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Empfangseinrichtung für nach dem Impulsintervallverfahren arbeitende Fernsteuerungsanlagen, insbesondere für Zentralsteuerungsanlagen in Netzen zur Verteilung elektrischer Energie Es sind bereits Empfangseinrichtungen für nach dem Impulsintervallverfahren arbeitende Fernsteuerungsanlagen bekannt, in denen die dem Starkstromnetz überlagerten tonfrequenten Steuerimpulse vorerst mit Hilfe von elektrischen Filtern vom Starkstrom getrennt werden, worauf diese tonfrequenten Steuerimpulse gleichgerichtet und während verhältnismässig langer Zeit in einen Speicherkondensator hineingeladen werden.
Eine Entladung dieses Spei- cherkondensators in verhältnismässig kurzer Zeit, dafür aber mit grösserer Leistung, zum Zwecke der Betätigung eines Relais, erfolgt entweder nach vorbestimmter Zeit, oder nachdem die im Speicherkondensator aufgespeicherte Steuerenergie einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Diese Empfangseinrichtungen haben sich in der Praxis sehr bewährt, da sie einerseits das Arbeiten mit verhältnismässig kleinen Steuerleistungen auf der Sendeseite gestatten, wobei auf der Empfängerseite zur Relaisbetätigung infolge der mit dem Speicherverfahren erzielten Leistungsverstärkung trotzdem eine verhältnismässig grosse Leistung zur Verfügung steht.
Anderseits liegt die sehr grosse Steuerenergie der verhältnismässig langen Steuerimpulse trotz kleiner Sendeleistung wesentlich über dem Energieinhalt von Störimpulsen, die in allen Starkstromnetzen bei Stossbeanspruchungen dieser Netze auftreten (vergleiche auch schweizerische Patentschrift Nr. 325984).
Die Praxis hat auch gezeigt, dass in gewissen Fällen, besonders in geographisch sehr ausgedehnten Starkstromnetzen, zur Realisierung guter Ausbreitungseigenschaften der Steuerimpulse extrem tiefe Steuerfrequenzen (beispielsweise 175 Hz) vorteilhaft sein können. Für diese tiefen Steuerfrequenzen erfordert nun der Bau eines genügend selektiven. elektrischen Filters einen sehr grossen materiellen Aufwand, besonders auch deshalb, weil das Filter selbst die der Steuerfrequenz von 175 Hz sehr benachbarten Netzoberwellen von 150 und 200 Hz vom zu betätigenden Relais fernhalten muss.
Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile und besteht darin, dass die Steuerimpulse ein elektromechanisches Filter beeinflussen, wobei die durch die Steuerimpulse erregten mechanischen Schwingungen eines Teils dieses Filters zum Spannen einer Speicherfeder benützt werden, welche Feder nach Erreichen eines bestimmten Energieinhaltes eine mechanische Verriegelungsvorrichtung entriegelt, und dass mit dieser Verriegelungsvorrichtung sämtliche zur Fernbetätigung der Schalter notwendigen Vorrichtungen gesteuert werden.
Zur Erzielung einer gewissen Bandbreite und möglichst steiler Flanken- in der Selektivitätskurve ist es vorteilhaft, das elektromechanische Filter als Bandfilter auszubilden.
Ferner ist es vorteilhaft, in - den Mechanismus zum Spannen der Speicherfeder eine nichtstarre Kupplung einzubauen, die ein Entspannen der Speicherfeder erlaubt, wenn die Speicherfeder durch kurzzeitige, vom Netz herkommende Störimpulse aufgeladen worden ist.
In den beiliegenden Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Empfangseinrichtung dargestellt.
Fig. 1 zeigt ein Impuls-Zeit-Diagramm der Steuerimpulse.
Fig. 2 zeigt das elektrische Schaltschema sowie einen Teil des mechanischen Teils der Empfangseinrichtung.
Fig. 2a zeigt ein konstruktives Detail der Fig. 2 in Draufsicht.
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Fig. 3 zeigt ein Klinkenwerk der Empfangseinrichtung in Stirnansicht.
Fig. 4 zeigt dasselbe Klinkenwerk in Seitenansicht.
Fig. 5 zeigt eine erste beispielsweise Fliehkraftkupplung der Empfangseinrichtung in Seitenansicht und Fig. 6 dieselbe Fliehkraftkupplung in Stirnansicht Fig. 7 stellt eine weitere beispielsweise Fliehkraftkupplung bei Stillstand im Schnitt, Fig. 8 dieselbe Fliehkraftkupplung bei Rotation, ebenfalls im Schnitt, und Fig. 9 dieselbe Fliehkraftkupplung entsprechend Fig. 7, von der Stirnseite her gesehen, dar.
