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Elektrische Fernmelde- oder Fernsteueranlage
Die Erfindung betrifft eine Fernmelde- oder Fernsteueranlage für die wechselseitige Übertragung von Meldungen, Steuerbefehlen u. dgl., wobei in bekannter Weise an einem Ende eines Übertragungsleiterpaares, wovon ein Leiter auch die Erdrückleitung sein kann, eine Gleichspannungsquelle über einen Vorwiderstand angeschlossen ist und an beiden Enden Meldeinstrumente parallel zum Leiterpaar liegend angeschlossen sind.
Anlagen dieser Art sind bisher für wechselseitige Fernsprechverbindungen (Gegensprechen in Brückenschaltung) bekanntgeworden, wobei auf beiden Seiten Gleichstromquellen in Arbeitsstromschaltung vorgesehen sind, die also nur bei Betätigung eines Schalters in den Stromkreis eingeschaltet werden.
Es sind ferner ähnliche Anlagen in Ruhestromschaltung bekannt, welche jedoch nur für einseitige Übertragung von Befehlen zwischen zwei Stellen dienen können, obwohl auf beiden Seiten Spannungsquellen vorgesehen sind. Dabei liegt ein auf der einen Seite befindliches Empfangsrelais in Serie mit der
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Überwachung von Kurzschlüssen vorgesehen, u. zw. wird zur Überwachung die Differenz der beiden Batteriespannungen herangezogen.
Demgegenüber betrifft die Erfindung eine Fernmelde-oder Fernsteueranlage der eingangs genannten Art, die für wechselseitige Übertragung von Meldungen, Steuerbefehlen u. dgl. geeignet ist, die ferner gestattet, mehrere verschiedene Befehle zu übertragen und bei der schliesslich die Funktionsüberwachung verbessert, nämlich die Anzeige von Kurzschlüssen und Leitungsunterbrechungen erreicht ist.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass unter Anwendung der Ruhestromschaltung der Vorwiderstand aus einem ersten konstanten und einem zweiten hiezu parallel liegenden, vorzugsweise variablen Widerstand, der auch auf Null oder "Unendlich" einstellbar ist, besteht und am andern Ende der Übertragungsleitung parallel zu dem oder den Meldeinstrumenten ein mit einem Schalter in Serie oder parallel liegender Widerstand vorgesehen ist.
Die Möglichkeit einer mehrfachen Befehlsübertragung ist dabei dadurch gegeben, dass der erwähnte kombinierte Vorwiderstand, einschliesslich der damit in Serie liegenden Spannungsquelle, zu den Meldeinstrumenten parallel liegt. Verändert man den zweitgenannten Widerstand von Null über mindestens einen Mittelwert bis unendlich, so werden die Meldeinstrumente dementsprechend verschiedene Stellungen in Abhängigkeit von der durch den veränderten Vorwiderstand bestimmten Spannung einnehmen. Die Funktionsüberwachung wird dabei in einfacher Weise dadurch erreicht, dass man Meldeinstrumente wählt, die auf Unterspannungen (Kurzschlüsse) oder auf Überspannungen (Leitungsunterbrechungen) ansprechen.
Zum besseren Verständnis des Erfindungsgegenstandes wird vorerst an Hand der Fig. 1 oder 2 der Zeichnung das bekannte Ruhestromprinzip kurz besprochen. Dieses besteht darin, dass in einem elektri-
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(Empfangsstelle) gemeldet, wenn einer der Kontakte der Stelle B (Betätigungsstelle) geöffnet wird ; der Kontakt 1 kann z. B. durch Überstrom, der Kontakt 2 durch Überspannung und der Kontakt 3 von Hand betätigt sein. Aus verschiedenen Anlässen ertönt also immer das gleiche Signal (Hupe 6).
