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Gegenstand des Hauptpatents ist eine Einrichtung zur übertragung von
Fernwirksignalen über ein Wechselspannung führendes Versorgungsnetz für elektrische
Energie, bei der die Signale der Netzwechselspannung überlagert sind, mit mindestens
einem Signalgeber und einem Signalempfänger sowie mit einem bei jedem Signalgeber
angeordneten, in Reihe mit einem Impulskontakt an das Versorgungsnetz angeschlossenen
elektrischen Schwingkreis, der für die Zeitdauer der Signalübertragung an das Versorgungsnetz
in der Weise einer Impulsserie angeschaltet ist, bei der der zeitliche Abstand der
einzelnen aufeinanderfolgenden Anschaltimpulse einer Impulsserie ungleich dem einfachen
oder ganzzahligen mehrfachen Wert der halben Periodendauer der mit den Signalen
überlagerten Netzwechselspannung ist, bei der zur Betätigung des die Dauer eines
Anschaltimpulses bestimmenden Impulskontaktes ein Laufwerk mit einer Nockenscheibe
vorgesehen ist und bei der mit dem Impulskontakt ein von demselben Laufwerk über
eine weitere Nockenscheibe betätigter Hauptkontakt zur Festlegung der Zeitdauer
der Impulsserie in Reihe geschaltet ist.
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Die Erfindung betrifft eine vorteilhafte Weiterbildung des Gegenstandes
des Hauptpatents.
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Es wurde gefunden, daß sich eine wesentliche Vereinfachung erzielen
läßt, wenn die im Hauptpatent definierte Einrichtung außerdem die Merkmale besitzt,
daß der Hauptkontakt als Umschalter mit zwei Umschaltkontakten ausgebildet ist,
deren je einer mit je einem von zwei Kontaktelementen eines Signalkontaktes des
Signalgebers verbunden ist, und daß die zugehörige Nockenscheibe einen Steuerbahnabschnitt
mit einer neutralen Zone, bei welcher der Schaltarm des Umschalters eine Mittellage
zwischen den beiden Umschaltkontakten einnimmt, sowie zwei aufeinanderfolgende Steuerbahnabschnitte
entsprechend der Schließstellungen der beiden Umschaltkontakte aufweist.
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Einzelheiten gehen aus dem im folgenden an Hand der Zeichnung beschriebenen
Ausführungsbeispiel hervor. Darin bedeutet 1 ein Niederspannungsnetz, beispielsweise
ein Bezirksnetz der öffentlichen Stromversorgung, das von einem Verteiltransformator
2 gespeist wird. Die Fernwirkaufgabe besteht bei -diesem Beispiel darin, den elektrischen
Zustand der Signalkontakte einer größeren Anzahl von Signalgebern an eine zentrale
Empfangsstelle zu melden. Als Signalgeber sind hier z. B. Mengenmesser angenommen,
welche zur Messung des Verbrauches von öffentlichen Verbrauchsgütern, wie Gas, Wasser,
Elektrizität, an zahlreichen Verbrauchsstellen angeordnet sind.
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In der Zeichnung ist als Signalgeber 3 ein Elektrizitätszähler angedeutet,
der jeweils nach Messung einer bestimmten Verbrauchsmenge, die eine oder mehrere,
allenfalls einige hundert kWh betragen kann, einen Signalkontakt 4 von einem Kontaktelement
5 auf ein Kontaktelement 6 umschaltet und umgekehrt. Der Elektrizitätszähler mißt
die in einem Verbraucher 7 umgesetzte elektrische Arbeit.
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Dem Signalgeber 3 ist als Sendeeinrichtung ein elektrischer Reihenschwingkreis
8 und ein Laufwerk 9 zugeordnet. Das Laufwerk 9 besitzt hier zwei über Zahnräder
10 und 11 gekuppelte Wellen 12 und 13, die über Zahnräder 14 und
15 mit einer von einem Synchronmotor 16 bewegten Antriebswelle 17 in Verbindung
stehen.