Fig. 10, 12 und 14 zeigen ein mechanisches Detail der Empfangseinrichtung bei verschiedenen Betriebszuständen.
Fig. 11, 13 und 15 zeigen die Einwirkung des mechanischen Details der Fig. 10, 12 und 14 auf ein weiteres bewegliches Teil der Empfangseinrichtung.
Fig. 16 zeigt perspektivisch und teilweise geschnitten den mechanischen Hauptteil der Empfangseinrichtung.
Fig. 17 zeigt ebenfalls perspektivisch einen fernzubetätigenden Hauptschalter in der Null - Stellung.
Fig. 18 zeigt perspektivisch und teilweise geschnitten einen fernzubetätigenden Hauptschalter in der Ein -Stellung.
Fig. 19 zeigt endlich eine typische Selektivitäts- kurve von erfindungsgemässen Empfängern.
Die Empfangsvorrichtung, kurz Empfänger genannt, arbeitet mit dem Starkstromnetz überlagerten tonfrequenten Steuerimpulsen, wobei die Unterscheidung von beispielsweise 22 voneinander unabhängigen Doppelbefehlen (1 Doppelbefehl = Einschaltung + Ausschaltung) mit Hilfe des nachfolgend beschriebenen Impulsintervallverfahrens erfolgt: Bei jeder Befehlsänderung wird eine ganze Impulsserie von der Sendeanlage ins Starkstromnetz gegeben. Fig. 1 zeigt als Impuls-Zeit-Diagramm den prinzipiellen Aufbau einer solchen Impulsserie. Dabei ist der erste Impuls 100, der sogenannte Startimpuls, bei jeder Impulsserie unentbehrlich.
Er hat die Aufgabe, in allen Empfangsapparaten des betreffenden Netzes einen normalerweise ruhenden Synchronmotor einzuschalten, womit in jedem Empfänger ein von diesem Synchronmotor angetriebenes Zeitwerk in Bewegung gesetzt wird. Da Sender und Empfänger in einer Zentralsteuerungsanlage immer an ein und demselben Starkstromnetz angeschlossen sind, ergibt sich für beide Teile Frequenzgleichheit und damit in jedem Fall genau synchroner Lauf zwischen der ebenfalls von einem Synchronmotor angetriebenen Gebereinrichtung des Senders und den Zeitwerken der Empfänger.
Durch Aufteilung der Zeit nach Beendigung des, Startimpulses 100 bis zum Ende der ganzen Impulsserie in beispielsweise 22 gleich lange Zeitabschnitte kann also jedem der 22 vorgesehenen Doppelbefehle ein bestimmter Zeitabschnitt 1, 2, 3 usw. bis 22 zugeordnet werden (vergleiche Fig. l: Impuls-Zeit- Diagramm).
Dabei ist die Sendeanlage so beschaffen, dass in den den einzelnen Befehlen zugeordneten Zeitabschnitten jeweils ein aktiver Impuls, beispielsweise 102, 108, 109, 112, 116, 117 und 122 gesendet wird, wenn der betreffende Schalter in allen angeschlossenen Empfängern in die Stellung Ein gebracht oder in der Stellung Ein belassen werden soll. Soll hingegen in den Empfängern der betreffende Schalter in die Stellung Aus gebracht oder in der Stellung Aus belassen werden, so gibt der Sender während des betreffenden, diesem Befehl zugeordneten Zeitabschnittes keinen Impuls (sogenannte Impulslücke).
Das in Fig. 1 dargestellte Impuls-Zeit-Diagramm bewirkt also beispielsweise, dass in allen Empfängern die Schalter mit den Befehlsnummern 2, 8, 9, 12, 16, 17 und 22 eingeschaltet oder in der Stellung Ein belassen werden. Umgekehrt werden die Schalter mit den Befehlsnummern 1, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 13, 14, 15, 18, 19, 20 und 21 ausgeschaltet oder in der Stellung Aus belassen.
Im folgenden soll nun im Detail gezeigt werden, wie die Empfänger arbeiten und wie sie die beschriebenen Steuerimpulsserien verwerten: Fig. 2 zeigt zu diesem Zweck das elektrische Schema der Steuerstromkreise und einen Teil des Steuermechanismus des Empfängers.
