte (64 bis 73) des Bauelementes (53) zur Spannungsabsenkung kontaktiert sind.
26. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Abgreifkontakte (64 bis 73) beim Wechsel zwischen Einweg
gleichrichtung E und Vollweggleichrichtung V und umgekehrt derart vom zweiten Schaltele
ment (74) kontaktiert sind, daß sich eine möglichst lineare Kennlinie der elektrischen Lei
stung am Ausgang (13) oder ein möglichst lineares Regelverhalten für eine elektromotorische
Antriebsvorrichtung (3) in bezug zu den jeweiligen Drehwinkelstellungen des Regelorganes
(10) einstellt.
27. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisches Sicherungselement (78) zum Schutz vor Überla
stung oder Kurzschluß wenigstens einem der beiden Ausgangskontakte (44, 51) des Ausgangs
(13) vorgeordnet ist.
28. Steuereinrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Siche
rungselement (78) durch einen Kaltleiter, insbesondere durch einen selbsttätig rückstellenden
PTC-Widerstand, gebildet ist.
29. Verwendung der Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen
den Ansprüche zur Steuerung wenigstens einer Antriebsvorrichtung (3) eines Spielfahrzeuges
(2) oder eines Funktionsmodells.
30. Verwendung der Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen
den Ansprüche zur bedarfsweisen Veränderung der Bewegungsgeschwindigkeit und/oder
Bewegungsrichtung einer Antriebsvorrichtung (3) eines Spielfahrzeuges (2) oder eines Funk
tionsmodells.
31. Verwendung der Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen
den Ansprüche zur bedarfsweisen Veränderung der Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit
einer als Elektromotor (4) ausgebildeten Antriebsvorrichtung (3) eines Spielzeuges.
32. Verwendung der Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen
den Ansprüche zur fernbedienten Beeinflussung der Fahrgeschwindigkeit und Fahrtrichtung
eines Modelleisenbahnfahrzeuges.
33. Verwendung der Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen
den Ansprüche zur fernbedienten Beeinflussung der Bewegungsgeschwindigkeit und/oder
Bewegungsrichtung einzelner Funktionselemente von Funktionsmodellen, wie z. B. Modellen
von Kränen, Bahnbaumaschinen, Wartungs- oder Erhaltungsmaschinen oder dgl.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT0091901A AT500096A1 (de) | 2001-06-13 | 2001-06-13 | Steuereinrichtung für elektrisch betreibbare spielwaren und deren verwendung |
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|---|---|
| DE10224484A1 true DE10224484A1 (de) | 2002-12-19 |
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| DE2002124484 Withdrawn DE10224484A1 (de) | 2001-06-13 | 2002-06-03 | Steuereinrichtung für elektrisch betreibbare Spielwaren und deren Verwendung |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| AT500096A1 (de) | 2005-10-15 |
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|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |