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Gegenstand der Erfindung ist ein Empfänger für tonfrequente Netzüberlagerungsfernsteueranlagen (Rundsteuerempfänger), in welchem ein oder mehr Intervalle zwischen einem Startimpuls und einem oder mehreren Impulsen eines Tonfrequenz-Impulstelegramms mit einem oder mehreren, von einem
Kennintervallgeber festgelegten Kennintervallen verglichen werden, wobei der Kennintervallgeber aus einem durch den Startimpuls anlaufenden, von der Netzfrequenz gesteuerten Taktgeber und einem an den Taktgeber angeschlossenen Taktzähler besteht, der nach Ablauf der einzelnen Kennintervalle an die ersten Eingänge zugeordneter UND-Gatter einen Bereitschaftsimpuls anlegt und wobei die zweiten Eingänge der UND-Gatter in
Abhängigkeit von einem Arbeitskontakt eines auf die Tonfrequenz abgestimmten Eingangsrelais beaufschlagbar sind,
und wobei gegebenenfalls an den Ausgängen der UND-Gatter entsprechend einem dem
Rundsteuerempfänger jeweils zugeordneten Codezeichen als bistabile Kippstufen ausgebildete Speichrherglieder mit einem weiteren, nachgeschalteten UND-Gatter angeschlossen sind, dessen Ausgang somit bei Übereinstimmung des empfangenen mit dem eingeprägten Impulsbild belegt ist.
Die Fernein- und -ausschaltung von Verbrauchern durch die Elektrizitätsversorgungsunternehmungen erfolgt in der Regel mittels tonfrequenter Impulse, die in Form von Impulstelegrammen über das Starkstromnetz übertragen und von den Verbrauchern einzeln oder in Gruppen selektiv empfangen werden. In den Empfängern wird die in den Impulstelegrammen enthaltene Serieninformation mit einer dauernd gespeicherten, für diesen
Empfänger charakteristischen Parallelinformation im Takt der einlaufenden Impulsfolge verglichen. Die dazu erforderliche Parallel-Serien-Umsetzung wird im Rhythmus der Netzfrequenz gesteuert, in der Regel mit Hilfe eines Synchronmotors, dessen rotierende Masse ein solches Trägheitsmoment besitzt, dass dessen
Schwungmoment die Rotation auch während kurzzeitiger Netzausfälle konstant zu halten vermag.
Empfänger für Tonfrequenz-Impulstelegramme, die als Taktgeneratoren für die Serien-Parallel-Umsetzung an
Stelle von Synchronmotoren elektronische Zählketten verwenden, bleiben jedoch bei einem Netzausfall sofort stehen, wobei sie nach der Wiedereinschaltung des Netzes das weitere Programm um die volle Netzausfallzeit verzögert fortsetzen, wodurch ein einwandfreier Empfang der Telegrammimpulse nicht mehr gewährleistet ist.
Es ist durch die deutsche Offenlegungsschrift 2002326 eine Einrichtung zur Übertragung von Befehlen über ein elektrisches Versorgungsnetz bekanntgeworden, bei dem die Befehle aus mehreren redundanten Signalen zusammengesetzt werden, die eine Prüfmöglichkeit ergeben, auf Grund der einfache Übertragungsfehler erkannt werden können. Bei Netzausfällen ist jedoch diese Methode nicht zielführend, weil hier dem Empfänger auch die für seine Funktion erforderliche Energie entzogen wird.
In der deutschen Offenlegungsschrift 1814992 ist weiters ein Empfänger für Rundsteueranlagen beschrieben, der einen als Sägezahngenerator ausgebildeten und durch einen Anfangsimpuls des
Impulstelegramms anlaufenden Zeitmarkengeber aufweist, der bei Netzausfällen mit seiner Eigenfrequenz weiterschwingt und die für die Erkennung des Impulstelegrammes erforderlichen Zeitabschnitte liefert. Bei
Schwankungen der elektrischen Eigenschaften der frequenzbestimmenden Bauelemente können jedoch die Kennintervalle nicht mit der erforderlichen Genauigkeit eingehalten werden.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Empfänger für Tonfrequenz-Impulstelegramme zu schaffen, der auch bei Verwendung einer elektronischen Zählkette zur Synchronisierung der Parallel-Serien-Umsetzung die Überbrückung von Netzspannungsausfällen bei Kurzschlussfortschaltungen ohne Gefährdung der Verlässlichkeit der Umsetzung gewährleistet.