Der 50periodige Starkstrom sowie die diesem überlagerten tonfrequenten Steuerimpulse werden dem Empfänger über die Klemmen 201 und 202 zugeführt. Das zweikreisige elektromagnetische Bandfilter, bestehend aus dem Kondensator 203, dem elektromechanischen Wandler 204 mit der Erregerspule 205 und dem Anker 206 sowie mit den beiden Schwingzungen 208 und 209 hat die Aufgabe, die tonfrequenten Steuerimpulse vom 50- periodigen Starkstrom und seinen Oberwellen zu trennen. Zur Unterstützung dieser Aufgabe sind der Kondensator 203 und die Erregerspule in bezug auf die Steuerfrequenz auch elektrisch auf Resonanz abgestimmt. Am Empfänger eintreffende Steuerimpulse bringen den Anker 206 elektromagnetisch zum Schwingen.
Diese Schwingungen werden über die Stange 207 auf die erste Schwingzunge 208 übertragen, welche Schwingzunge mechanisch auf die Steuerfrequenz abgestimmt ist und deshalb bei einer Anregung mit der Steuerfrequenz mit verhältnismässig grosser Amplitude entsprechend den eingezeichneten Pfeilen zu schwingen beginnt. Über die V-förmige Kopplungsfeder 210 werden die Schwingungen auf die zweite Schwingfeder 209 übertragen, welche Schwingfeder ebenfalls mechanisch auf die Steuerfrequenz abgestimmt ist. Mit Hilfe der beiden Klinken 211 und 211', deren Lagerungen auf einer in Fig. 2 nicht gezeichneten Verlängerung der Schwingfeder 209 sitzen, wird die Schwingbewegung
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über das Klinkenrad 212 in eine Drehbewegung der Achse 213 verwandelt.
Eine detaillierte Beschreibung dieser Bewegungsumwandlung erfolgt später an Hand der Fig. 3 und 4. Von der Welle 213 wird die Drehbewegung über eine nichtstarre Kupplung 214 auf die Welle 215 übertragen. Zweck und Wirkungsweise dieser Kupplung 214 werden später an Hand der Fig. 5 bis 9 detailliert beschrieben. Auf der Welle 215 sitzen ein Schwungrad 216 und ein Zahnrad 217. Das letztere überträgt die Drehbewegung auf das Zahnrad 301. Auf diesem sind zwei Bolzen 302 und 303 starr befestigt. Hat sich das Zahnrad 301 aus seiner Ruhelage (in der es in Fig. 2 dargestellt ist) unter dem Einfluss eines Steuerimpulses um etwa 170' im Sinne des eingezeichneten Pfeils a gedreht, so stösst der Bolzen 302 am Nocken 304 einer Scheibe 305 an.
Diese Scheibe 305 sowie das Zahnrad 301 sind jedes für sich und unabhängig voneinander drehbar auf der festen Welle 306 gelagert. Die Scheibe 305 beginnt sich also erst mit dem Zahnrad 301 zu drehen, wenn der Bolzen 302 am Nocken 304 anstösst. Mit der Scheibe 305 dreht sich aber auch der Bolzen 307, durch welche Bewegung die Speicherfeder 308 sukzessive gespannt wird. Das heisst, die von der Sendeanlage durch einen Steuerimpuls zum Empfänger übertragene Steuerenergie wird vorerst als mechanische Energie in die Speicherfeder 308 hineingeladen und in derselben aufgespeichert. Nachdem die Scheibe 305 mit dem Bolzen 307 um 180'' gedreht worden ist, enthält die gespannte Speicherfeder 308 ein Maximum an Steuerenergie.
Zugleich hat aber der Bolzen 307 einen Kippunkt erreicht, so dass die gespannte Speicherfeder 308 den Bolzen 307 von diesem Kippunkt aus mit der Scheibe 305 schlagartig um 180' weiterreisst. Während dieser Bewegung schlägt der Bolzen 307 auf den im Querschnitt (Fig. 2a) P-förmigen Verriege- lungsbügel 309, 309', welcher auf der Achse 310 schwenkbar gelagert ist. (In Fig.2a ist dieser Teil des Empfängermechanismus in der Ruhelage und in der Ansicht von A dargestellt.) Der Verriegelungs- bügel 309, 309' weicht in Richtung des Pfeils b entgegen der Kraft der Druckfeder 311 aus und gibt so den Verriegelungsstift 231 frei.
Damit bewegt sich unter dem Einfluss der Druckfeder 219 der schwenkbar gelagerte Steuerrechen 218 in Richtung der eingezeichneten Pfeile c in die in den Fig. 10 und 11 eingezeichnete Lage. Mit dem Steuerrechen 218 bewegt sich das Isolierplättchen 220 in Richtung des eingezeichneten Pfeils d, wobei ihm die Kontaktfedern 211 und 222 unter dem Einfluss eigener Federkraft folgen. Dadurch wird in erster Linie über den nunmehr geschlossenen Startkontakt 222, 223 der Synchronmotor 225 an die 50periodige Netzspannung gelegt. Der Synchronmotor 225 beginnt sich zu drehen und treibt über ein zeichnerisch nur angedeutetes Untersetzungs- getriebe 226 die Trommel 227 aus Bakellt in Richtung des Pfeils e an.
