Einrichtung für den Empfang von einem Starkstromnetz überlagerten, elektrischen Impulsen netzfremder Frequenz. Die Anwendung von Tonfrequenz-Über- lagerungsverfahren zur Fernsteuerung von Tarifapparaten, Heisswasserspeichern usw. ist an und für sich bekannt.
Als besonders vorteilhaft hat sich dabei ein Verfahren er wiesen, welches mit einer einzigen Sende frequenz arbeitet und zur Unterscheidung verschiedener Steuerbefehle verschiedene Im pulsreihen verwendet. die auf Wähler empfangsgeräte entsprechend einwirken. Die Vorteile dieses Verfahrens liegen einerseits in der praktisch unbeschränkten Zahl ver schiedener Befehlmöglichkeiten, anderseits in der relativ einfachen und damit auch wirt schaftlich günstigen Sendeanlage.
Auf der Empfangsseite dagegen hängt die Wirt schaftlichkeit des Einfrequenz-Wählerver- fahrens, im Gegensatz etwa zum Mehr frequenzverfahren, stark von der Zahl ver schiedener Steuerbefehle ab, für die die ein zelnen Empfangsgeräte einer Anlage mehr heitlich eingerichtet sind.
Da die Grund ausrüstung, bestehend aus den Resonanz- Empfangsmitteln, unabhängig von der Zahl der vom einzelnen Empfangsgerät zu ver arbeitenden Steuerbefehle sich stets gleich bleibt, wird der spezifische Aufwand je Ein/Aus-Doppelbefehl um so grösser, je grösser der Aufwand für- die Grundausrüstung und je kleiner die Zahl der Operationen des betreffenden Empfangsgerätes ist.
Bei Emp fangsgeräten, welche mehrheitlich für nur wenige Operationen eingerichtet sind, ist es daher beim Einfrequenz-Wählerverfahren vorteilhaft, wenn die Grundausrüstung einen möglichst geringen Aufwand erfordert. Diese Grundausrüstung besteht aus den Resonanz- Empfangsmitteln, die dazu dienen, die schwachen Tonfrequenzimpulse aus dem Ge misch von Netzspannung und Steuerspan nung herauszusieben und in Starkstrom impulse umzuwandeln.
Eine bekannte An ordnung für den Resonanz-Empfangsteil verwendet einen Serie-Resonanzkreis, be stehend aus einem Kondensator und einer Drosselspule, einem Gleichrichter, dessen Wechselstromeingang an Anzapfungen der Drosselspule angeschlossen ist, und ein empfindliches Gleichstromrelais, das über den Gleichrichter von den Tonfrequenz-Impuls- strömen erregt wird. Diese Anordnung hat den Nachteil eines erheblichen Aufwandes und der Gefährdung des Gleichrichters durch Überspannung.
Gemäss der Erfindung wird dieser letztere Nachteil dadurch beseitigt, dass bei der vor liegenden Einrichtung für den Empfang von einem Starkstromnetz überlagerten, elektri schen Impulsen netzfremder Frequenz ein Wechselstromrelais mit einem Kondensator einen auf die Überlagerungsfrequenz abge stimmten Serie-Resonanzkreis bildet, der unmittelbar an das Netz angeschlossen ist. Dabei ersetzt das Wechselstromrelais die Drosselspule, den Gleichrichter und das Gleichstromrelais der bekannten Anordnung und wird unmittelbar durch die Tonfrequenz impulse erregt.
In der Zeichnung ist der Erfindungs gegenstand an Hand eines schematisch dar gestellten Ausführungsbeispiels erläutert:. Es zeigt: Fig. 1 ein Schaltschema der Empfangs einrichtung und Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel des Re sonanz-Empfangsrelais.
In Fig. 1 liegt zwischen einem Netz A, ss ein Serie-Resonanzkreis, bestehend aus einem Empfangsrelais E und einem Kondensator C. Das Resonanzrelais E ist dabei zusammen mit dem Kondensator C auf die Sende frequenz abgestimmt. Es besitzt eine Kon takteinrichtung e, welche einen Wähler D unter Spannung setzt. Dieser Wähler D ist in der Figur nur grundsätzlich dargestellt, er kann als Motorwähler oder als Schritt wähler ausgebiIdet sein. Durch den Wähler D werden einzelne Befehlsrelais, wie z. B. K, und li, betätigt, welche mit entsprechen den Kontakten k, und k;; ausgerüstet sind.