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Auf der Welle 12 ist eine Nockenscheibe 18 befestigt, die auf einen
Impulskontakt 19 wirkt, während die Welle 13 eine Nockenscheibe
20 zur Betätigung eines Umschalters 21 mit einem Schaltarm 22 und zwei Umschaltkontakten
23 und 24 sowie eine Nockenscheibe 25 zur Steuerung eines Motorkontaktes
26 trägt. Die Nockenscheibe 20 kann mittels einer Rutschkupplung 27
oder mittels einer Stellschraube gegenüber der Nockenscheibe 25 von Hand verdreht
werden. Jene weist eine Steuerbahn mit einer neutralen Zone 28 sowie mit
zwei aufeinanderfolgenden Steuerkurven 29 und 30 auf.
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Die soeben beschriebenen Teile sind wie folgt in eine elektrische
Schaltung einbezogen: Eine Abzweigleitung 31 ist einphasig an das Niederspannungsnetz
1 angeschlossen. Vom Phasenleiter T der Abzweigleitung 31 führt eine Verbindungsleitung
32 über den Impulskontakt 19 zum Schaltarm 22 des Umschalters
21 mit den beiden Umschaltkontakten 23 und 24, dessen erster mit dem Kontaktelement
5 und dessen zweiter mit dem Kontaktelement 6 des Signalkontaktes 4 elektrisch verbunden
ist. Vom Schaltarm des Signalkontaktes 4 führt eine Leitung über den Schwingkreis
8 an den Nulleiter 0 der Abzweigleitung 31.
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Der Signalgeber 3 ist ebenfalls an die Abzweigleitung 31 angeschlossen,
welche auch die Betriebsspannung für den Synchronmotor 16 einerseits über die Verbindungsleitung
32, einen Steuerkontakt 33, eine Leitung 34 und andererseits über eine Anschlußleitung
35 liefert.
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Der Motorkontakt 26 liegt elektrisch parallel zum Steuerkontakt 33,
welcher von einer Schaltuhr oder von einem mit dem Niederspannungsnetz 1 verbundenen
Rundsteuerempfänger 36 betätigt wird.
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Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt: Die zu übertragende
Information ist im elektrischen Zustand des Signalkontaktes 4 enthalten; sie kann
die Form a oder b haben, dann ist der Signalkontakt 4
ein Umschalter
mit zwei Kontaktelementen 5, 6. Die Natur des Signalgebers 3 ist für die weitere
Betrachtung an sich belanglos, . seine Darstellung als Verbrauchsmesser weist jedoch
auf eine Anwendung der Einrichtung nach der Erfindung hin, die deren Vorteile und
technische Bedeutung besonders deutlich hervortreten läßt.
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Beim Schließen des Steuerkontaktes 33 wird die Antriebswelle 17 des
Laufwerkes 9 in Bewegung gesetzt. Kurz nach dem Start des Laufwerkes 9 schließt
der Motorkontakt 26 und hält den Synchronmotor 16 für eine ganze Umdrehung der Nockenscheibe
25 erregt.
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Eine festgesetzte Zeitspanne nach dem Start des Laufwerkes 9 führt
die Steuerkurve 29 der Nockenscheibe 20 den Schaltarm 22 auf den Umschaltkontakt
23, und kurz darauf wird der Schaltarm 22 unter der Wirkung der Steuerkurve 30 auf
den Umschaltkontakt 24 gelegt. Je nach dem Schaltzustand des Signalkontaktes 4 wird
nun in einer der beiden Schaltstellungen des Umschalters 21 der Schwingkreis
8
durch den Impulskontakt 19 in einem charakteristischen zeitlichen Abstand
an das Netz angeschaltet. Dabei entstehen bekanntlich elektrische Ausgleichschwingungen,
die sich dem Netz als Signalströme überlagern und die somit über das Netz fortgeleitet
werden.
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Die Verweilzeit des Schaltarmes 22 auf jedem der Umschaltkontakte
23 und 24 beträgt beispielsweise 3 Sekunden. Während der übrigen Umlaufzeit der
Nockenscheibe
20 befindet sich der Schaltarm 22 in einer durch die neutrale Zone 28 vorgeschriebenen
Mittellage zwischen den beiden Umschaltkontakten 23 und 24, wobei der Strompfad
des Schwingkreises 8 unterbrochen bleibt. Zur Übertragung der im Schaltzustand des
Signalkontaktes 4 enthaltenen Information ist also für jede seiner beiden
möglichen Schaltzustände je ein Zeitintervall bestimmter Dauer vorgesehen.