Durch den sich nach der Relaisbetätigung ebenfalls schliessenden Sucherkontakt 221, 223 wird die Erregerspule 205 durch den niederohmigen Widerstand 312 geshuntet, so dass ein eventueller Rest des Steuerimpulses den elektromechanischen Wandler nicht mehr erregen und damit auch die Speicherfeder 308 nicht fälschlicherweise ein zweites Mal aufladen kann. Das Drehen der Trommel 227 bewirkt nun ein Auflaufen der Nase 229 auf den ersten Nocken 401 der Trommel 227. Dabei bleiben sowohl der Sucherkontakt 221, 223 als auch der Startkontakt 222, 223 geschlossen, selbst dann, wenn etwas später auch die Nase 230 des Steuerrechens 218 ebenfalls auf den Nocken 401 aufläuft.
Dieses Auflaufen hat hingegen zur Folge, dass die Kante 313 des Verriege- lungsbügels 309' wieder unter die Andrehung des zylindrischen Verriegelungsstiftes 231 des Steuerrechens 218 eingreifen kann. Noch etwas später fällt die Nase 229 der Kontaktfeder 223 über die erste Nocke 401 ab. Damit wird der Sucherkontakt 221, 223 geöffnet und die Shuntung der Erregerspule 205 aufgehoben. Zeitlich geschieht dies in demjenigen Zeitintervall, das im Impuls-Zeit- Diagramm dem Befehl Nr. 1 zugeordnet ist.
Gibt der Sender nun während dieses Zeitintervalles einen aktiven Impuls, also einen Einschaltbefehl für die Schalter mit Befehlsnummer 1, so wird die Speicherfeder 308 durch diesen Impuls wieder gespannt. Nach Überschreiten des Kippunktes schnellt die Speicherfeder 308 in ihre Ruhelage zurück, wobei der Bolzen 307 wiederum den Verriegelungsbügel 309, 309' in Richtung des Pfeils b (Fig. 2a) wegstösst und so die Verriegelung mit dem Verriege- lungsbolzen 231 löst. Der Steuerrechen 218 kann sich trotzdem noch nicht in Richtung der eingezeichneten Pfeile C bewegen, da seine Nase 230 noch auf dem ersten Nocken 401 der Trommel 227 aufsteht (siehe Fig. 13).
Hingegen hat sich beim Wegstossen des Verrie- gelungsbügels 309, 309' der auf dem Verriegelungs- bolzen 231 verschiebbare Ring 314 unter dem Einfluss der Druckfeder 315 unter den geraden Teil 309' des Verriegelungsbügels 309 schieben können (vergleiche die Fig. 14 und 15). Dies hat zur Folge, dass die durchgeführte Entriegelung des Verriege- lungsbolzens 231 vorläufig nicht rückgängig gemacht werden kann, weil der Verriegelungsbügel 309' am Ring 314 ansteht und weil der Aussendurchmesser des Ringes 314 grösser ist als der Durchmesser des Verriegelungsbolzens 231.
Sobald nun durch das Weiterdrehen der Trommel 227 die Nase 230 des Steuerrechens 218 ebenfalls freigegeben wird, dreht sich der Steuerrechen 218 in Richtung der eingezeichneten Pfeile c bis in die in Fig. 11 eingezeichnete Lage. Hat der Sender hingegen während des Impulsintervalles 1 keinen aktiven Impuls gegeben, so konnte die Speicherfeder 308 während der Öffnungszeit des Sucherkontaktes 221, 223 nicht gespannt werden.
Damit konnte auch der Steuerrechen 218 nicht entriegelt werden.
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Derselbe kann sich deshalb beim Abfallen über den Nocken 401 nur so weit zurückdrehen, bis sein Ver- riegelungsstift 231 an der Kante 313 des Verriege- lungsbügels 309 ansteht (Lage wie in Fig. 2 und 2a eingezeichnet).
Das weitere, rein mechanische Funktionieren des Empfängers, das heisst die eigentliche Betätigung der zu steuernden Hauptschalter, sei später, anhand der perspektivischen Fig. 16, 17 und 18 erklärt.
Vorläufig sei nur festgehalten, dass der Steuerrechen 218 beim Eintreffen eines aktiven Betätigungsimpulses nach dem Abfallen seiner Nase 230 über den Nocken 401 sich bis in die in Fig. 11 gezeichnete Stellung drehen kann, und dass er anderseits bei einer Impulslücke durch den Verriege- lungsbügel 309, 309 verriegelt bleibt, so dass er sich nur bis zur in Fig. 2 gezeichneten Stellung zurückdrehen kann.
