Empfangseinrichtung für Fernsteuerungsanlagen. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Empfangseinrichtung für Fernsteuerungs anlagen, insbesondere für Zentralfernsteue- rungsanlagen, in Netzen zur Verteilung elek trischer Energie.
Die Einrichtung nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Schalt welle, die nach dem Empfang eines Start impulses durch einen Synchromotor angetrie ben wird, mit einem Schaltarm ausgerüstet ist und dass diese Schaltwelle unter Einfluss einer von einem Empfangsmagneten gesteuer ten Verriegelung steht, derart, dass diese Verriegelung bei Erregung des Empfangs magneten gelöst wird, wobei sich die Schalt welle samt dem Schaltarm unter dem Ein fluss einer Federkraft axial verschiebt, zum Zwecke, ein gewünschtes Zusammenarbeiten des Schaltarmes mit den fernzubetätigenden Schaltern zu bewirken.
Dies ermöglicht ein betriebssicheres Arbeiten der Empfänger mit. geringer Steuerleistung und ermöglicht fer ner, jeden Empfänger trotz einfachen Auf baues mit einer Mehrzahl von voneinander unabhängig fernzubetätigenden Schaltern auszurüsten.
Vorteilhafterweise wird die Energie für die axiale Verschiebung der Schaltwelle durch denselben Synchronmotor geliefert, der zum Antrieb der Schaltwelle dient.
Ferner ist es vorteilhaft, einen Speicher kondensator vorzusehen, in dem die Energie der Steuerimpulse während verhältnismässig langer Zeit gespeichert wird, worauf gespei- cherte Energie in kürzerer Zeit, als die Auf la dung des Speichers dauerte, über einen periodisch sich schliessenden Kontakt an den Erregerstromkreis des Empfangsmabg-neten abgegeben wird.
In der beiliegenden Zeichnung ist eine er findungsgemässe Empfangseinrichtung als Beispiel dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch den mechanischen Teil eines Empfän gers und das elektrische Schaltschema- eines solchen.
Fig.2, 3 und 4 zeigen Draufsichten auf mechanische Teile des Empfängers, und Fig.5 ist, eine schematische Draufsicht auf die fernzusteuernden Schalter des Emp fängers.
Es ist ein Fernsteuerverfahren (Impuls- Intervallverfahren) bekannt, bei dem vom Sender mindestens ein Startimpuls und in vorbestimmten Zeitabständen von diesem Startimpuls Betätigungsimpulse gesendet werden und wobei in den Empfängern durch den Startimpuls eine Scha.ltvorriehtung in Drehbewegung gesetzt wird, die in der Folge die fernzubetätigenden Schalter abschreitet und diese wahlweise entsprechend dem Ein treffen oder Ausbleiben der Betätigungs- impulse in die eine oder andere,
Stellung bringt oder in der einen oder andern Stellung belässt.
In Fig. 1 bedeutet 71 eine zweipolige Starkstromleitung, über die ausser der 50- periodigen, normalen Netzspannung auch ton- frequente Steuerimpulse von einer elektri schen Zentrale zu den einzelnen Abonnenten gelangen. Der Kondensator 81 bildet zusam men mit der verlustarmen Spule 82 einen Serieresonanzkreis, der auf die Frequenz der Steuerspannung abgestimmt ist.
Hat man in der Leitung 71 die Steuerspannung U" so ergibt sich an den Enden der Spule 82 die Steuerspannung UZ=q.Ul wobei q den Gütefaktor des gesamten Reso nanzkreises unter Berücksichtigung der durch die Gesamtschaltung des Empfängers entste henden zusätzlichen Dämpfung bedeutet.
Diese zusätzliche Dämpfung ist vor allem beim Beginn eines Steuerimpulses gross, da über den Gleichrichter 85 ein grosser Lade strom J in den Speicherkondensator 86 fliesst.
Mit wachsender Spannung U3 an den Klemmen des Sreidherkondensators 86 wird der Ladestrom J und damit auch die Dämp fung auf den Resonanzkreis kleiner.
Nach einer gewissen Zeit t, während welcher die Steuerspannung U,. an -der Leitung 71 liegt, erreicht die Spannung U3 am Speicherkon densator 86 einen bestimmten; Wert U3m.,. Der netzgespeiste, ständig laufende, kleine Synchronmotor 101 treibt über ein Schnek- kengetriebe 120 und eine Welle 170 eine Nockenscheibe 89 mit einer Drehzahl von bei- spielsweise vier Umdrehungen pro Minute an.