In der Figur wurden diese Befehlsrelais bei spielsweise als Kipprelais dargestellt.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Resonanz-Empfangsrelais. Damit dieses be- sondere Wechselstromrelais im Resonanzkreis die Rolle einer guten Drosselspule über nehmen kann, muss es vor allem einen hohen Güterfaktor Q = (co <I>L) : r</I> aufweisen.
Ausser durch die bekannten Massnahmen der Ver wendung von geschichteten Eisenkernen und der Anordnung eines passend gewählten Luftspaltes, wurde dies in erster Linie da durch erreicht, dass alle vom Streufeld durch setzten, magnetisch umwirksamen Konstruk tionsteile, wie Endplatten der Eisenpakete, Träger usw., aus elektrischem Isolations material bestehen. In der Fig. 2 wurde von diesen Teilen der Übersichtlichkeit halber nur die hintere Endplatte 7 dargestellt.
Die Abstimmung des Serie-Resonanz- kreises auf die Sendefrequenz könnte grund sätzlich gleich gut durch eine Veränderung der Kapazität wie der Induktivität erzielt werden. Da aber die handelsüblichen Papier kondensatoren nur mit festen Kapazitäts- werten erhältlich sind, so ist die Abstimmung durch die Änderung der Induktivität die zweckmässigere Methode.
Im Ausführungs beispiel wird nun die Abstimmung durch das als Drossel ausgebildete Wechselstromrelais 1 mittels eines in Reihe mit dem Ankerluft spalt 2 liegenden veränderlichen Luftspaltes 3 vorgenommen. Um eine bequeme Abstim mung durch Veränderung des Serieluftspaltes 3 mit; einfachen Konstruktionsformen zu er zielen, ist der Statorkern in zwei L-förmige Teile 4 und 5 zerlegt, von denen der Kernteil 4 mit den Tragteilen fest verbunden, während der Kernteil 5 um die Ankerachse 6 als Drehachse verschwenkbar ist.
Damit beim Verschwenken des einstellbaren Kernteils 5 der AnkerIuftspalt 2 gewahrt bleibt, sind die aus isolierendem Pressstoff hergestellten Endplatten auf der dem Kern zugewendeten Seite mit je einer zylindrischen Erhöhung 7' versehen. Diese Erhöhungen der Endplatten haben einen um den doppelten Ankerluft spalt grösseren Durchmesser als der Anker und ragen etwas in den von den beiden Kern teilen 4 und 5 gebildeten zylindrischen Hohl raum hinein. In der Fig. 2 ist von diesen , beiden Endplatten nur die hintere Endplatte 7 mit der Erhöhung 71 dargestellt.
Die End- platten tragen auch die Lagerbohrungen für die Ankerachse 6 in konzentrischer Lage zu den Erhöhungen. Beim Zusammensetzen und beim Abstimmen genügt ein leichtes An drücken der Kernteile 4 und 5 gegen die kreisrunden Erhöhungen der Endplatten und anschliessendes Anziehen der Press- schrauben um eine genaue Zentrierung des Ankers 8 und Einhaltung des vorgeschrie benen Luftspaltes 2 zu erzielen.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist das Wech- selstrom-Empfangsrelais als Drehankerrelais ausgebildet. Im Gegensatz hierzu sind die bekannten Wechselstromrelais meistens als Klappankerrelais gebaut, deren magnetischer Triebfluss zur Vermeidung des Wechselstrom- geräusches teilweise mit einer Kurzschluss- wicklung verkettet ist. Ein solches Klapp ankerrelais ist aber für den vorliegenden Zweck wenig geeignet,
da es infolge der Kurzschlusswicklung verhältnismässig hohe Leistungsverluste aufweist.Anderseits müssen aber auch beim Drehankerrelais Vorkehrun gen getroffen werden, um jede Schwing neigung zu vermeiden. Die Schwingneigung wird bei der Verwendung des Drehanker relais als Drossel in einem Resonanzkreis durch die Zunahme des magnetischen Flusses und damit. der Induktivität beim Anziehen des Ankers besonders begünstigt.