Die Trommel 227 dreht sich natürlich weiter, wodurch die Nasen 229 und 230 im nächsten Zeitabschnitt auf den Nocken 402 auflaufen und wieder abfallen.
Dabei wiederholt sich das für den Nocken 401 beschriebene Spiel, mit dem einzigen Unterschied, dass sich diesmal der Sucherkontakt 221, 223 in demjenigen Zeitintervall öffnet, das im Impuls-Zeit- Diagramm dem Befehl Nr. 2 zugeordnet ist. Es wird also diesmal der Befehl Nr. 2 empfangen. Im weiteren zeitlichen Ablauf wiederholt sich das Spiel weitere 20mal für die Nocken 403, 404 bis 422 und die zugeordneten Befehle Nr. 3, 4 bis 22. Nachher hat die Trommel 227 eine Umdrehung von 3603 vollendet und die Nase 229 der Kontaktfeder 223 fällt in die extra tiefe Nullstellungslücke 232. Damit wird nicht nur der Sucherkontakt 221, 223, sondern auch der Startkontakt 222, 223 geöffnet.
Der Synchronmotor 225 wird spannungslos und lässt die Trommel 227 in ihrer Ruhestellung stehen. Gleichzeitig schliesst sich der Hilfskontakt 223-224, wodurch die Erregerspule 205 durch den hoch- ohmigen Widerstand 316 geshuntet -vvird. Damit wird erreicht, dass der Empfänger zum Starten eine etwas höhere tonfrequente Steuerspannung benötigt als für die eigentliche Schalterbetätigung; was seinerseits gewährleistet, dass ein gestarteter Empfänger sicher auch auf die nachfolgenden Befehlsimpulse anspricht. Der ganze oben beschriebene Ablauf wiederholt sich beim Eintreffen des Startimpulses 100 der nächsten Befehlsserie.
Anhand von Fig. 16 soll nun der mechanische Aufbau und die mechanische Wirkungsweise des Empfängers näher erläutert werden: Man erkennt in Fig. 16 sofort die Trommel 227 mit ihren Nocken 401, 402, 403 usw. sowie die Kontaktfedern 221, 222, 223 und 224. Rechts von den Kontaktfedern befindet sich einer (243) von beispielsweise drei fernzubetätigenden Hauptschaltern 241, 242 und 243. Die beiden genau gleichen Hauptschalter 241 und 242 könnten unmittelbar links vom eingezeichneten Hauptschalter 243 in den Empfänger eingebaut werden. Sie sind der besseren Übersichtlichkeit halber in Fig. 16 nicht eingezeichnet.
Selbstverständlich kann jedem Schalter eine beliebige Befehlsnummer zwischen 1 und 22 zugeordnet werden.
Oberhalb der Schalter 241, 242 und 243 sind auf der Trommel 227 drei Selektorringe 251, 252 und 253 angebracht, die jeweils dem entsprechenden Schalter 241, 242 oder 243 zugeordnet sind. Mit Hilfe dieser Selektorringe, die sich von Hand auf der Trommel 227 tangential verdrehen lassen, können die einzelnen Schalter auf die gewünschten Befehlsnummern eingestellt werden. Hierzu sind die Selektorringe 251, 252 und 253 mit je einer ringförmigen Bronzefeder 261, 262 und 263 ausgerüstet, die nur auf der einen Seite mit je zwei Nieten 254 an den eigentlichen Selektorringen befestigt sind.
Zwischen diesen Nieten sind die Bronzefedern 261, 262 und 263 als Rasterfedern 255 usw. ausgebildet, mit deren Hilfe die kompletten Selektor- ringe in einer der Nuten 501, 502 bis 522 eingerastet werden können. Die jeweilige Stellung der Selektorringe ist an den auf ihnen aufgeprägten Ziffern 1, 2 bis 22 leicht erkennbar, da als Bezugsmarke die Nute 515 der Trommel 22,7 weiss oder farbig ausgelegt ist. Die auf den einzelnen Selektor- ringen unmittelbar über der markierten Nute erscheinende Ziffer zeigt dabei an, welcher Befehlsnummer der zugehörige Hauptschalter zugeordnet ist.
Eine eventuell gewünschte Änderung dieser Befehlsnummer lässt sich auf einfachste Weise durch blosses Verdrehen der Selektorringe von Hand bewerkstelligen (in Richtung des eingezeichneten Pfeils Die Bronzefedern 261, 262 und 263 besitzen auf der ihren Rasterfedern 255 gegenüberliegenden Seite je einen Schaltstift 271, 272 und 273.
