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Mit 2 Sendefrequenzen arbeitendes Fernsteuerrelais, insbesondere für
Uberlagerungsfernsteueranlagen Überlagerungsfernsteueranlagen für Starkstromnetze
arbeiten meist mit Tonfrequenzen, also mit einem Frequenzbereich, bei dem im Gegensatz
zur Hochfrequenz die Resonanzkurve eines Schwingungskreises bei wirtschaftlichen
Abmessungen seiner Teile verhältnismäßige flach verläuft. Es ist deshalb oft schwierig,
manches Mal sogar unmöglich, als Empfangsrelais durch einen Kondensator auf die
Überlagerungsfrequenz abgestimmte Schaltmagnete zu verwenden, da die Gefahr besteht,
daß diese Relais wegen ihrer geringen Selektivität durch Nachbarfrequenzen, höhere
Netzharmonische, Störimpulse usw. betätigt werden. Viel schärfer ist in diesem Frequenzbereich
nach bekannten Gesetzen die Resonanzkurve eines mechanischen Schwingungssystems
ausgeprägt, doch tritt hier wieder die andere Schwierigkeit auf, die mechanische
Schwingbewegung in eine eindeutige Schaltbewegung überzuführen, insbesondere, wenn
diese Schaltbewegung wegmäßig genau festliegen soll.
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Aber auch noch eine andere Schwierigkeit tritt bei solchen Anlagen
auf. Die Starkstromnetze sind unterteilt, und die einzelnen Teile sind durch Transformatoren
miteinander und auch mit Nachbarnetzen gekoppelt. Diese Kopplungsstellen müssen
je nach den Verhältnissen für die überlagerten Ströme durchlässig oder nicht durchlässig
sein. Werden im einzelnen Fall diese Forderungen nicht erfüllt, dann müssen diese
Stellen durch Leitkreise überbrückt oder durch Sperrkreise abgesperrt werden. Verwendet
man, nun eine Vielzahl von Steuerfrequenzen, die weiter auseinanderliegen, dann
müßten diese Leit- und Sperrkreise vor jeder Sendung auf die jeweilige Überlagerungsfrequenz
fernabgestimmt werden. Dies ist umständlich und teuer. Hinsichtlich derAusbreitung
der Überlagerungsenergie ist es deshalb :günstiger, nur mit einer oder mit einigen
wenigen Steuerfrequenzen zu arbeiten, damit man fest abgestimmte Kreise verwenden
oder sich auf jenen Frequenzbereich beschränken kann, für den die betreffende Kopplungsstelle
in Netzen durchlässig ist. Soll man nun aber mit einer oder wenigen Frequenzen eine
Vielzahl verschiedener Steuerakte durchführen, dann fallen die Empfangsrelais wenigstens
für den Betrieb von, Massenapparaten, wie Warmwasserspeichern, Tarifgeräten usw.,
viel zu teuer aus. So hat man z. B. für solche Zwecke Empfangsrelais verwendet,
die einen von einem Laufwerk angetriebenen Wähler haben, der durch einen Startimpuls
in Gang gesetzt wurde. Der eigentliche Fernsteuerakt wurde beispielsweise durch
einen in einem bestimmten, je nach der Art des Fernsteueraktes verschiedenen Zeitabstand
gesendeten Vollzugsimpuls ausgeführt.
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Die Erfindung geht darauf aus, trotz Beschränkung auf wenige Steuerfrequenzen
mit billigen Empfangsrelais ohne Verzicht auf eine Vielzahl von Steuerakten auszukommen.
Dabei sollen die Empfangsrelais so selektiv arbeiten, daß sie durch Netzharmonische
und andere Störungen nicht beeinflußt werden. Die Erfindung macht von an sich oder
in Verbindung mit anderen Teilen bekannten Mitteln Gebrauch und besteht in einer
neuartigen zweckgerichteten Kombination solcher Mittel.