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Die Feststellung, in welcher der beiden aufeinanderfolgenden 3-Sekunden-Intervalle
Anschaltimpulse erzeugt werden, liefert eine Abbildung des Schaltzustandes des Signalkontaktes
4.
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Mit Hilfe des Rundsteuerempfängers 36 kann diese Information zu einem
gewünschten Zeitpunkt aufgerufen werden. Es ist möglich, viele Signalgeber 3 durch
einen einzigen Rundsteuerbefehl gleichzeitig aufzurufen. Im Augenblick des Aufrufes,
das ist beim Schließen des Steuerkontaktes 33, starten alle Laufwerke 9. Durch entsprechende
Einstellung der Nokkenscheibe 20 ist erreicht, daß die Umschalter 21 aller gestarteten
Laufwerke 9 zu verschiedenen Zeiten betätigt werden, so daß ein Signalgeber nach
dem anderen seine Information abgibt, ohne daß überdeckungen der Informationen auftreten.
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Die zeitliche Aufeinanderfolge, in der die einzelnen Signalgeber ihre
Informationen abgeben, ist festgelegt und dient zur Identifikation der einzelnen
Signalgeber 3. Eine zentrale Empfangsstelle 37 kennt den Zeitpunkt des Aufrufes
aller in die Fernwirkeinrichtung einbezogenen Signalgeber 3 und kann so jede in
der Empfangsstelle eintreffende Impulsserie einem bestimmten Signalgeber 3 und einem
bestimmten Schaltzustand seines Signalkontaktes 4 zuordnen.
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Zur Auskopplung der Signale aus dem überlagerten Niederspannungsnetz
1 ist in der Empfangsstelle 37 ein Übertrager, z. B. ein Stromwandler 38
mit einem Arbeitswiderstand 39 angeordnet, an dessen Klemmen unter anderem die Signalwechselspannung
auftritt. Diese gelangt über ein Bandfilter 40 und über einen Verstärker
41 zu einem Demodulator 42. Die demodulierte Spannung wird einem Ringmodulator
43 zugeführt. dessen Referenzfrequenz ebenso wie die Tastfrequenz des Impulskontaktes
19 aus der Netzfrequenz abgeleitet ist. Die Schaltfrequenz des Ringmodulators 43
ist identisch mit der vom Signalgeber 3 bzw. von mehreren Signalgebern erzeugten
Modulationsfrequenz, derart, daß am Ausgang des Ringmodulators eine Gleichspannung
entsteht, wenn ein der Schaltfrequenz des Ringmodulators 43 entsprechendes Signal
im Fernwirkkanal anliegt. Diese Gleichspannung wird in einem Integrationsglied 44
geglättet und über einen Verstärker 45 einem Relais 46 mit einem Arbeitskontakt
47 zugeführt.
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Der Ringmodulator 43 besteht aus zwei parallelarbeitenden Modulationssystemen
mit in bezug auf die Modulationsfrequenz um 90° phasenverschobenen Kontaktzyklen,
so daß die Phasenlage zwischen Signalgeber und Ringmodulator bezüglich der Modulationsfrequenz
belanglos ist.
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Wie erwähnt, gibt die Schaltstellung des in der Empfangsstelle befindlichen
Arbeitskontaktes 47 in einem definierten Zeitmoment ein Abbild des elektrischen
Zustandes des Signalkontaktes 4 eines ganz bestimmten Signalgebers 3 der Fernwirkeinrichtung.
Diese Schaltstellung des Arbeitskontaktes 47 wird nun in der Empfangsstelle 37 entsprechend
ausgewertet.
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Durch die hier beschriebene vorteilhafte Weiterbildung der Einrichtung
nach dem Hauptpatent werden nicht nur die in großer Zahl erforderlichen Sendeeinrichtungen
wesentlich einfacher, vielmehr genügt nunmehr ein einziger Korrelationskanal 43
bis 47 des Empfängers in der Empfangsstelle 37, wodurch sich die Empfängerelektronik
auf etwa zwei Drittel des bisher nötigen Aufwandes vereinfachen läßt.