Die Zu nahme der Induktivität hat eine Verstim mung der Resonanz mit enstprechender Ab nahme des Relaisdrehmomentes zur Folge. Diesen Schwierigkeiten wird im Ausfüh rungsbeispiel durch folgende Vorkehrungen Abhilfe geschaffen,
welche durchwegs eine Verminderung der relativen Änderung der Induktivität in Abhängigkeit von der Lage des Ankers anstreben. Durch einen magneti schen Nebenschluss 9 zum Anker 8 wird das Verhältnis des mit der Ankerlage ver änderlichen Ankerflusses zum Gesamtfluss und damit auch die verhältnismässige Ände rung der Induktivität der Relaiswicklung 10 in Abhängigkeit von der Ankerlage herab gesetzt.
Durch diesen magnetischen Neben schluss 9 wird jedoch ein zusätzliches Magnet- feld erzeugt, welches seinerseits eine zusätz liche Wirkleistungsaufnahme hervorruft. Ob wohl nun. damit eine Herabsetzung des Gütefaktors Q nicht verbunden ist, weil gleichzeitig ja auch die Blindleistungs- aufnahme erhöht wird, ist trotzdem eine Er höhung der Wirkverluste an sich uner wünscht.
Um letztere in möglichst engen Grenzen zu halten, wird der Streufluss durch ein geeignetes Schirmblech 11 abgefangen und in gewünschte Bahnen gelenkt. Dieses Schirmblech 11 wird aus magnetisch hoch wertigem Material hergestellt, so dass die durch die Streuung bedingten Verluste trotz künstlicher Erhöhung des Streuflusses kleiner bleiben, als wenn die urgelenkten Streulinien irgendwelche Metallteile in der Umgebung des Relais, z. B. Tragteile, durchsetzen würden.
Durch diese Massnahme kann gleich zeitig ein Schutz gegen zufällige oder betrü gerische Beeinflussungen des Empfangs relais von aussen erreicht werden.
Die Abhängigkeit der Induktivität von der Ankerlage wird ferner dadurch herunter gedrückt, dass der nutzbare Ankerdrehwinkel klein gewählt wird, das heisst dass man den bei Drehankerrelais möglichen Drehwinkel nicht voll ausnützt. Letzterer wird durch die neutrale Ebene, welche senkrecht steht und die Ankerdrehachse enthält, und der Pol ebene, welche waagrecht liegt und ebenfalls die Ankerdrehachse enthält, gebildet und be trägt 90 .
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, ist der Anker in der Nullstellung aus der senk rechten Lage, das heisst aus der neutralen Ebene, im Uhrzeigersinn etwas heraus gedreht, so dass der Ankerdrehwinkel kleiner als 90 wird. Durch diese Massnahme wird der nicht ausgenützte Teil des möglichen Ankerdrehwinkels von der neutralen Achse aus in Richtung des Relaisankeranzuges ver legt, wodurch man physikalisch die gleiche Wirkung wie die eines magnetischen Neben schlusses zum Relaisanker erreicht, nämlich einen -von der Ankerlage unabhängigen Zu satzfluh.
Um jede Anker-Schwingneigung auch in besonders schwierigen Fällen, wie sie -z. B. bei irrkonstanter Sendefrequenz noch auf treten können, zu unterdrücken, ist auf der Ankerachse 6 eine Scheibe 12 mit genügendem ATassenträgheitsmoment lose auf einer Nabe 18 gelagert, welche ihrerseits fest auf der Ankerachse 6 sitzt.
Diese Scheibe 1? übt eine trennende Wirkung aus, wenn die Beschleu nigung des Ankers 8 denjenigen Grenzwert überschreitet, bei dem die Scheibe 1? auf der Nahe 13 zu rutschen beginnt, wobei die entstehende Reibungsarbeit jede Schwingung rasch dämpft. Gleichzeitig trägt diese Scheibe 12 dazu bei, Prellungen des Ankers 8 in den Endlagen zu verhindern.