Soll jeder Vorgang für sich gemeldet und auf den Vorteil des Ruhestrom-Systems (Meldung jeder Unterbrechung im Stromkreis) nicht verzichtet werden, so wählt man bekanntlich eine Schaltung, die im
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wesentlichen der Fig. 2 entspricht. Über die Relais 7'und 8'fliesst dauernd ein Strom ; beide Relais besitzen verschieden grosse Empfindlichkeit. Wenn die Kontakte 7 und 8 geschlossen sind, werden beide Relais angezogen. Wird der Kontakt 7 geöffnet und dadurch der Widerstand 7" in den Stromkreis geschaltet, so wird der Ruhestrom verkleinert und es fällt das Relais 7'ab. Wenn der Kontakt 8 geöffnet wird, so fällt auch das Relais 8'ab.
In beiden Fällen (Fig. 1 und Fig. 2) wird an der Stelle A auch jede fehlerhafte Unterbrechung 9'im Stromkreis gemeldet. Kurzschlüsse im Stromkreis, wie sie durch die Pfeile 9 angedeutet sind, werden aber weder in A noch in B angezeigt. Das ist der bekannte Nachteil des Ruhestrom-Systems. Während sich bei der Arbeitsstromschaltung (in der Fig. 1 durch die Kontakte l'und 2'gestrichelt angedeutet) nur die Kurzschlüsse melden, werden bei der Ruhestromschaltung nur Unterbrechungen im Stromkreis erfasst. Ferner kann die Stelle B beim Ruhestromsystem im Falle eines Kurzschlusses und beim Arbeitsstromsystem im Falle einer Unterbrechung kein Kommando mehr zur Stelle A senden.
Bei der Fernmelde- oder Fernsteueranlage nach der Erfindung sind diese Nachteile vermieden, indem sie trotz grundsätzlicher Verwendung des Ruhestromprinzips sowohl Leitungsunterbrechungen als auch Kurzschlüsse (Erdschltisse) an den Endstellen (Sende-bzw. Empfangsstelle) erkennbar macht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend an Hand der Fig. 3 - 6 näher erläutert. Fig. 3 zeigt ein Schaltbild einer Anlage und Fig. 4 ein Ersatzschaltbild hiezu, Fig. 5 zeigt ein Arbeitsdiagramm und Fig. 6 ein weiteres Schaltbild.
Fig. 3 zeigt das Schaltbild für eine Anlage, die eine grössere Anzahl von Kommandos auch bei atmosphärischer Beeinflussung zu senden gestattet. Dieses System kann z. B. bei Seilbahnen verwendet werden, während andere Systeme, die durch kurze Impulse betrieben werden, wegen der atmosphärischen Einflüsse nicht verwendbar sind, weil die Anzahl der gesendeten Impulse und damit die Kommandos bekanntlich durch kurzzeitige atmosphärische Aufladungen gefälscht werden. In Fig. 3 ist zwar ein Impulsgeber 21 angedeutet, der aber nach vorstehendem nur in unbeeinflussten Anlagen eingebautwerdensoll.
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hat also den Wert unendlich.
Das Ersatzschaltbild für diese Anordnung (Vierpol-Schaltbild) zeigt die Fig. 4. Sämtliche Verbraucher wurden zum Ersatzwiderstand R = RA. RB/RA + RB vereinigt. Der feste Widerstand R2 (30) und der veränderliche Widerstand R (31) sind ebenfalls eingetragen. Die Stromquelle U2 = U auf der rechten Seite ist umpolbar, es gelten einmal die Vorzeichen ohne Klammer und das andere Mal die Vorzeichen in Klammern. Die Stromquelle auf der linken Seite hat in diesem Beispiel die gleiche Spannung wie jene auf der rechten Seite ; somit ist hier U-Uz = U. Die an den Verbrauchern R herrschende Spannung ist mit UR bezeichnet, wobei der Spannungsabfall auf der Übertragungsleitung als vernachlässigbar klein angenommen ist.
Die Fig. 5 stellt nun den funktionellen Zusammenhang zwischen der Spannung UR und R dar (R und f sind für jedes Kurvenpaar konstant). Die oberen Kurven I und I'gelten für den Fall I, dass die Spannung U2 mit den nicht eingeklammerten Polbezeichnungen und die unteren Kurven II und II'für den Fall II, dass die Spannung U II mit den eingeklammerten Polbezeichnungen angelegt wird.
Es wird zunächst nur das voll ausgezogene Kurvenpaar I und II besprochen ; das gestrichelte Kurvenpaar l'und II'bleibe vorerst unberücksichtigt.
