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Empfangseinrichtung für Rundsteueranlagen
Es sind Verfahren und Vorrichtungen zumEmpfang von dem Starkstromnetz überlagerten Steuersigna- len bekanntgeworden, bei welchen diese Steuersignale zunächst in Filtern vom Starkstrom getrennt wer- den und hierauf eine Hilfsspannungsquelle derart steuern, dass einerseits eine vorgegebene minimale An- sprechspannung erforderlich ist und dass anderseits die ausgesiebten Steuerimpulse in ihrer Wirkung ampli- tudenmässig limitiert werden. Dabei wäre es vorteilhaft, wenn ausser der Limitierung der Steuerimpulse, durch welche auch bei grossen Steuersignalen eine bestimmte minimal notwendige Steuerimpulsdauer er- zwungen wird, auch die Ansprechempfindlichkeit der Empfangsvorrichtungen durch die Grösse des jeweils vorhandenen Störpegels beeinflusst werden könnte.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Empfangseinrichtung für Rundsteueranlagen, bei welchen dem Starkstromnetz vorzugsweise tonfrequente Steuersignale überlagert sind, bestehend aus einem Empfänger und einer Einrichtung, welche die Empfangsempfindlichkeit für die Steuersignale den jeweils vorhande- nen Störspannungen, deren Frequenzen ausserhalb des Nenn-Durchlassbereiches des auf die Frequenz der Steuersignale abgestimmten Filters liegen, anpasst.
Die erfindungsgemässe Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass diese Einrichtung als Regeleinrichtung ausgebildet ist, welche Mittel zur Erzeugung einer von diesen Störspannungen abgeleiteten Regelspannung enthält und wobei innerhalb des Betätigungsstromkreises der durch die empfangenen Steuersignale betätigten Schalteinheit der Ausgang dieser Regeleinrichtung dem von den Steuersignalen beaufschlagten Eingang entgegengeschaltet ist, so dass der minimalsteAnsprechpegel in Abhängigkeit vom Störpegel verändert wird.
Bei der praktischen Ausführung der Erfindung ergeben sich weitere Vorteile durch einen Übertrager, bestehend aus einem auf die der Frequenz der Steuersignale benachbarten Störspannun - gen abgestimmten Eingangskreis und einem Sekundärkreis als Eingang der Regeleinrichtung oder durch eine Sekundärwicklung als Eingang für die Regeleinrichtungsowiedurch einenauf dieFrequenzderSteuer- signale abgestimmten Sperrkreis in Reihe zu der genannten Sekundärwicklung.
An Hand der Beschreibung und der Zeichnung werden das erfindungsgemässe Verfahren und Ausfüh rungsbeispiele hiezu erläutert.
Dabei zeigt Fig. l ein Schaltungsschema einer Vorrichtung, Fig. 2 eine Kennlinienschar mit der Ladespannung Ucl in Funktion der Steuerspannung Ust und mit der Störspannung Ud als Parameter, Fig. 3 als Diagramm die Grenzkurven zwischen der nötigen Steuerspannung Ust bei verschiedenen Störspannungen in Funktion der Steuerimpulsdauer, Fig. 4 eine Variante des Schaltungsschemas nach Fig. l, Fig. 5 Spannungs-und Stromverhalten einer Anordnung gemäss Fig. 4 in Funktion der Zeit, Fig. 6 ein Schaltungschema für ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung, Fig. 7 eine Variante des Schaltungsschemas gemäss Fig. 6, Fig. 8 eine weitere Schaltungsvariante gemäss Fig. 6.
Ineiner Empfangseinrichtung gemäss Fig. l werden die Klemmen 11,12 an das Starkstromnetz angeschlossen und mit einer Sicherung 13 abgesichert. Ein erster Serieschwingkreis mit der Primärwicklung 17 eines Bandfilters 10 und einem Kondensator 19 ist auf die Frequenz der vom Empfänger zu verarbeitenden Steuerimpulse, beispielsweise auf 1050 Hz, abgestimmt. Es werden also vorzugsweise Signale dieser Frequenz im Bandfilter 10 auf dessen Sekundärwicklung 18 induziert. Diese Sekundärwicklung 18 bildet zusammen mit einem weiteren Kondensator 40 einen ebenfalls auf die genannte Frequenz abgestimm-
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ten Parallelschwingkreis, so dass die Impulse mit der Steuerfrequenz noch vermehrt bevorzugt wer- den.
