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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung elektrischer
Fernbedienungsgeräte, wie Fernschalter, die Steuerspulen beinhalten, die,
wenn sie über ein Steuerorgan mit elektrischem Steuerstrom gespeist werden,
die Betätigung eines beweglichen Teils auslösen sollen, wodurch die
Schließung (bzw. die Öffnung) von Schaltern oder Kontakten verursacht
wird, die sich im Verbraucherstromkreis befinden, wobei die Spule durch
elektrische Impulse ausreichender Dauer gespeist wird, um das Kippen eines
bistabilen Mechanismus auszulösen, welches die Schließung (bzw. Öffnung)
dieser im Verbraucherstromkreis befindlichen Schalter oder Kontakte
verursacht.
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Bei solchen Vorrichtungen werden die Spulen so entwickelt und ausgelegt,
daß sie den ständigen Durchfluß der zur Betätigung notwendigen
elektrischen Steuerleistung aushalten, obwohl ein einziger, im allgemeinen
kurzfristiger Impuls ausreicht, um den Mechanismus eines Fernschalters zu
betätigen, und trotz dessen ist oft eine vorzeitige Alterung zu beobachten,
wenn das Gerät öfters beansprucht wird.
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Es wurde bereits vorgeschlagen, monostabile elektrische Relais zu
entwickeln, bei denen die durch die Speisung der Spule verursachte
mechanische Bewegung gegen Ende der Bewegung die Öffnung eines
Kontaktes verursacht, durch den der Versorgungsstrom der Spule fließt, so
daß die Spule nach Öffnung dieses Kontaktes über einen parallel zum
Kontakt geschalteten Widerstand gespeist wird, wodurch der die Spule
durchfließende Strom reduziert wird und somit Energie eingespart wird.
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Insbesondere beschreiben die Patente FR-A-1.151.189, GB-A-877.036, BE-
A-43 0.975 und DE-A-2.33 6.238 Elektromagnete oder monostabile Schütze,
die Mittel vorsehen, durch die nach einer ersten Betätigungsphase die
elektrische Leistung der Spule verringert werden kann, wobei diese
Leistung jedoch noch ausreicht, um die betreffende Vorrichtung in aktiver
Stellung aufrechtzuerhalten.
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Im Falle elektrischer Geräte, wie Fernschalter, ist die Reduzierung des
Leistungsverlustes jedoch aufgrund des normalerweise geringen
Energieeinsatzes uninteressant, denn diese Fernschalter werden im stabilen
Zustand gekippt, im Wechsel mit einfachen Stromimpulsen.
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Die vorliegende Erfindung schlägt vor, den Nachteilen des bisherigen Stand
der Technik abzuhelfen und eine Verbesserung der Geräte dieses Typs zu
bringen, durch die die Risiken der vorzeitigen Alterung ausgeschlossen und
gleichzeitig das Gewicht, der Platzbedarf und der Selbstkostenpreis dieser
Geräte gesenkt werden.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Verbesserung bistabiler Fernschalter, die
eine oder mehrere Spulen aufweisen, die mit äußeren Steuermitteln
verbunden sind, um den Durchfluß eines elektrischen Steuerstroms durch
die Spule bzw. Spulen zu verursachen, und einen bistabilen Mechanismus,
der durch die Spule bzw. Spulen betätigt wird und ein bewegliches Element
beinhaltet, das von der bzw. von den Spulen bewegt werden kann, dadurch
gekennzeichnet, daß ein mechanisches Spiel sich zwischen dem beweglichen
Element (3) und einem Hilfskontakt (8) befindet, so daß nacheinander der
bistabile Mechanismus (5) und der Hilfskontakt (8) betätigt werden,
letzterer mit einer bestimmten Verzögerung, wobei der genannte
Hilfskontakt (8) in dem Versorgungskreis (A1, A2) der Spule (1) parallel zu
einem Begrenzungsmittel der elektrischen Leistung angeordnet ist, dabei
reicht die begrenzte elektrische Leistung aus, um die aktive Stellung
während der Gesamtdauer des Impulses zu gewährleisten, der das
bewegliche Element (3) in die aktive Stellung versetzt hat, so daß
ungewollte Betätigungen des bistabilen Mechanismus (5) verhindert werden,
und die Spule bzw. die Spulen (1) durch Anpassung an den Durchfluß des
sich daraus ergebenden, kurzzeitigen Energieimpulses schwächer ausgelegt
werden können.