Im Falle, dass R = 00, nähern sich beide Kurven I und II dem gleichen kleinen positiven Endwert
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sich an den Verbrauchern der erwähnte kleine positive Spannungswert ein. Das Relais 32 ist gerade voll erregt, während die Relais 33 und 34 noch nicht ansprechen. Das Messinstrument 35 zeigt den kleinen positiven Spannungswert an, ebenso das Messwerk 36, ohne einen Kontakt zu schliessen (die Funktion des Messwerkes ist lediglich schematisch angedeutet). Auch das Relais 37 spricht bei dem niedrigen Spannungswert nicht an ; das Messinstrument 38 zeigt den kleinen positiven Spannungswert an. Der einstellbare Belastungswiderstand 37'wird von einem der Spannung UR entsprechenden kleinen Strom durchflossen.
Wird in der Anlage nach Fig. 3 nun der Druckknopf 39 betätigt, so stellt sich an den Verbrauchern der positive Höchstwert ein ; die Relais 33 und:37 sprechen an. Wird gleichzeitig mit 39 auch der Um-
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schalter 40 betätigt (zweckmässigerweise werden beide Betätigungen in einer Taste vereinigt), so stellt sich an den Verbrauchern der negative Höchstwert ein und das Relais 34 spricht an.
In beiden Fällen bleibt das Relais 32, das den Ruhestrom überwacht, angezogen. Die Anzeigeinstru- mente 35 und 38 haben einen der jeweiligen Spannung entsprechenden Ausschlag. Das Messwerk 36 schlägt in diesen beiden Fällen bis zu den gestrichelt gezeichneten Endstellungen aus, so dass keiner seiner Kontakte 41 - 45 überbrückt wird.
Wenn aber der Hebel 31'auf Zwischenstellungen des veränderlichen Widerstandes rot gedreht wird (z. B. mittels Drucktasten zu bewerkstelligen), so nimmt auch das Messwerk entsprechende positive und negative Zwischenstellungen ein ; aus den Kurven der Fig. 5 können leicht jene Werte von Rl bestimmt werden, welche nötig sind, damit das Ende des schematisch gezeichneten Zeigers des Messwerkes 36 je- weils einen der Kontakte 41 - 45 überbrückt, wodurch fünf verschiedene Kommandos ausgelöst werden.
Als nächstes werden die Störungen durch Kurzschluss bzw. durch eine Unterbrechung betrachtet : Im
Falle eines Kurzschlusses 9 bricht die Spannung an den Verbrauchern zusammen, so dass das Ruhestrom- Überwachungsrelais 32 ausschaltet und die Anzeigeinstrumente 35 und 38 in die Mittellage zurückgehen.
Bei nicht sattem Kurzschluss weichen die Stellungen der Instrumente 35 und 38 etwas von der Mittellage ab.
Im Falle einer Unterbrechung 9'fällt das Anzeigeinstrument 38 auf Null zurück und meldet der
Stelle B die Unterbrechung. Wenn es gewünscht wird, kann auch eine akustische Meldung bei B vorge- sehen werden.
Dadurch, dass ein Teil des Widerstandes R, u. zw. der Teil RB, bei einer Unterbrechung 9'fortfällt (RB kann durch den Widerstand 37'auf einen gewünschten Wert eingeregelt werden), steigt die Spannung am Widerstand RA und das Anzeigeinstrument35 zeigt einen höheren Wert als im ungestörten Betrieb und meldet der Stelle A die Unterbrechung. Diese Meldung kann auch als Kommando z. B. die Antriebsma- schine stillegen.
Erwähnt sei noch, dass auch von der Stelle A zur Stelle B Kommandos oder Meldungen gesendet werden können, z. B. durch Drücken der Taste 46, und dass die Anlage mit Wechselströmen (z. B. Sprechströmen) überlagert werden kann.