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Bei einer bekannten Fernsteuereinrichtung, die mit mechanischen Schwingsystemen
und mit zwei verschieden abgestimmten Sendefrequenzen arbeitet, ist zur schrittweisen
Bewegung einer Schaltscheibe ein Schrittschaltwerk vorgesehen, das zwei mechanische,
auf je eine der beiden Sendefrequenzen abgestimmte Schwingsysteme in Form von Federzungen
aufweist. Die beiden Schwingsysteme wirken auf je eines von zwei mit der Schaltscheibe
auf der gleichen Welle sitzenden Klinken- bzw. Steuerrädern ein. Durch Senden der
einen Frequenz wird die Schaltscheibe mittels des einen Schwingsystems bis in eine
Endlage vorbewegt, in der sie den zu vollziehenden Schaltvorgang auslöst, worauf
durch Senden der anderen Frequenz die Schaltscheibe mittels des zweiten Schwingsystems
wieder in ihre Anfangslage übergeführt wird. Mit jeder der beiden Frequenzen muß
also eine bestimmte Mindestanzahl von Impulsen gesendet werden, damit das jeweils
zugehörige Klinkenrad die Schaltscheibe um die vorgegebene Wegstrecke fortbewegt.
Die beiden Klinkenräder sind aber nur auf dem halben Umfang
gezahnt;
man darf also im Hinblick darauf, daß gelegentlich ein oder einige Impulse zu schwach
ausfallen und die Schaltscheibe nicht weiterbewegen, unbedenklich auch mehr als
die erforderliche Mindestanzahl Impulse senden. Ein Mangel dieser bekannten Vorrichtung
besteht indessen darin, daß sie auch- auf Störimpulse ansprechen kann.
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Auch bei einer anderen bekannten. Fernsteuereinrichtung wird eine
Schaltscheibe mittels eines Klinkenrades schrittweise weiterbewegt, doch werden
dabei elektrische Schwingsysteme verwendet, wobei außerdem nach dem Impulszahlverfahren
gearbeitet wird. Durch Senden einer ganz bestimmten Anzahl Impulse der einen Frequenz
bewegt ein auf diese Frequenz abgestimmtes elektrisches Schwingsystem das Klinkenrad
bis in eine Stellung vor, in der es eine Umschaltung des elektrischen Schwingsystems
auf die zweite Sendefrequenz herbeiführt, und erst durch das darauf vorzunehmende
Senden einer ebenfalls ganz bestimmten Anzahl Impulse der zweiten Frequenz wird
die Schaltscheibe weiterbewegt. Dabei kann entweder nach jeder dieser beiden Bewegungen
oder auch nur nach der zweiten Bewegung ein Schaltvorgang mit einerVerzögerungszeit
ausgelöst werden. Da diese Vorrichtung indessen nach dem Impulszahlverfahren arbeitet,
so hat sie gegenüber der vorher genannten bekannten Vorrichtung den Nachteil, daß
für jede Bewegung der Schaltscheibe um eine vorbestimmte Wegstrecke, wie schon erwähnt,
eine genau einzuhaltende Anzahl Impulse erforderlich ist.
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Die Erfindung geht darauf aus, trotz Beschränkung auf wenige Steuerfrequenzen
mit billigen mechanischen Empfangsrelais und' ohne Verzicht auf eine Vielzahl von
Steuerakten auszukommen. Dabei sollen die Empfangsrelais so selektiv arbeiten, daß
sie durch Netzharmonische und andere Störungen nicht beeinflußt werden. Die Erfindung
macht von an sich oder in Verbindung mit anderen Teilen bekannten Mitteln Gebrauch
und besteht in einer neuartigen, zweckgerichteten Kombination solcher Mittel.