Die Form der Nockenscheibe 89 ist in Fig. 4, zum Teil gestrichelt, eingezeichnet; die Scheibe 89 besitzt beispielsweise drei am Umfang gleichmässig verteilte Nocken. Der von diesen Nocken gesteuerte Kontakt 87 schliesst sieh also beispielsweise alle fünf Se kunden. Er prüft dabei jedesmal, ob in der der jeweiligen Schliessung unmittelbar vorange gangenen Speicherzeit (von z. B. fünf Sekun den) ein Steuerimpuls eingetroffen ist oder nicht.
Ist dies nicht der Fall, so, geschieht weiter nichts:, als dass durch eventuelle kleine Stör impulse verursachte Teilladungen des Spei cherkondensators 86 wieder entladen werden. Ist hingegen vor einer Schliessung der Spei cherkondensator 86 durch einen Startimpuls geladen worden, so entlädt er sich bei der Schliessung des Kontaktes 87 über die Er regerwicklung des Empfangselektromagneten 91.
War der Kondensator 86 genügend hoch aufgeladen, so bewegt sich der Drehanker 171 des Elektromagneten 91 unter dem Ein fluss des durch den Erstladestrom hervorgeru fenen magnetischen Feldes in Richtung des eingezeichneten Pfeils. Es bestünde die Mög lichkeit, den Empfangselektromagneten 91 direkt mit den vom Netz durch das F'requenz- filter 81, 82 ausgesiebten tonfrequenten Steuerimpulsen zu erregen.
Das. beschriebene Verfahren des Gleichrichtens dieser Steuer impulse und der während verhältnismässig langer Zeiterfolgenden Speicherung dersel ben in einem Speicherkondensator 86 mit nachfolgender, im Vergleich zur Ladung kürzerer Entladung über die Erregerwick lung des Elektromagneten gestattet aber das sichere Arbeiten des Magneten;
mit sehr klei nen Steuerleistungen. Der zu erregende Elek tromagnet erhält nämlich mit Hilfe dieses ' Verfahrens eine Steuerleistung, die um den Faktor
EMI0002.0063
grösser ist als bei der ebenfalls möglichen direkten Betätigung. In obiger Formel be deuten,: t' = Verstärkungsfaktor, t, = Zeitdauer der Impulsspeicherung (ist verhältnismässig lang, z. B. fünf Sekunden), tR = Zeitdauer der Impulsabgabe an das Relais, (ist verhältnismässig kurz, z.
B. 0,01 Sekunden), Wirkungsgmadfaktor, der die un vermeidlichen Speicherhangs- und Gleich- richtungsverluste erfasst (17 ist immer kleiner als 1).
Infolge des erwähnten magnetischen Fel des wird die Nase 172 des Ankers 171 vom abgesetzten Ring 173, welcher fast auf der Welle 124 sitzt, weggezogen. Unter dem Ein fluss der Druckfeder 174 bewegt sich nun die Welle 124 samt dem Schaltarm 123, dem Zahnrad 175, dem Ring 173-, dem Kronen- rad 177 und der Scheibe 178 nach unten, bis die letztere auf der Lagerplatte 179 an schlägt. Der Anker 171 kann trotz des Ab klingens des Entladestromes vorläufig nicht in seine Ruhelage zurück, da seine Nase 172 nunmehr an der zylindrischen Aussenfläche des obern Teils des Ringes 173 anstösst.
Mit der Hinunterbewegung des Zahnrades 175 hat der an ihm befestigte Bolzen 176 den Kupplungsstift 169 so weit hinuntergesto ssen, dass das untere Ende des letzteren in eine Bohrung 168 der Nockenscheibe 89 ein tritt. Damit beginnt sich auch die Nocken scheibe 99 mit ihrer Welle 182 zu drehen. Das Ritzel 183 treibt seinerseits nun auch das Zahnrad 175 mit. allen auf der Welle 124 befestigten Teilen.
Damit bewegt sich auch der Bolzen 176 vom Kupplungsstift 169 weg, Die Klinke 167 hat sich aber vorher unter dem Einfluss der Druckfeder 180 über den Kragen des Kupplungsstiftes 169 geschoben, so dass der letztere bis auf weiteres unten bleibt. Der Auslösearm 184 befindet sich im Moment des Kupplungsvorganges etwas im Gegenuhrzeigersinn (bezogen auf den Arm 184) vor der Klinke 167 (Fig. 3), so dass er das Arbeiten! der letzteren nicht verhindern kann.