In der Fig. 6 ist das Ersatzschaltbild (Vierpol-Schaltbild) eines weiteren Ausführungsbeispieles gezeigt. Der feste Widerstand 1\ für die Bestimmung des Ruhestromes ist an die Stelle B gelegt und in zwei Teile aufgeteilt, letzteres um beim Umpolen Kurzschlüsse zu vermeiden. Auch der regelbare Widerstand R1 befindet sich an der Stelle B und ist in zwei Teile 31a aufgeteilt, wiederum um beim Umpolen Kurzschlüsse zu vermeiden. Für das Ersatzschaltbild der Fig. 6 gelten, wie man leicht nachweisen kann, die Arbeitskurven I und II der Fig. 5 in genau gleicher Weise wie für das Ersatzschaltbild Fig. 4, so dass die Funktion auch gleich bleibt, wie an Hand der Schaltung nach Fig. 3 bereits beschrieben ; dies gilt jedoch nur für den ungestörten Betrieb.
Wenn im Falle der Fig. 6 ein Kurzschluss 9 auftritt, so bricht wiederum an den Verbrauchern die Spannung zusammen und es kann dieser Zustand bei A und B z. B. durch Spannungsrtickgangrelais gemeldet werden. Wenn eine Unterbrechung 9'auftritt, so verschwindet die Spannung am Widerstand RA, so dass auch dieser Störungsfall in A z. B. durch ein Spannungsrückgangrelais erfasst und beispielsweise der Antrieb selbsttätig stillgelegt werden kann. Die Erhöhung der Spannung am Widerstand Ra an der Stelle B kann wieder an einem Anzeigeinstrument sichtbar gemacht werden, so dass also die Unterbrechung bei A und B gemeldet ist bzw. selbsttätig erfassbar ist, denn bei einer Unterbrechung 9'verschwindet die Spannung an RA und es steigt die Spannung an RB.
In der Fig. 6 sind mehrere Kommandostellen (B, B1...) eingetragen. Die Anlage kann auch mit Wechselströmen (z. B. Sprechströmen) Uberlagert werden.
In der Fig. 6 ist bei RA ein Widerstand 7"gestrichelt eingetragen, der durch den Druckknopf 7 zu RA parallelgeschaltet werden kann. Für diesen Fall gelten die gestrichelten Kurven I und II in der Fig. 5. Wenn also der Widerstandswert der Verbraucher sinkt, so erniedrigt sich auch der bei Ri = 00 erreichbare Endwert der Spannung UR.
Man kann also in der Anlage nach Fig. 6 durch Zuschalten von Widerständen oder auch durch Abschalten von Widerständen bei A die Spannung UR gemäss den gestrichelten Kurven in Fig. 5 beeinflussen und damit ist es möglich, ohne dass bei A eine Spannungsquelle vorhanden ist, Meldungen von A nach B, B usw. zu senden und beispielsweise durch ein Relais 7'oder ein Anzeigeinstrument 12 sichtbar zu machen. Die Elemente 7'und 12 könnten auch an R liegen.
In ähnlicher Weise können im Beispiel der Fig. 3 durch Drücken (oder Öffnen) des Schalters 46', der durch einen Widerstand 46"überbrückt ist, Meldungen nach B gesendet werden.
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schaltwerk 22 registriert werden können und damit sehr viele Kommandos übertragbar sind. Für die Rück- meldung der ausgeführten Befehle kann beispielsweise der Kontakt 46 herangezogen werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrische Fernmeldeanlage oder Fernsteueranlage für wechselseitige Übertragung von Meldungen, Steuerbefehlen u. dgl. zwischen wenigstens zwei Stellen, bei welcher am einen Ende des Übertragungsleiterpaares, wovon ein Leiter die Erdrückleitung sein kann, eine Gleichspannungsquelle über einen Vorwiderstand angeschlossen ist und an beiden Enden Melde ;
l1Strumente parallel zum Leiterpaar liegend angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass unter Anwendung der Ruhestromschaltung der Vorwiderstand aus einem ersten kontanten Widerstand (R) und einem zweiten hiezu parallel liegenden Widerstand {46", 31a), der auf "Null" und vorzugsweise auch auf "Unendlich" einstellbar ist, besteht, und am andern Ende der Übertragungsleitung parallel zu der oder den Meldeinstrumenten ein mit einem Schalter (39,7) in Serie oder parallel liegender Widerstand (31,7") vorgesehen ist (Fig. 3 bzw. 6).