Ein zweiter Serieschwingkreis mit einem Kondensator 14 und der Primärwicklung 15 eines Übertragers 20 ist dagegen auf die Frequenz einer im zugehörigen Netz sehr ausgeprägten Störspannung Ud abge- stimmt, beispielsweise auf eine stark hervortretende neunzehnte Netzharmonische entsprechend 950 Hz, bei einer Netzfrequenz von 50 Hz. Die Ansprechspannung der Empfangseinrichtung wird nun entsprechend der Grösse dieser Störspannung Ud gesteuert.
Zu diesem Zweck arbeitet die Sekundärwicklung 16 des Übertragers 20 auf eine Gleichrichter- und Speicheranordnung mit einem Gleichrichter 24, einem ersten Speicherkondensator 23 und einem Widerstand 22, wodurch am Speicherkondensator 23 eine Regelgleichspannung Ur auftritt. Speicherkondensator
23 und Widerstand 22 arbeiten mit einer Zeitkonstanten Tg. Ein ersterspannungsabhängiger Widerstand 21 parallel zur Sekundärwicklung 16 begrenzt zu grosse Störimpulsspitzen, die eine allzu hohe Aufladung des Speicherkondensators 23 zur Folge haben könnten.
Zu den in der Sekundärwicklung 18 induzierten Steuerimpulsen Ust ist nun die am Ladekondensator 23 auftretende RegelgleichspannungUr soin Serie geschaltet, dass die an der Basis-Emitterstrecke eines Transistors 28 wirksame Wechselspannungsgrösse die Differenz aus Steuerimpulsspannung Ust und Regelgleichspannung Ur darstellt. Der Kollektor des Transistors 28 arbeitet über einen Gleichrichter 31 auf eine weitere Speicherschaltung mit einem Ladekon densator 32 und einem Widerstand 33, deren Zeitkonstante TL wesentlich grösser ist als die Zeitkonstante TS.
Die am Transistor 28 auftretenden Wechselspannungen rufen-sobald sie einen durch eine Diode 27 gegebenen Schwellwert übersteigen-durch einen Widerstand 30 amplitudenmässig begrenzte Ladestromimpulse ICl hervor. die den Ladekondensator 32 auf die Ladespannung Ucl aufladen. Da die genannten Ladestromimpulse Iel nicht weiter von der Grösse der Wechselspannung am Emitter abhängen - wenn diese den genannten Schwellwert überschritten hat - bleibt die Ladegeschwindigkeit, mit der der Ladekondensator 32 aufgeladen wird, immer die gleiche.
Parallel zum Ladekondensator 32 liegt in Serie ein Relais 34, ein Ventil 36 und die geschlossene Schalterstrecke eines Umschalters 35. Das Ventil 36 stellt ein Halbleiterelement mit fallender StromSpannungscharakteristik dar, welches bei einer Spannung unterhalb einer definierten Kippspannung nicht leitend ist, jedoch beim Erreichen dieser Kippspannung plötzlich in den leitenden Zustand übergeht und damit den Speicherkondensator 32 schlagartig entlädt. Da auch das Relais 34 von diesem Stromstoss durchflossen wird, zieht es auf und legt den Umschalter 35 in die andere Lage, wodurch der Motor 38 an die Netzspannung gelegt wird und infolgedessen anläuft. Ein vom Motor 38 betätigter Schalter 37 führt hierauf die Funktion des eigentlichen Empfängers aus.
Die Wirkungsweise der Torschaltung wird in Fig. 2 an Hand einer Kennlinienschar erklärt, in welcher die Ladespannung Ucl am Ladekondensator 32 in Funktion der Steuerspannung Ust und mit verschiedenen Störspannungen Ud = 0, 1, 2, 3, als Parameter dargestellt ist. Kleine Steuerspannungen unterhalb eines Minimalwertes Ut erzeugen noch keine Ladespannung Uc. Erst bei wachsenden Steuerspannungen steigt die Ladespannung Ucl an und erreicht einen Grenzwert Uk entsprechend der Kippspannung des ander La- despannung Uci liegenden Ventils 36. Das Erreichen dieser Kippspannung Uk erfordert nun-umso höhere Steuerspannungen Ust, je grösser die Störspannungen Ud (0, 1, 2,3) sind.
Ohne das Ventil 36, welches die maximal mögliche Ladespannung Umlauf den Wert Unbegrenzt, würde die Ladespannung Ucl einem von der Steuerspannung Ust unabhängigen, durch den Spannungsteiler 25,26 bestimmten Endwert E zustreben.