Da die Bronzefedern 261, 262 und 263 mechanisch vorgespannt sind, liegen die genannten. Schaltstifte 271, 272 und 273 normalerweise seitlich hart an ihren Selektorringen an. Die Schaltstifte 271, 272 und 273 lassen sich aber durch äussere Kräfte in Richtung der Trommelachse 256 nach rechts auslenken. Eine solche Auslenkung kann nun durch die Nase 281, 282 resp. 283 des Steuerrechens 218 erfolgen. Befindet sich der letztere in seiner verriegelten Lage (wie in Fig. 2 gezeichnet), so passieren die Schaltstifte 271, 272 und 273 unterhalb den Nasen 281, 282 und 283 des Steuerrechens 218.
Die Schaltstifte 271, 272 und 273 werden in diesem Falle nicht ausgelenkt und passieren so den ihnen zugeordneten Hauptschalter 241, 242 und 243 links seiner Trennwand 257. Ist anderseits der Steuerrechen 218, wie früher beschrieben, durch einen eintreffenden aktiven Steuerimpuls durch das Spannen und Entspannen der Speicherfeder entriegelt worden und damit in die - in
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Fig. 11 eingezeichnete - Lage gelangt, so stösst der zu dieser Zeit den Steuerrechen 218 passierende Schaltstift 271, 272 oder 273 an der entsprechenden Nase 281, 282 oder 283 des Steuerrechens 218 an. Der Schaltstift 271, 272 oder 273 wird dadurch nach rechts ausgelenkt, so dass er den ihm zugeordneten Hauptschalter 241, 242 oder 243 nur rechts seiner Trennwand 257 passieren kann.
Durch das Einstellen (von Hand) der Selektor- ringe 251, 252 und 253 auf bestimmte Nummern wurden die Schaltstifte 271, 272 und 273 relativ zur Trommel 227 in folgende, genau definierte Lage gebracht: Wenn nach Eintreffen eines Startimpulses 100 sich die Trommel 227 - angetrieben durch den Synchronmotor 225 - zu drehen beginnt, so gelangen die Schaltstifte 271, 272 und 273 gerade in dem Moment unmittelbar vor den Steuerrechen 218, in welchem sich der Sucherkontakt 221, 223 zur Aufnahme desjenigen Steuerimpulses schliesst, dessen Ordnungsnummer mit der auf dem Selektor- ring 251, 252 und 253 eingestellten Ziffer übereinstimmt. Selbstverständlich kann dabei jeder Se- lektorring auf eine andere Befehlsnummer eingestellt sein.
Es sei nun folgendes rekapituliert: Erstens: Sollen die Hauptschalter 241, 242 und 243 mit bestimmten Befehlsnummern eingeschaltet werden, oder in der Stellung Ein belassen werden, so gibt der Sender während den diesen Befehlen zugeordneten Zeitintervallen einen aktiven Impuls. Der durch den Startimpuls 100 in Bewegung gesetzte Empfänger nimmt diese Impulse in seiner Speichereinrichtung auf und gibt sie durch Schliessen des Sucherkontaktes 221, 223 gerade in demjenigen Moment an die Speicherfeder 308 ab, in welchem die diesem Hauptschalter 241, 242 oder 243 zugeordneten Schaltstifte 271, 272 oder 273 sich unmittelbar vor dem Steuerrechen 218 befinden. Die Speicherfeder 308 entspannt sich schlagartig und gibt den Steuerrechen 218 frei, so dass sich der letztere bis in die in Fig. 11 gezeichnete Lage drehen kann.
Die Schaltstifte 271, 272 und 273 stossen infolgedessen an den ihnen zugeordneten Nasen 281, 282 und 283 des Steuerrechens 218 an und werden dadurch nach rechts ausgelenkt, so dass sie die ihnen zugeordneten Hauptschalter 241, 242 und 243 rechts von deren Trennwänden 257 passieren müssen. Es wird später eingehend gezeigt werden, dass dieses Passieren rechts der Trennwand 257 eine Einschaltoperation zur Folge hat. Sollten sich die Hauptschalter 241, 242 und 243 schon in der Ein -Stellung befinden, so werden sie in der Ein:>-Stellung belassen.