Empfindliche Relais, wie das oben be schriebene, haben den Nachteil, dass der Anker die Neigung hat, in den Endlagen zu kleben, und zwar treten, auch wo magne tisches Kleben infolge des remanenten 31a gnetismus nicht in Frage kommt, nach län gerem Arbeiten und selbst bei Nicht benutzung, unter atmosphärischen Einflüssen, Haftkräfte an den Anschlägen auf, die die Grössenordnung der Anker-Triebkräfte er reichen können.
Dieser Nachteil wird im Ausführungsbeispiel dadurch beseitigt, dass ein bewegliches Zwischenstück 1.4 so ange ordnet wird, dass es in den beiden Endlagen als Anschlag des beweglichen Ankers 8 wirkt und bei jeder Hin- und Herbewegung des Ankers 8 seine Lage etwas verändert, wo durch die allmähliche Entstehung von Haft kräften zuverlässig verhindert wird. Das be wegliche Zwischenstück 14 hat Walzenform und ist lose durch eine Aussparung 15 im Relaisanker 8 hindurchgeführt, während seine beiden Enden durch entsprechende zy lindrische Vertiefungen in den beiden End- platten ebenfalls lose gehalten werden.
Das Spiel zwischen diesen Vertiefungen und dem Zwischenstück 14 und dasjenige zwischen dem Zwischenstück 14 und der Aussparung 15 im Anker 8 ist massgebend für die Grösse des Drehwinkels des Ankers. Durch blosse Änderung des Durchmessers des Zwischen stückes 14 kann demnach der Dreh-,vinkel des Ankers 8 dem jeweiligen Verwendungs zweck des Relais angepasst werden. Auf einem am vordern Ende der Anker achse 6 befestigten Hebel 16a ist ein Stift 1.6 angeordnet, welcher bei Drehung der Ankerachse: 6 die Kontakteinrichtung 17 betätigt. Der Anker 8 wird durch eine am Hebel 16a angreifende Zugfeder 16b in seiner Ruhelage gehalten.
Die beschriebene Anordnung ist schon an und für sich, infolge Fehlens eines Gleich richters, weitgehend unempfindlich gegen Überspannungen. Solche Überspannungen können bei Überlagerungs-Fernsteueranlagen dadurch entstehen, dass die Impulsspannung am Empfangsort infolge Resonanzerscheinun gen in einzelnen Netzteilen eine unbeabsich tigte Erhiihung erfährt, welche den mehr fachen Wert der normalen Steuerspannung erreichen kann. Um gegen solche tberspan- nungen geschützt zu sein, müsste der Konden sator wesentlich spannungsfester und damit teurer dimensioniert sein als der Normal betrieb es erfordert.
Statt dessen wird gemäss dem Ausführungsbeispiel der Eisenkern des Empfangsrelais 1 mit einer Querschnitts verminderung versehen, vorzugsweise in der Form eines in der Mitte der Spule 1.0 an geordneten Loches 18 im festen Kernteil 4. Diese Querschnittsverminderung ist so be messen, dass bei der normalen Impulsspan nung das Kerneisen gerade noch nicht ge sättigt ist.
Bei Überhöhung der Impulsspan nung dagegen tritt an dieser Stelle eine im Masse der Spannungserhöhung zunehmende Sättigung und entsprechende Abnahme der Induktivitä t der Spule 10 ein, wodurch der Resonanzkreis, bestehend aus der Drossel spule E (Fig. 1) und dem Kondensator<B>C,:</B> zunehmend verstimmt wird. Dadurch wird erreicht, dass oberhalb der normalen Impuls spannung der Strom im Resonanzkreis selbst bei extremer Spannungsüberhöhung kaum noch nennenswert zunimmt.
Der besondere Vorteil dieser selbsttätigen Strombegrenzung ist, dass einerseits der Kondensator geschützt, während anderseits eine von der Impuls spannung weitgehend unabhängige Ansprech zeit und Prellfreihei+ des Relais erreicht wird.