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erzielt, dass zwischen dem Arbeitskontakt des Eingangsrelais und den mit diesem verschalteten Eingängen des UND-Gatters eine Impulsverlängerungsstufe eingeschaltet ist, die die empfangenen Impulse auf eine vorgegebene Zeit verlängert, die maximal den Abstand zweier Impulse, insbesondere 300 msec beträgt.
Die Impulsverlängerungsstufe wird zweckmässig aus einem RC-Kreis mit einem durch die Eingangsimpulse umladbaren Kondensator aufgebaut, an dessen Klemmen ein Transistor-Verstärker angeschlossen ist. Eine solche Schaltung lässt sich einfach mit standardisierten, billigen Bauteilen und mit ausreichender Qualität herstellen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist für die Impulsverlängerungsstufe sowie für Schaltungselemente mit von der Speisespannung abhängigem Schaltzustand ein über eine Gleichrichterschaltung gespeister Energiespeicher, beispielsweise eine Pufferbatterie oder ein Speicherkondensator vorgesehen. Dies stellt einen billigen Ersatz für sonst aufwendige Schwingschaltungen mit dem erforderlichen Energiespeichervermögen dar.
Es kann aber auch die Impulsverlängerungsstufe mit einem Impulsspeicher und einem nachgeschalteten Verzögerungsglied, insbesondere einer Verzögerungszählstufe, versehen sein, das nach Ablauf der Verzögerungszeit sich selbst und den Impulsspeicher zurücksetzt. Diese Variante ist vorzugsweise bei Verwendung von integrierten Bauteilen zu empfehlen.
Zu den kurzzeitigen Netzausfällen gehören insbesondere jene, die durch eine sogenannte Kurzschlussfortschaltung ausgelöst werden, das ist eine nach einem Kurzschluss automatisch auf die Dauer von 300 msec durchgeführte Netzabschaltung, während welcher in vielen Fällen die Ursache des Kurzschlusses unwirksam wird, so dass nach der Wiedereinschaltung des Netzes die normale Belastung wieder vorliegt.
Es ist daher in Rundsteueranlagen mit einem Stromversorgungsnetz mit vorgegebener Ausfallsdauer bei
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Kurzschlussfortschaltung und mit erfindungsgemäss ausgebildeten Empfängern besonders vorteilhaft, eine Impulsverlängerungsdauer der Impulsverlängerungsstufe vorzusehen, die gleich der Ausfallsdauer des
Stromversorgungsnetzes bei Kurzschlussfortschaltung ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Fig. l zeigt das Prinzipschaltbild eines Rundsteuerempfängers, dessen Funktion an Hand der Impulsdiagramm der Fig. 2 erläutert ist. Eine spezielle Ausführung einer Impulsverlängerungsschaltung zeigt Fig. 3.
Der in Fig. l dargestellte Rundsteuerempfänger weist folgenden Aufbau auf : Mit einer Eingangsklemme ist sowohl ein auf die Tonfrequenz der Impulstelegramme ansprechendes Relais--2--als auch ein durch die Netzfrequenz gesteuerter Taktgenerator --3-- an das Netz angeschlossen. Das Relais --2-- setzt die der Netzwechselspannung überlagerten Tonfrequenzimpulse in Gleichspannungsimpulse um. An den Ausgang des Relais-2--ist eine Impulsverlängerungsstufe --4-- angeschlossen, die alle empfangenen Impulse um
300 msec verlängert, die der Dauer des Netzausfalles bei einer Kurzschlussfortschaltung entsprechen.
An den Ausgang des Relais--2--ist eine auf den verlängerten Startimpuls, mit dem jedes Impulstelegramm eingeleitet wird, ansprechende bistabile Kippstufe--5--angeschlossen. Bei Eintreffen eines Startimpulses schaltet die Kippstufe --5-- ein an dem Ausgang des Taktgenerators-3-angeschlossenes UND-Gatter-6-durch, dem ein Taktzähler--7--nachgeschaltet ist, der eine Reihe von Ausgängen besitzt, die in der Taktfolge der vom Taktgenerator--3--erzeugten Impulse einzeln der Reihe nach ein Ausgangspotential liefern. Es sei angenommen, dass (abweichend von der Praxis) die Impulstelegramme ausser dem Startimpuls maximal fünf weitere Impulse aufweisen können und dass für einen bestimmten Befehl an den dargestellten Empfängern der zweite und der fünfte Impuls charakteristisch sind.