Zweitens: Sollen anderseits die Hauptschalter 241, 242 oder 243 mit bestimmten Befehlsnummern ausgeschaltet werden, oder in der Stellung Aus belassen werden, so gibt der Sender während den diesen Befehlen zugeordneten Zeitintervallen keinen Impuls (Impulslücke). Die Speicherfeder 308 des Empfängers kann also nicht gespannt werden; die Verriegelung des Steuerrechens 218 wird also nicht gelöst. Der Steuerrechen 218 kann sich deshalb nur bis zur Verriegelungsstelle am Verriegelungsbügel 309' drehen (das heisst bis zu der in Fig. 2 gezeichneten Stellung). Infolgedessen passieren die Schaltstifte 271, 272 und 273 unterhalb den ihnen zugeordneten Nasen 281, 282 oder 283 des Steuerrechens 218.
Die Schaltstifte 271, 272 oder 273 werden also nicht nach rechts ausgelenkt. Sie passieren die ihnen zugeordneten Hauptschalter 241, 242 oder 243 links von deren Trennwänden 257. Wie später gezeigt wird, hat dies eine Ausschaltung oder ein Belassen in der Aus -Stellung der Hauptschalter 241, 242 oder 243 zur Folge.
Selbstverständlich kann mit einer einzigen Impulsserie auch ein Teil der Hauptschalter 241, 242 und 243 ein und desselben Empfängers eingeschaltet und der andere Teil der Hauptschalter ausgeschaltet werden.
Anhand der Fig. 17 und 18 soll nun erläutert werden, wie die Betätigung der eigentlichen Hauptschalter 241, 242 und 243 erfolgt: Der in Fig. 17 perspektivisch dargestellte Schalter befindet sich in der Aus - oder 0 -Stellung. Er weist zwei feststehende Kontakte 244 und 245 aus silberplattiertem Material auf, die in ein Bakelitgehäuse 247 eingelegt sind. Dazwischen befindet sich der bewegliche Kontakt 246, dessen in zwei Stellungen kippbarer Arm 248 in einer Schneide 249 der Kontaktabnahme 240 schwenkbar gelagert ist. Das Umlegen des kippbaren Armes 248 erfolgt durch den kurzen Arm 264 des Betätigungshebels 265 über die omegaförmige Kippfeder 266.
Dabei kann der Antrieb des Betätigungshebels 265 entweder von Hand oder ferngesteuert durch die Schaltstifte 271, 272 oder 273 erfolgen. Bei den Schaltungen von Hand kann der Betätigungshebel 265 an seinem Arm 267 leicht gefasst und umgelegt werden. Zusammen mit einer in Fig. 16 nicht eingezeichneten Abdeckplatte dient der Arm 267 zugleich als leicht erkennbarer Stellungsanzeiger für die einzelnen Hauptschalter 241, 242 oder 243.
Bei ferngesteuerter Betätigung passiert einer der Schaltstifte 271, 272 oder 273 gemäss der vorgenommenen Rekapitulation bei einer Ein,>-Schaltoperation den Hauptschalter bekanntlich rechts von dessen Trennwand 257. (Die Blickrichtung ist in den Fig. 17 und 18 durch einen Pfeil 13 angedeutet). Der Schaltstift erfasst dabei den Hilfshebel 268, der um eine Achse 269 drehbar gelagert ist und mit seiner Verlängerung 270 (Fig. 18) über den am Betätigungshebel 265 befestigten Zapfen 274 mit dem Betätigungshebel 265 gekuppelt ist.
Der Schaltstift 271, 272 oder 273 drückt den Eilfssehalthebel 268 nach unten und damit über die genannte Kupplung den eigentlichen Betätigungshebel 265 nach oben in die in Fig. 18 eingezeichnete Ein-Stellung.
Es sei ganz speziell darauf aufmerksam gemacht, dass bei eventuell am Empfänger eintreffenden wei-
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teren Ein -Befehlen für einen Hauptschalter 241, 242 oder 243, der sich schon in der Ein -Stellung befindet, der Schaltstift 271, 272 oder 273 den Hauptschalter 241, 242 oder 243 wiederum rechts der Trennwand 257 passiert. Dabei kann er keinerlei Schaltoperationen ausführen, so dass der Schalter in der Ein -Stellung verbleibt.
Bei ferngesteuerten Ausschaltungen passiert einer der Schaltstifte 271, 272 oder 273 den ihm zugeordneten Hauptschalter 241, 242 oder 243 bekanntlich links der Trennwand 257. Der Schaltstift erfasst dabei den Arm 284 und drückt ihn nach unten, so dass der Hauptschalter in die Aus -Stellung zurückkippt.
Selbstverständlich passiert der Schaltstift seinen Hauptschalter bei einem Aus -Befehl ebenfalls ohne irgendetwas zu ändern, wenn sich der Schalter bereits in der Aus -Stellung befindet.