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Wenn der Steuerstrom an die Spule gelegt wird und die Betätigung des
beweglichen Elementes und dessen Mechanismus verursacht, löst die
gleiche Betätigung mit einer geeigneten Verzögerung die Öffnung des
Hilfskontaktes aus, durch den der Steuerstrom geflossen ist, so daß die
Spule bzw. Spulen nur noch über das Begrenzungsmittel, z. B. einen
Widerstand oder eine Kapazität, allein gespeist werden, das nur eine
begrenzte Leistung durchläßt, welche jedoch ausreicht, um den Teil in der
nahen Stellung zu der bzw. den Spule(n) beizubehalten, um ungewollte
Betätigungen des Mechanismus zu verhindern.
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Der mit voller Leistung auf die Spule ausgeübte Anregungsimpuls wird also
auf eine sehr kurze, dieser Verzögerung entsprechenden Dauer begrenzt.
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Die vorgenannte Verzögerung ist so eingestellt, daß der Hilfskontakt sich
erst öffnet, wenn der Kippunkt des Gerätes überschritten ist. Diese
Verzögerung kann durch ein einfaches zwischen dem beweglichen Element
und dem Hilfskontakt vorgesehenen mechanischen Spiel bewirkt werden.
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Gemäß der Erfindung können also die Spule bzw. Spulen erheblich kleiner
ausgelegt werden im Verhältnis zu den Merkmalen, die sie aufweisen
müßten, wenn sie während der gesamten Anregungsdauer durch die
Steuerleistung durchflossen würden.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden beim Durchlesen der
nachstehenden Beschreibung, die als Beispiel anzusehen ist, erkennbar.
Hierbei zeigen:
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Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Fernschalters
nach der Erfindung in nichtaktiver Stellung,
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Fig. 2 eine Ansicht dieses Fernschalters während des Kippens
in die aktive Stellung dar und
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Fig. 3 eine Ansicht dieses Fernschalters in aktiver Stellung.
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Das dargestellte Gerät ist ein Fernschalter, der eine Spule 1 beinhaltet, die
um einen feststehenden, beispielsweise U-formigen Magnetanker 2
gewickelt ist. Wenn der Steuerstrom durch die Spule 1 fließt, läßt er einen
beweglichen magnetischen Teil 3 um eine Drehachse 4 aus der inaktiven
Stellung nach Fig. 1 in die aktive Stellung nach Fig. 3 kippen. Bei seiner
Bewegung betätigt der Teil 3 die Stange 5a eines Mechanismus, der beim
Kippen in seine aktive Stellung die Schließung (oder ggf. die Öffnung) von
Kontaktmitteln 6 verursacht, die z. B. durch zwei auf einem
Verbrauchstromkreis angeordnete Schalter dargestellt werden.
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Eine Feder 7 oder ein anderes nicht dargestelltes Mittel löst die
entgegengesetzte Bewegung des Teiles aus, wenn die Spule 1 nicht mehr mit
Strom gespeist wird, von der aktiven Stellung nach Fig. 3 in die nichtaktive
Stellung nach Fig. 1.
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Dank eines bistabilen Mechanismus 5 üblichen Typs bleibt die (geöffnete
bzw. geschlossene) Stellung des Schalters 6 erhalten, selbst wenn der Teil
in die nichtaktive Stellung zurückkehrt, so daß eine Änderung der Stellung
erst bei erneuter Anregung der Spule eintritt.
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Gemäß der Erfindung beinhaltet der Versorgungskreis A1, A2 der Spule 1,
zum Beispiel auf dem Leiter A1, einen Hilfskontakt 8, der mechanisch mit
dem Stift 5a des Mechanismus verbunden und so angeordnet ist, daß, wenn
die Vorrichtung sich im nichtaktiven Zustand nach Fig. 1 befindet, dieser
Kontakt 8 geschlossen ist. Ein Strombegrenzungselement, wie ein
Widerstand 9, liegt parallel zu den Klemmen das Kontaktes 8. Dieser
Widerstand könnte durch ein anderes Strombegrenzungsmittel, wie z. B. eine
Kapazität, ersetzt werden. Der Wert dieses Mittels 9, zum Beispiel der Wert
des Widerstandes, ist so ausgelegt, daß unter Berücksichtigung der
Versorgungsspannung des Kreises A1, A2 ein nur durch den Widerstand 9
fließender Strom ausreicht, um den Teil 3 in seiner aktiven Stellung gegen
die Wirkung der Rückholfeder 7 zu erhalten.