Der Kontakt 87 wird nunmehr nicht mehr von der Nockenscheibe 89, sondern von der Nockensclieibe 99 gesteuert. Die Form der letzteren ist in F'ig.4 ausgezogen ge zeichnet. Da der Kupplungsvorgang immer unmittelbar nach einem Schliessen des Kon taktes 87 durch einen der drei Nocken der Scheibe 89 erfolgt, ist die gegenseitige Lage der beiden Nockenscheiben im gekuppelten Zustand stets entsprechend Fig. 4.
Nach dem Kuppeln bleibt der Kontakt 87 durch die Nockenscheihe 99 für zwei Drittelsuindrehun- gen (entspricht beispielsweise zehn Sekun den) geschlossen. Damit: wird verhindert, dass sich der Speicherkondensator 86 durch den Rest des Startimpulses nochmals laden und damit einen weiteren Fernsteuerimpuls vor täuschen kann. Nach diesen zwei Drittels umdrehungen öffnet sich der Kontakt 87; der Speicherkondensator 86 ist nun auf- nahmebereit für den ersten Betätigungs impuls.
Kommt ein solcher, so lädt sieh der Speicherkondensator 86 während der folgen den Drittelsumdrehung (beispielsweise fünf Sekunden) der Nockenscheibe 99.
Unterdessen hat sich die Welle 124 mit dem Schaltarm 123 vor den ersten zu betäti- genden, Schalter 112 gedreht (in Fig. 5 ge strichelt eingezeichnet). Ferner hat das Kro nenrad 177 durch Auflaufen eines seiner Zähne auf dem feststehenden Nocken 185 die Welle 124 mit allen auf ihr sitzenden Teilen wieder so weit gehoben,
dass die Nase 172 des Ankers 171 sich unter dem Einfluss der Zugfeder 186 wieder unter den obern Teil des Ringers 173 schieben konnte. Die Welle 124 bleibt also vorläufig durch die Nase 172 in der gezeigten Stellung verriegelt, trotz dem durch Weiterdrehen des Kronenrades <B>1,77</B> nunmehr über dem Nocken 185 eine Zahnlücke zu liegen kommt.
Angenommen, der Speiclierkond'ensa.tor 86 sei während der bereits genannten Drit- telsumdrehung der Nockenscheibe 99 durch einen Betätigungsimpuls geladen worden, so entlädt er sich beim Schliessen des Kontaktes 87 über die Erregerwicklung des Elektro magneten 91. Der Anker 171, 172 zieht an und gibt die Welle 124 frei, so dass sie sich durch die Druckfeder 174 bis zu dem durch die Scheibe 178 und die Platte 179 bewirk ten Anschlag nach unten bewegt.
Da die Nase 172 nach Sehluss des Entlad-eimpulses wieder an der zylindrischen Seitenfläche des Ringes 173 anstösst, bleibt die Welle 124 bis auf weiteres unten. Der Schaltarm 123 be wegt sich also in der untern Lage (in Fig. 1 gestrichelt gezeichnet) am Schalter 112 vor bei.
Er dreht dabei eine der Speichen 187 und damit auch den Schaltnocken 188 so weit in Richtung des in Fig. 5 eingezeichne ten Pfeils, bis die Kontaktfeder 112' in den nächsten Einschnitt des Schaltnockens 188 hineinfällt, wodurch der Schalter 112 ge schlossen wird. Hätte sich der Schalter 112 bereits vorher in der geschlossenen Stellung befunden, so hätte sich der Schaltarm 123 an der in diesem Falle sich um 60 in Richtung des eingezeichneten Pfeils weitergedrehten Lage befindlichen Speiche 187 vorbeibewe- gen können, ohne den, Schaltnocken 188 zu drehen; das heisst der Schalter 112 wäre ord nungsgemäss in der geschlossenen Stellung verblieben.
Nimmt man anderseits an, der Schalter 112 müsse befehlsgemäss geöffnet werden, so wird während der entsprechenden Zeit kein Betätigungsimpuls gegeben. Der Speicher- kondensator 86 lädt sich also nicht. Beim Schliessen des Kontaktes 87 fliesst kein Ent- ladiestrom durch den Elektromagneten 91. Der Anker 171 zieht nicht an, die Welle 124 und damit auch der Schaltarm 123 bleiben durch die Nase 172 in ihrer obern Lage.