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Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein mit zwei Sendefrequenzen
arbeitendes Fernsteuerrelais, insbesondere zur Verwendung für Überlagerungsfernsteueranlagen,
mit einem eine Schaltscheibe nach Art eines Wählers schrittweise weiterbewegenden
Schrittschaltwerk, das die Schaltscheibe mittels eines auf die eine Frequenz abgestimmten
mechanischen Schwingsystems bis in eine Endlage vorbewegt und mittels eines anderen,
auf die andere Frequenz abgestimmten mechanischen Schwingsystems wieder aus der
End- in. die Anfangslage bewegt- Erfindungsgemäß ist dieses Fernsteuerrelais dadurch
gekennzeichnet, daß das Schrittschaltwerk drei mechanische Schwingsysteme aufweist,
von denen zwei auf die gleiche Frequenz abgestimmt sind, und daß zwei verschieden
abgestimmte Schwingsysteme die Schaltscheibe nur abwechselnd bis in die Endlage
vo-rbewegen können, während das dritte, die Schaltscheibe aus der End- wieder in
die Anfangslage bewegende Schwingsystem mit einem selbsttätigenVerzögerungsorgan
versehen ist, das beim Erreichen der Schaltscheibenendlage betätigt wird. Hierdurch
werden folgende Vorteile erzielt: Dadurch, daß zwei verschieden abgestimmte Antriebe
nur abwechselnd die Nokken- bzw. Schaltscheibe fortschalten können, kann man für
diese Antriebe mechanische Schwingungssysteme verwenden, die, wie oben angegeben,
stark selektiv sind und zugleich ein für allemal festgelegte Schaltwege erzwingen,
die eine eindeutige Schrittschaltung der Schaltscheibe ergeben. Dadurch, daß man
durch diese Antriebe den Wähler nur bis in eine Endstellung bringen läßt und die
Überführung der Schaltscheibe aus der Endstellung in die Ausgangsstellung durch
einen verzögert tätig werdenden dritten Antrieb veranlaßt, wird zugleich der Mangel
von schrittgeschalteten Schaltscheiben, nämlich beim Ausbleiben von Steuerimpulsen
oder beim Auftreten von Störimpulsen in Unordnung zu geraten, verhütet, denn man
kann durch abwechselnde Sendung von Fortschaltimpulsen im Überschuß etwa zurückgebliebene
Schaltscheiben bis zur Endschaltung durchschalten, ohne daß vorausgeeilte Schaltscheiben
von der Endstellung in die Ausgangsstellung weiterwandern und durch die überschüssigen
Fortschaltimpulse weitergeschaltet werden. Durch die obengenannte Kombination werden
praktisch alle Forderungen, die an eine moderne Überlagerungsfernsteueranlage gestellt
werden, erfüllt.
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Die Erfindung wird an Hand eines Beispiels, bei dem der Einfachheit
halber eine Schaltscheibe nur einen Schalter betätigt, näher erläutert: An das Starkstromnetz
N ist über einen Kondensator 1 ein Elektromagnet 2 angeschlossen, der zwei Zungen
3, 4 in Schwingungen versetzen kann. Die Zungen 3, 4 sind, wie dies bei schwachgedämpften
mechanischen Schwingungssystemen ohne weiteres mÖglich ist, ziemlich scharf auf
zwei nahe aneinanderliegende Tonfrequenzen abgestimmt. Auf den Bereich dieser Frequenzen
ist auch der Stromkreis 1, 2 abgestimmt, der, wie erwähnt, eine verhältnismäßig
flache Resonanzkurve hat. Die Zungen 3, 4 bilden zugleich Klinken, die, gegeneinander
versetzt, in eine Verzahnung eines Rades 6 greifen können. Das Rad 6 hat eine unterbrochene
Verzahnung; die Verzahnungsbereiche und die Verzahnungslücken entsprechen dem Abstand
der Klinkenzungen 3, 4. Außerdem hat das Rad noch eine größere Verzahnungslücke
7. Es sitzt zusammen mitRädern 8bis 10 auf einer gemeinsamen, durch 11 angedeuteten
Welle.