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Im übrigen erkennt man, daß die Verbindung zwischen dem Teil 3 und dem
bistabilen Mechanismus 5 über den Stift 5a des Mechanismus erfolgt, der auf
dem Stift 5a einen länglichen Durchlaß 10 aufweist, wobei die Abmessung
dieses Durchlasses so ist, daß im ersten Teil des Schließweges von der
Anfangsstellung nach Fig. 1 ausgehend, der Stift 5a des Mechanismus in
seiner Bewegung den Hilfskontakt 8, der während dieser Zeit geschlossen
bleibt, nicht mitbetätigt. Erst wenn das Ende des Teiles 3 ungefähr seine
Endstellung auf dem feststehenden Anker erreicht hat, wie unter Fig. 2
dargestellt, verursacht die weitere Bewegung des beweglichen Teils 3 die
Öffnung des Hilfskontaktes 8. Die Länge und die Anordnung des länglichen
Durchlasses 10 sind so ausgelegt, daß in dem Augenblick, in dem der Teil 3
den Hilfskontakt 8 öffnen soll, der Mechanismus 5 bereits in die
Nichtumkehr-Stellung gekippt ist, von welcher aus die Kippbewegung zum
Beispiel unter Einwirkung der bloßen Trägheit bis in die Stellung nach Fig.
3 fortgesetzt würde, selbst dann, wenn von diesem Zeitpunkt an kein Strom
mehr die Spule durchfließen würde.
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Die Vorrichtung funktioniert dann wie folgt:
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Erst befindet sich der Fernschalter in seiner inaktiven Stellung nach Fig. 1.
In diesem Augenblick wird der Stromkreis A1, A2 mit Steuerstrom mit einer
Spannung V gespeist. Die angeregte Spule löst dann das schnelle Kippen
des beweglichen Teiles 3 in die aktive Stellung aus. Wie bereits erläutert
wird der Hilfskontakt 8 während des ersten Teils des Weges nicht betätigt.
Die Kontaktmittel 6 werden durch den Mechanismus 5 betätigt, während der
Hilfskontakt 8 immer noch in geschlossener Stellung bleibt und den
Versorgungsstrom mit der Spannung V durchläßt.
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Ist die Stellung nach Fig. 2 erreicht, so verursacht das weitere Kippen des
Teiles 3 nun die Öffnung des Hilfskontaktes 8. Von diesem Augenblick an,
wenn man annimmt, daß der Impuls mit der Spannung V fortgesetzt wird,
wird die Spule 1 nur noch über den Widerstand 9 gespeist und die Spannung
an den Klemmen der Spule ist nun auf den Wert v begrenzt. Wenn der Teil 3
seine aktive Endstellung erreicht hat, bleibt der Hilfskontakt 8 offen, und
die Spule wird weiterhin mit der Spannung v gespeist. Das Verhältnis der
genannten Spannungen V/v liegt zum Beispiel in der Größenordnung von
vier, kann jedoch höher liegen, wobei die Spannung v vorzugsweise so
ausgelegt wird, daß sie gerade ausreicht, um den Teil 3 in aktiver Stellung
zu erhalten.
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Am Ende des Impulses findet die Rückkehr in die nichtaktive Stellung wie
üblich statt, entweder durch mechanische Betätigung oder unter der
Wirkung einer schwachen Feder 7, wodurch die Rückkehr des Teiles 3 in
seine ursprüngliche, nichtaktive Stellung ermöglicht wird, danach die
Öffnung (bzw. Schließung) der Kontaktmittel 6 und nach einer gewissen,
durch den länglichen Durchlaß 10 bedingten Zeit die Schließung des
Hilfskontaktes 8.
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Mit der Vorrichtung nach der Erfindung, die bezüglich eines Fernschalters
mit beweglichen Teil beschrieben wurde, die aber ebenso bezüglich eines
Fernschalter mit Tauchmagnetanker anstelle des beweglichen Teiles
beschrieben werden könnte, kann also die Vorsorgungsdauer der Spule 1
unter Steuerspannung V auf die Dauer der anfänglichen Phase des Kippens
des beweglichen Teiles 3 begrenzt werden. So kann die Spule 1 erheblich
kleiner ausgelegt und demnach der Preis und der Platzbedarf der gesamten
Vorrichtung gesenkt werden.