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DE10224484A1 - Steuereinrichtung für elektrisch betreibbare Spielwaren und deren Verwendung - Google Patents

Steuereinrichtung für elektrisch betreibbare Spielwaren und deren Verwendung

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Publication number
DE10224484A1
DE10224484A1 DE2002124484 DE10224484A DE10224484A1 DE 10224484 A1 DE10224484 A1 DE 10224484A1 DE 2002124484 DE2002124484 DE 2002124484 DE 10224484 A DE10224484 A DE 10224484A DE 10224484 A1 DE10224484 A1 DE 10224484A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
control device
control
output
contact
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE2002124484
Other languages
English (en)
Inventor
Herbert Kogelbauer
Roman Schneider
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Individual
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of DE10224484A1 publication Critical patent/DE10224484A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63HTOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H19/00Model railways
    • A63H19/24Electric toy railways; Systems therefor

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  • Toys (AREA)

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.
Bezugszeichenaufstellung
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.
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