Demgemäss ist an den zweiten und an den fünften Ausgang des Taktzählers--7--je ein UND-Gatter--8 und 9--mit je einem Eingang angeschlossen. Mit ihren zweiten Eingängen sind die Gatter--8 und 9--an dem Ausgang der Impulsverlängerungsstufe--4-- angeschlossen und liefern demnach je ein Ausgangssignal, wenn an der zweiten bzw. fünften Stelle des Telegrammes je ein Impuls auftritt.
Über je ein bistabiles Speicherglied--10 und 11--sind die Gatter-8 und 9--an die Eingänge eines weiteren UND-Gatters--12--angeschlossen, das somit dann ein Ausgangssignal liefert, wenn die empfangene Telegramm-Impulsfolge dem dem betreffenden Empfänger und Befehl zugeordneten Codezeichen-im vorliegenden Fall je einem Impuls an zweiter und fünfter Stelle im Telegramm-entspricht. Die Rückstellung der Speicherglieder--10 und 11--erfolgt auf nicht näher dargestellte Weise nach Auswertung eines vom Gatter--12--gelieferten Ausgangssignals.
Der letzte (fünfte) Ausgang des Taktzählers-7-ist an den Rückstelleingang der bistabilen Kippstufe --5-- angeschlossen, um
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der Taktzähler --7-- in seine Ausgangslage versetzt.
Um zu verhindern, dass die spannungsabhängigen Schaltungselemente wie die Impulsverlängerungsstufe - -4--, der Taktgenerator--3--, der Taktzähler --7-- sowie die bistabilen Speicherglieder--5, 10 und 11-während des Netzspannungsausfalles ihren Zustand ändern, ist es erforderlich, für diese einen Energiespeicher vorzusehen, der während der Ausfallszeit die Speisung dieser Schaltungselemente übernimmt. Als Energiespeicher eignen sich vorzugsweise über Gleichrichterschaltungen gespeiste Pufferbatterien oder
Speicherkondensatoren.
Die Impulsverlängerungsstufe --4-- erstreckt die Dauer aller einlaufenden Telegrammimpulse, damit auch nach einem durch eine Kurzschlussfortschaltung bedingten Netzausfall noch Koinzidenzen zwischen den Telegrammimpulsen und den Ausgangsimpulsen des Taktzählers --7-- zustandekommen. Im einzelnen ist dies an Hand der Fig. 2 erläutert :
In der ersten Zeile sind die über das Netz beim Empfänger eintreffenden Impulse eines Impulstelegrammes dargestellt, wobei die für den in Fig. l gezeigten Empfänger charakteristischen Impulse mit starken Linien angezogen sind. Mit strichlierten Linien ist der Fall angedeutet, dass ein Impulstelegramm ausser dem Startimpuls noch fünf weitere Impulse aufweist.
In der zweiten Zeile sind die Ausgangsimpulse der Impulsverlängerungsstufe - dargestellt, die also den um je 300 msec verlängerten Impulsen der Zeile--l--entsprechen. Die Impulse des Taktgebers--7--, die nacheinander an den verschiedenen Ausgängen auftreten, haben normalerweise den in der dritten Zeile dargestellten Verlauf. Es ist angenommen, dass sich nach dem zweiten Zählimpuls eine Kurzschlussfortschaltung mit einem Netzausfall von 300 msec ergibt, so dass die Reihe der Zählimpulse nach dem zweiten Zählimpuls eine grössere Impulspause aufweist ; der Verlauf dieser Impulsreihe ist in der vierten Zeile dargestellt. In der fünften Zeile sind schliesslich jene Impulse dargestellt, die sich aus der Koinzidenz der Impulse der zweiten und der vierten Zeile ergeben.
Es zeigt sich, dass auch beim fünften Impuls trotz der Versetzung des entsprechenden Vergleichsimpulses eine Koinzidenz mit dem verlängerten Telegrammimpuls zustandekommt, die am Gatter--9--zur Auslösung eines Ausgangssignals führt.
Die in Fig. 3 gezeigte Schaltung der Impulsverlängerungsstufe besteht im wesentlichen aus drei in einem Widerstandsnetz angeordneten Transistoren--13, 14 und 15--sowie einem aus einem Kondensator--16- und einem Vorwiderstand-17--bestehenden Zeitglied. Alle drei Transistoren sind im Ruhezustand der Schaltung leitend. Beim Eintreffen eines Eingangsimpulses entlädt sich der Kondensator --16-- über eine im Eingangskreis befindliche Diode-18--und reduziert damit das Potential an der Basis des npn-Transistors
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--13--, der daraufhin in den Sperrzustand übergeht.