Die praktische Folgerung aus diesem Verhalten zeigt Fig. 3. In dieser ist die Steuerwechselspannung Ust, welche für die Betätigung der Empfangseinrichtung erforderlich ist, in Funktion der Steuerimpulsdauer tst gezeigt, wobei wieder als Parameter verschieden grosse Störspannungen Ud = 0, 1, 2,3 eingesetzt sind. Bewegt man sich vom Koordinatenschnittpunkt nach oben, d. h. ermittelt man die erforderliche Steuerimpulsdauer bei steigender Steuerwechselspannung, so betritt man zuerst ein Gebiet, bei welchem auch für eine beliebig lange Impulsdauer die Steuerwechselspannung noch unter der Ansprechgrenze bleibt. Erst bei einem Ordinatenwert P wird eine endliche Impulsdauer erreicht, sofern noch keinestör spannung Ud vorhanden ist (Parameter 0).
Störspannungen mit zunehmender Amplitude (Parameter 1, 2, 3) bedingen ebenfalls steigende Steuerwechselspannungen bei gleichbleibender Dauer (test = konst. ), um die Empfangseinrichtung zum Ansprechen zu bringen. Durch die bereits beschriebene Limitierung der Auswirkung der Steuerwechselspannungen wird ausserdem erreicht, dass für alle praktisch vorkommenden Steuerwechselspannungen Ust eine bestimmte Steuerimpulsdauer tst. vorhanden sein muss, d. h. dieBe-
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grenzung der in Fig. 3 dargestellten Kennlinie für Ud = 0 erfolgt nach dem Verlauf n. Ohne eine solche
Limitierung würde sie etwa dem Verlauf I folgen. Damit ist eine ausreichende Sicherheit gegen das An- sprechen der Empfangseinrichtung auf grosse Störspannungsspitzen kurzer Dauer gewährleistet.
Eine Variante der Schaltung des Empfängers zeigt Fig. 4. In derselbensind vorerstdie Eingangsschwing- kreise dieselben wie bei der Schaltung nach Fig. l, desgleichen auch die Gleichrichter- und Speicheran - ordnung für die Störspannungen Ud mit dem Speicherkondensator 23 zur Erzeugung der Regelgleichspan- nung ur-
Die am Sekundärkreis 18 des Bandfilters 10 auftretende Wechselspannung Ust wird der Steuerelektro- de einer gesteuerten Diode 50 zugeführt, während an der Diodenstrecke selbst die am spannungsabhängi- gen Widerstand 26 auftretende Wechselspannung U liegt. Der gesteuerteDiodenstrom! lädtdenSpei- cherkondensator 32 in bekannter Art auf.
Eine Entladungsröhre 51 sorgt hier für die schlagartige Entladung des Speicherkondensators 32, sobalddieLadespannungUcl die Zündspannung der Entladungsröhre 51 über- schreitet. Diese Speicherentladung bewirkt wieder das Aufziehen des Relais 34 mit seinem Umschalter 35, die wie in der Schaltung nach Fig. 1 die Empfangsfunktionen steuert.
Fig. 5 zeigt den Verlauf des Diodenstromes 150 (= I ) in Funktion der Zeitt (unten) zusammen mit der aus der Netzspannung abgeleiteten Wechselspannung U über dem spannungsabhängigen Widerstand 26 (oben) und mit der Steuerspannung Ust (Mitte). Dabei gilt die linke Hälfte der Darstellung für ein Steuer- signal ohne frequenzmässig benachbarte Störfrequenz, während die rechte Hälfte für ein Steuersignal mit einem frequenzmässig benachbarten Störsignal gilt, das die Regelgleichspannung Ur hervorruft.
Sobald die
Steuerwechselspannung Ust die Schwellwertspannung Utor gleichzeitig mit einem bestimmten Wert der po- sitiven Netzhalbwelle erreicht (Punkt A), wird die gesteuerte Diode schlagartig leitend, und es fliesst ein nur von der Wechselspannung U26 abhängiger Diodenstrom 150'welcher den Ladekondensator 32 auflädt.
Sobald die positive Halbwelle der Wechselspannung U beendet ist, hört auch der Strom 1 auf. und erst bei der nächsten positiven Halbwelle setzt der Ladestrom wieder ein (Punkt A). Die Regelgleichspannung
Ur wirkt dabei in dem Sinne, dass die Nullpunktslage der Steuerspannung Ust um den Betrag Urnachunten verschoben wird und dadurch die erforderlichen Steuerspannungsamplituden entsprechend dem vorhan- denen Störpegel grösser sein müssen, um den Ladestromeinsatz A2 zu ermöglichen.