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Das Rad 8 hat in einem der Verzahnungslücke 7 des Rades 6 entsprechenden
Bereich eine Verzahnung 12, in die eine Zunge 13 mit einer Klinke 14 greifen kann.
Die Zunge 13 ist auf die gleiche Frequenz wie die Zunge 4 abgestimmt und wird auch
noch von dem Magnet 2 erregt. Zu diesem Zweck sind z. B. die drei Zungen 3, 4, 13
eng nebeneinander vor dem Pol des Magneten angeordnet.
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In den Schwingungsweg der Zunge 13 greift eine Bimetallfeder 15, die
von einer Wicklung 16 beheizt werden kann. Im dargestellten kalten Zustand verhindert
sie einen Eingriff der Klinke 14 in die Verzahnung 12. Bei Erwärmung krümmt sie
sich im Pfeilsinne und gibt dadurch die Zunge 13 frei.
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Die Scheibe 9 kann mit einem Nocken 17 einen Schalter 18 für die Heizwicklung
16 schließen. Dieser Nocken trifft in der Endstellung der Anordnung auf diesen Schalter.
Die Anordnung ist in der Anfangsstellung gezeichnet. Die einstellbar auf der Welle
11 angeordnete Scheibe W hat einen Nocken 19, der einen Schalter 20 schließen kann.
je nach der Einstellung dieses Nockens 19 wird der Schalter 20 in der einen oder
anderen Stellung der Welle 11 betätigt. Es werden also Empfangsrelais für verschiedene
Fernsteuerakt'e stets verschieden eingestellte Nocken 19 haben.
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Der Schalter 20 legt eine Heizwicklung 21 einer Binxetallfeder 22
ans Netz, die den einen Kontakt 23 eines Schalters 24 trägt, dessen anderer Kontakt
mit 25 bezeichnet ist. An den Schalter 24 ist das fern zu betätigende Gerät unmittelbar
oder mittelbar über ein Schütz angeschlossen. Die Zunge 3 sei auf die Frequenz
f,
die Zungen. 4 und. 13 seien auf die Frequenz F abgestimmt.
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Die Anordnung arbeitet folgendermaßen: Soll der Schalter 24 geschlossen
werden, dann wird zunächst vorübergehend die Frequenz f gesendet, so daß die Zunge
3 anspricht und das Rad 6 um einen Verzahnungsbereich fortschaltet. Dadurch gelangt
die Zunge 4, die bisher in eine Verzahnungslücke griff, in einen, verzahnten Bereich,
während die Zunge 3 das Ende eines solchen Bereiches erreicht hat. Auch wenn die
Frequenz f aus irgendwelchen Gründen wesentlich länger gesendet wird, als zu der
genannten Fortschaltung des Rades 6 nötig ist, kann das Rad 6 doch nur um einen
Verzahnungsbereich fortgeschaltet werden. Zwecks weiterer Fortschaltung muß jetzt
die Frequenz F gesendet werden, die die Zunge 4 zum Schwingen. bringt und dadurch
das Rad. 6 um einen weiteren Verzahnungsbereich fortschaltet. Jetzt hat die Zunge
4 das Ende eines solchen Bereiches, die Zunge 3 dagegen wieder den Anfang eines
solchen Bereiches erreicht. Zwecks weiterer Fortschaltung des Rades 6 muß jetzt
wieder die Frequenz f gesendet werden und so fort. Am besten wird man immer etwas
länger senden, als für einen Schaltschritt des Rades 6 erforderlich ist, um mit
Sicherheit bei allen Empfangsrelais, auch solchen, die träger sind oder weniger
Fernsteuerenergie erhalten usw., den Vollzug eines Schaltschrittes zu erzielen.