Be findet sich der Schalter 112 bereits in der geöffneten Lage (Fig. 5), so passiert der Schaltarm 123 vor den Speichen 189, ohne den Schaltnocken 188 zu drehen; der Schal ter 112 bleibt ordnungsgemäss geöffnet. Hätte sich der Schalter 112 jedoch in der ge schlossenen Stellung befunden, so hätte der Schaltarm 123 eine der Speichen 189 so weit gedreht, bis die Feder 112' auf einen Teil des Schaltnockens 188 mit maximalem Ra dius aufgelaufen wäre, wodurch sich der Schalter 112 ebenrfalls ordnungsgemäss ge öffnet hätte.
Hat der Schaltarm den Schalter 112 pas siert, so kommt der nächste Zahn des Kro nenrades 177 in den Bereich des festen Nok- kens 185 als Gegenhaltung, so dass die Welle 124, sofern sie sich nicht bereits in der obern Lage befindet, wieder in dieselbe hinauf gehoben wird.
Der Kontakt 87 bleibt nach seinem Schlie ssen zur Auslösung dies ersten Betätigungs befehls für den Schalter 112 wieder wäh rend zwei Drittelsumdrehimgen der Nocken scheibe 99 geschlossen und verhindert damit eine nochmalige Ladung des: Speich-erkonden- sators <B>86</B> durch den eventuellen Rest des er sten Betätigungssignals. Eine solche uner wünschte Ladung könnte fälschlicherweise ein zweites Betätigungssignal vortäuschen und damit zu Fehlschaltungen. führen.
Wäh rend der folgenden Drittelsumdrehung der Nockenscheibe 99 öffnet sich der Kontakt 87. Der Kondensator 86 kann nun durch ein eventuelles zweites Betätigungssignal zur Einschaltung des Schalters 113 aufgeladen werden. Der Schaltarm <B>123</B> hat sich inzwi- schen auch bis zum Schalter 113 gedreht. Die Betätigung desselben erfolgt analog wie für den Schalter 112 beschrieben. Weiter erfolgt<B>"</B> auch die Betätigung der Schalter 114 bis und mit 118 in gleicher Art und Weise.
Hat der Schaltarm 123 alle Schalter 112 biss 118 passiert und wieder seine Nullage erreicht (in Fig. 5 ausgezogen eingezeichnet), c so wird die Kupplung zwischen den Nocken scheiben 89 und 99 durch den auf der Welle 124 befestigten Auslösearm 184 gelöst. Dies geschieht wie folgt: Der Auslösearm 184 befindet eich für die i Auslösung in der in Fig.3 eingezeichneten Stellung.
Die punktiert gezeichnete Kupp lungsvorrichtung 169, 168, 167 bewegt sich kurz vor der Auslösung in Richtung des ein gezeichneten Pfeils auf den Auslösearm 184 zu. Dabei gelangt die rückwärtige Verlänge rung 190 der Klinke 167 unter den abgebo genen und schief abgefrästen Teil 191 des Auslösearmes 184,, Während des Weiterdre- hens der ganzen Kupplung wird die Verlän gerung 190 an diesem schiefen Teil 191 des Auslösearmes 184 so weit nach unten ge drückt,
dass die Klinke 167 den Kupplungs zapfen 169 freigibt. Er bewegt sich unter dem Einfluss der Druckfeder 181 nach oben, schlägt aber vorläufig unten, an der Lager platte 193 an, kuppelt also noch nicht ganz aus. Erst wenn er die genaue Nullage er reicht hat, kann er durch ein sich in der Lagerplatte 193 befindliches Loch 192 nach oben gehen und vollständig auskuppeln.
Die ses Loch 192 verhindert nun aber auch so fort ein Weiterdrehen (Auslaufen) der Nok- kenscheibe 99; diese wird vielmehr in der genau bestimmten Nullage arretiert. Über die Zahnräder 183 und 175 wird hierdurch auch die Welle 124 mit allen ihren Teilen genau in der Nullage arretiert. Insbesondere befindet sich der Kupplungsbolzen 176 wie der genau über dem Kupplungsstift 169.
Die Klinke 167, 190 hat den Auslösearm 184 nunmehr passiert (in Fig.3 ausgezogen ge zeichnet); sie wird wohl durch die äussere Mantelfläche des Kragens des Kupplungs stiftes 169 im ausgeklinkten Zustand gehal ten, hingegen nicht mehr durch den Kupp- lungsarin 184. Ein neuer Start ist also ohne weiteres möglich.