EinSchaltungsschema für ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 6 dargestellt. Es unterscheidet sich von dem Schema der Fig. 1 dadurch, dass für die Aussiebung und Übertragung der beidseitig der Frequenz der Steuersignale auftretenden benachbarten Störfrequenzen nicht mehr ein eigener Übertrager 20 vorhanden ist. Die Störfrequenzen werden vielmehr in einer Wicklung 16'durch die Primärwicklung 17 des Bandfilters 20 induziert. Zur Unterdrückung der Frequenz der Steuersignale ist zwischen die Wicklung 16t und den Gleichrichter 24 ein Sperrkreis mit einer Induktivität 15'und einer Kapazität 14'geschaltet, der auf die Frequenz der Steuersignale abgestimmt ist.
Durch geeignete Bemessung der Filtereigenschaften des Bandfilters 10 und des Sperrkreises 14', 15'wird mit dieser Anordnung erreicht, dass Störsignale mit benachbarten Frequenzen beidseits der Frequenz der Steuersignale zur Erzeugung der Regelgleichspannung Ur herangezogen werden. Die restliche Schaltung zur Erzeugung und Speicherung der LadestromimpulseIcl sowie zu deren Entladung über das Ventil 36 bleibt analog der Schaltung in Fig. 1 rechts des Netzspannungsteilers mit dem Widerstand 25 und dem spannungsabhängigen Widetstand 26. Selbstverständ- lich lässt sich diese Eingangsschaltung gemäss Fig. 6 auch mit einer Begrenzerschaltung gemäss Fig. 4 kombinieren.
Eine zu Fig. 6 analoge Schaltung zeigt Fig. 7. In derselben ist die Wicklung 16'mit einer Mittelan- zapfung'versehen und die beiden Spulenhälften bilden den einen Zweig einer Brückenschaltung. Der andere Zweig wird durch einen Widerstand 41 und durch einen Sperrkreis mit der Induktivität 15'und der Kapazität 14'dargestellt. Dieser Sperrkreis ist wieder auf die Frequenz der Steuersignale Ust abgestimmt und die Brücke ist so einreguliert, dass nur die Störfrequenzen beidseits derSteuerfrequenz zurBildung einer Regelgleichspannung Ur beitragen.
Die Brückenschaltung der Fig. 7 hat gegenüber derSchaltung der Fig. 6 den Vorteil, dass für die Frequenz der Steuersignale Ust die Spannung über der Brückendiagonale ganz auf Null reduziert werden kann und somit durch die Steuerfrequenz keine Regelgleichspannung Ur entsteht. Bei der Schaltung nach Fig. 6 hingegen vermag der Sperrkreis die Steuersignale Ut nicht gänzlich zu unterdrücken, so dass auch ohne Störspannungen eine, wenn auch kleine Regelgleichspannung Ur auftritt.
Fig. 8 zeigt die Möglichkeit, wie durch eineGegentaktschaltung des sekundärseitigenSchwingkreises 18, 40 des Bandfilters 10 und durch Verwendung zweier Transistoren 28'und 288 auch die negativen Halb- wellen der Wechselspannung U26 zur Erzeugung von Ladestromimpulsen Ic1 herangezogen werden kaon- nen.
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Die Wirkung ist dabei die. dass die Ladezeitfür die Aufladung des Speicherkondensators 32 weiter abgekürzt werden kann. Diese Gegentaktschaltung lässt sich auch sowohlin Empfangsschaltungen gemäss Fig. l als auch in solchen gemäss Fig. 4 sinngemäss anwenden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Empfangseinrichtung für Rundsteueranlagen, bei welchen dem StÅarkstromnetz vorzugsweise tonfrequente Steuersignale überlagert sind, bestehend Åaus einem Empfänger und einer Einrichtung, welche die Empfangsempfindlichkeit für die Steuersignale den jeweils vorhandenen Störspannungen, deren Frequenzen ausserhalb des Nenn-Durchlassbereiches des auf die Frequenz der Steuersignale abgestimmten Filters liegen, anpasst, dadurch gekennzeichnet, dass diese Einrichtung als Regeleinrichtung ausgebildet ist, welche Mittel zur Erzeugung einer von diesen Störspannungen abgeleiteten Regelspannung (Ur) enthält und wobei innerhalb des Betätigungsstromkreises der durch die empfangenen Steuersignale betätigten Schalteinheit der Ausgang dieser Regeleinrichtung dem von den SteuersignalenbeaufschlagtenEin-
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dert wird.