Auf diese Weise wird nun das Rad 6 so lange weitergeschaltet, bis der Nocken 19
den Schalter 20 schließt. Nun wird mit der Sendung aufgehört oder so lange innegehalten,
bis sich unter der Einwirkung der jetzt eingeschalteten Heizwicklung 21 die Bimetallfeder
22 bis zum Kontaktschluß des Schalters 24 durchgebogen hat. Damit wird der Fernsteuerakt
vollzogen. Anschließend werden abwechselnd die Frequenzen f und F gesendet, bis
die Anordnung die Endstellung erreicht hat, und es werden auch noch weitere Sendungen
der Frequenzen f und F im Überschuß durchgeführt, um etwa zurückgebliebene Schaltscheiben
10 der Anlage mit Sicherheit in die Endstellung zu bringen. In der Endstellung hat
der Nocken 17 über den Schalter 18 die Heizwicklung 16 eingeschaltet. Die Bimetallfeder
15 beginnt sich im Pfeilsinne durchzubiegen; sie arbeitet aber mit solcher Trägheit,
daß sie auch bei Sendung der Frequenzen f und F im Überschuß noch nicht die Zunge
13 freigibt. Sie möge beispielsweise zur Freigabe etwa 20 Sekunden benötigen.
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In diesen 20 Sekunden hat man genügend Zeit für die Sendung überschüssiger
Fortschaltimpulse. Erst nach Ablauf dieser Wartezeit gibt die Bimetallfeder 15 die
Zunge 13 frei, die jetzt in der Endstellung der Schaltscheibe den. Anfang der Verzahnung
12 erreicht hat. Nun, wird genügend lange die! Frequenz F gesendet, so daß jetzt
außer der Zunge 4 auch die freigegebene Zunge 13 schwingen kann. Die Schwingungen
der Zunge 4 sind wirkungslos, da diese in der größeren Verzahnungslücke 7 arbeitet.
Dagegen schaltet die Zunge 13 die Scheibe 8 um ihren Verzahnungsbereich fort und
bringt dadurch die Anordnung aus der Endstellung in die Anfangsstellung, und zwar
nur bis in diese Stellung, weil sie später keine Zähne mehr vorfindet. Gleichzeitig
verläßt der Nocken 17 den Schalter 18, die Heizwicklung 16 wird abgeschaltet, die
Bimetallfeder 15 kühlt sich ab und kehrt in die gezeichnete Endstellung zurück.
Jetzt kann wieder mit einer neuen. Sendung begonnen werden.
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Bei der Fernbetätigung des Schalters 24 ist bei anderen Relais der
anders eingestellte Nocken 19 an den betreffenden, dem Schalter 20 entsprechenden
Schaltern vorbeigewandert und hat diese vorübergehend geschlossen. Ein Fernsteuerakt
wurde dabei aber nicht vollzogen, da die dort vorhandene Bimetallfeder 22 der betreffenden
Relais nicht genügend Zeit hatte, entsprechende Kontakte 23 und 25 zu schließen.
Oder mit anderen Worten: für den Vollzug eines Fernsteueraktes ist es notwendig,
daß mit der taktmäßigen Sendung der Fortschaltimpulse mindestens so lange in der
entsprechenden Wählerstellung aufgehört wird, daß die thermisch verzögerten Schalter
24 Zeit haben, sich zu schließen.
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Es wird meist nicht zweckmäßig sein, die Zungen 3, 4 und 13 unmittelbar
zum Fortschalten von Rädern zu verwenden, weil sie sonst zu stark abgedämpft und
damit zu wenig selektiv werden, sondern man wird in den Weg einer solchen Zunge
einen Taster streben lassen, der seinerseits erst ein Rad fortschaltet. Der Taster
ist in solchem Abstand von der Ruhelage der Zunge angeordnet, daß diese genügend
Platz hat, sich ungedämpft hochzuschaukeln.
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Im Ausführungsbeispiel arbeiten die Bimetallzungen mit Arbeitsstrom,
statt dessen können sie aber auch mit Ruhestrom arbeiten. An Stelle von Bimetallzungen
können andere wohlfeile Verzögerungsorgane, z. B. Heißleiter, sanduhrartig arbeitende
Quecksilberröhren od. dgl., verwendet werden.