Da sieh im gezeichneten Beispiel die Welle 124 mit dem Auslösearin 184 achtmal langsamer dreht. als die Nok- kenscheibe 99, ist ohne weiteres ersichtlich, dass nach jedem Start die Kupplungsaus lösung erst nach acht vollen Umdrehungen der Nockenscheibe 99 (entsprechend einer Umdrehung der Welle 124) erfolgt.
Damit beim Kuppeln der Kupplungsbol zen 176 durch seine sofort nach dem Start eifolgende Drehbewegung nicht im Loch 192 der Lagerplatte 193 hängenbleibt, ist er im Durchmesser wesentlich kleiner gehalten als der Kupplungsstift 169. Die Lagerplatte 193 enthält ferner aus dem gleichen Grunde im Weg des Bolzens 176 einen kreisbogenförmi gen Schlitz, der etwas breiter ist, als der Bolzen 176 dick ist.
Es ist im übrigen ersichtlich, dass die Nockenscheibe 89 den Kontakt 87 nur vor einem Startimpuls, das heisst während der Ruhe des Empfängers, und die Nocken scheibe 99 den Kontakt 87 nur nach einem Startimpuls, das heisst während des Arbei tens des Empfängers, beeinflusst.
Der Hauptvorteil der beschriebenen Vor richtung besteht darin, dass die Kräfte zur Ausführung aller Bewegungen in den Emp- fangsapparaten, das heisst bis und mit der Betätigung der fernzusteuernden Schalter 112 bis<B>118,</B> von ein und demselben Elektro motor, vorzugsweise einem Kleinsynehron- motor, herstammen. Wo immer nämlich plötzliche Bewegungen durch Federkräfte ausgeführt werden,
folgt in einem andern Zeitpunkt des gesamten Funktionsablaufes ein Wiederspannen dieser Federn durch den Elektromotor. Einzig die Auslösung all die ser Bewegungen erfolgt durch die vom Sen der kommenden Steuerimpulse. Die Praxis zeigt, dass in den Netzen zur Verteilung elektrischer Energie die tonfre- quenten Steuerspannungen zur Betätigung der Empfänger verhältnismässig starken zeit lichen und örtlichen Veränderungen unter worfen sind.
Die Sendeleistung in der Zen trale muss natürlich so gross gewählt werden, dass der örtlich am ungünstigsten gelegene Empfänger selbst im ungünstigsten Zeit punkt noch genügend Steuerenergie, erhält. Dadurch erhalten, günstiger gelegene Emp fänger wesentlich mehr Steuerspannung als notwendig. Solange dadurch kein Schaltele ment überlastet wird, ist dies harmlos. Es kann aber leicht der Fall eintreten, dass zum Beispiel der Gleichrichter 85 oder der Spei cherkondensator 86 spannungsmässig über lastet werden, was natürlich zur Zerstörung dieser Elemente führen muss.
Der Kondensa tor 86 kann allerdings ohne Schwierigkeiten für eine auf alle Fälle genügend grosse Span nung gebaut werden; tut man aber dasselbe beim Gleichrichter, so erhält man viele Gleichrichterzellen in Serie, was einen schlechten Gleichrichterwirkungsgrad für diejenigen Empfänger zur Folge hat, die nur eine kleine Steuerspannung erhalten.
Es ist deshalb vorteilhafter, den. Gleich richter 85 und den Kondensator 86 durch irgendeinen Spannungsbegrenzer zu schüt zen. Dies kann zum Beispiel mit Hilfe einer in Fig.l eingezeichneten Glimmlampe 195 geschehen, die parallel zur ;Spule 82 geschal tet ist. Erreicht die Spannung an der Spule die, Zündspannung der Glimmlampe, so zün det diese, der durch sie fliessende Strom er höht die Dämpfung des Serieresonanzkreise:s, so dass ein wesentliches weiteres Ansteigen der Spannung an der Spule 82 verhindert wird.
Eine zweite Möglichkeit zur Spannungs begrenzung besteht darin, dass man den Ei senkern der ,Spule 82. so dimensioniert, dass, die Eisenverluste beim Überschreiten der ge wünschten Spannung durch Erreichen der Sättigung stark anwachsen, was ebenfalls eine zusätzliche Dämpfung des Seriereso- nanzkreises und daher ein verhältnismässig langsames weiteresSteigen der Spannung zur Folge hat.