Dadurch erhöht sich das Potential der Basis des pnp-Transistors--14--, die einerseits am Kollektor des Transistors--13--und anderseits über dessen
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--19-- an--20 und 21--bestehender Spannungsteiler, an dessen Mittenanzapfung die Basis des npn-Transistors --15-- angeschlossen ist. Beim Übergang des Transistors--14--in den Sperrzustand reduziert sich das
Potential der Basis des Transistors worauf auch dieser sperrt. Dadurch erhöht sich das Potential der
Ausgangsklemme--22--.
Dieser Schaltzustand stellt sich mit der Entladung des Kondensators--16--zu
Beginn des Eingangsimpulses ein und dauert vom Ende des Eingangsimpulses, mit dem sich der Kondensator --16-- wieder aufzuladen beginnt, solange an, bis der Kondensator--16--seine volle Ladung wieder erreicht hat. Diese Zeit lässt sich durch entsprechende Bemessung des Widerstandes--17--auf die oben erwähnte Dauer von 300 msec einstellen. Um diese Zeit wird jeder Eingangsimpuls verlängert, unabhängig von seiner Länge.
An Stelle der beschriebenen Verlängerung der Impulse um die Dauer der Kurzschlussfortschaltung kann auch eine Verlängerung derselben auf einen vorgegebenen Wert vorgesehen werden. In diesem Fall wird jeder
Impuls, der eine gewisse Mindestlänge überschreitet und damit als auszuwertender Impuls erkannt wird, auf eine solche Länge erstreckt, die der um ein Ansprechintervall vermehrten Ausfallsdauer des Netzes bei einer
Kurzschlussfortschaltung entspricht. Dies wird erzielt mittels einer Impulsverlängerungsstufe, die einen Impulsspeicher enthält, der nach Beaufschlagung durch jeden als auszuwertend erkannten Impuls ein
Verzögerungsglied, beispielsweise eine Verzögerungszählstufe, einschaltet, die während der eingestellten Verlängerungszeit eine Impuls-Ausgangsspannung liefert und nach deren Ablauf sich selbst und den Impulsspeicher in den Ruhezustand versetzt.
Die Verzögerungszeit ist so bemessen, dass die Dauer des verlängerten Impulses die Ausfallsdauer der Netzspannung bei Kurzschlussfortschaltung um ein gewisses Ansprechintervall übertrifft, um die Speicherglieder-10, 11-- oder ein Schaltelement (z. B. Relais) ansteuern zu können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Empfänger für tonfrequente Netzüberlagerungsfemsteueranlagen (Rundsteuerempfänger), in welchem ein oder mehr Intervalle zwischen einem Startimpuls und einem oder mehreren Impulsen eines Tonfrequenz-Impulstelegrammes mit einem oder mehreren, von einem Kennintervallgeber festgelegten Kennintervallen verglichen werden, wobei der Kennintervallgeber aus einem durch den Startimpuls anlaufenden, von der Netzfrequenz gesteuerten Taktgeber und einem an den Taktgeber angeschlossenen Taktzähler besteht, der nach Ablauf der einzelnen Kennintervalle an die ersten Eingänge zugeordneter UND-Gatter einen Bereitschaftsimpuls anlegt und wobei die zweiten Eingänge der UND-Gatter in Abhängigkeit von einem Arbeitskontakt eines auf die Tonfrequenz abgestimmten Eingangsrelais beaufschlagbar sind,
und wobei gegebenenfalls an den Ausgängen der UND-Gatter entsprechend einem dem Rundsteuerempfänger jeweils zugeordneten Codezeichen als bistabile Kippstufen ausgebildete Speicherglieder mit einem weiteren, nachgeschalteten UND-Gatter angeschlossen sind, dessen Ausgang somit bei Übereinstimmung des empfangenen
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Arbeitskontakt des Eingangsrelais und den mit diesem verschalteten Eingängen der UND-Gatter eine Impulsverlängerungsstufe eingeschaltet ist, die die empfangenen Impulse auf eine vorgegebene Zeit verlängert, die maximal den Abstand zweier Impulse, insbesondere 300 msec, beträgt.
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