Da die Hauptschalter 241, 242 und 243 als Umschalter ausgebildet sind, ist es natürlich ohne weiteres auch möglich, einen fernzusteuernden Verbraucher oder ein fernzusteuerndes Gerät so an seinen Hauptschalter anzuschliessen, dass einem aktiven Impuls eine Ausschaltung und einer Impulslücke eine Einschaltung zugeordnet ist.
Im folgenden soll nun an Hand der Fig. 3 und 4 noch die Einrichtung zur Übertragung der Schwingungen der Schwingfeder 209 auf das Klinkenrad 212 und die Welle 213 im Detail beschrieben werden.
Die Schwingfeder 209 trägt an ihrem Ende zwei Klinken 211 und 2l1', die beispielsweise in je einer Passschraube 321 und 321' schwenkbar gelagert sind. Je eine Feder 320 und 320' sorgt dafür, dass die Klinken 211 und 211' mit leichtem Druck gegen das Zentrum des Klinkenrades 212 gedrückt werden. Schwingt nun die Schwingfeder 209 unter dem Einfluss eines Steuerimpulses entsprechend den in Fig. 3 eingezeichneten Pfeilen h und h', so wird das Klinkenrad 212 bei in Richtung des Pfeils h erfolgenden Ausschlägen der Schwingfeder 209 von der Klinke 211 angetrieben. Erfolgt der Ausschlag in Richtung des Pfeils h', so treibt die Klinke 211' das Klinkenrad 212 an. Das letztere dreht sich also samt seiner Welle 213 unter dem Einfluss von Steuerimpulsen in Richtung des Pfeils i.
Selbstverständlich sind aber auch Störimpulse - die in vielen Starkstromnetzen auftreten können - in der Lage, das Klinkenrad 212 anzutreiben. Diese Störimpulse dürfen aber nicht zu einer Ent- riegelung des Steuerrechens 218 führen, weil dies eine Fehlschaltung zur Folge hätte.
Um solche Fehlschaltungen zu vermeiden, ist in den Empfangsapparaten die nichtstarre Kupplung 214 eingebaut, die in zwei Varianten an Hand der Fig. 5 und 6 und 7 bis 9 näher beschrieben sei. Diese nichtstarre Kupplung 214 beruht darauf, dass die Drehzahl der Welle 213, wie nachstehend ausgeführt, von der Amplitude der Schwingfeder 209 abhängig ist. Trifft beispielsweise ein verhältnismässig schwacher, aber lang andauernder Störimpuls auf den Empfänger, so beschreibt die Schwingfeder 209 und mit ihr die Klinken 211 und 211' eine Schwingung kleiner Amplitude. Solange die Schwingungsamplitude der genannten Klinken kleiner als die halbe Zahnteilung des Klinkenrades 212 bleibt, gleiten die Klinken auf den schrägen Flanken der Zähne des Klinkenrades 212 hin und her, ohne dasselbe vorerst in Drehung zu versetzen.
Sobald die Amplitude der Schwing- feiler 209 so gross wird wie die Zahnteilung des Klinkenrades 212, wird dasselbe von den Klinken 211 und 211' bei jeder vollen Periode um eine ganze Zahnteilung weitergedreht, so dass das Klinkenrad 212 eine Drehzahl n1 erhält von
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wobei f = Frequenz der Steuerimpulse, z = Zähnezahl des Klinkenrades 212.
Mit weiter steigender Amplitude der Schwingfeder 209 resp. der Klinken 211 und 211' wird diese Drehzahl n1 vorerst beibehalten, da der die ganze Zahnteilung des Klinkenrades überschreitende Teil der Schwingamplitude wieder durch Gleiten der Klinken auf den schrägen Zahnflanken unausge- nützt bleibt. Wenn die Schwingfeder 209 endlich Schwingungen solcher Amplitude ausführt, dass der von den Klinken 211 und 211' beschriebene Weg zwischen den Umkehrpunkten zwei oder noch mehr ganze Zahnteilungen umfasst, wird das Klinkenrad 212 bei jeder Periode um zwei oder noch mehr Zahnteilungen weitergeschaltet, so dass es in eine Drehzahl
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versetzt wird.
Bei der ersten Variante trägt die Welle 213 eine Speiche 324. Auf dieser Speiche 324, respektive auf einer dünnen Verlängerung 325 derselben, sitzt ein leicht verschiebbares Gewicht 326. Dreht sich die Welle 213 nun unter dem Einfluss eines lang andauernden Störimpulses verhältnismässig kleiner Spannung dauernd, aber sehr langsam, so dreht sich auch die Speiche 324, 325 langsam. Das verschiebbare Gewicht 326 bleibt deshalb unter dem Einfluss der Schwerkraft beim Passieren des Mitnehmers 322 in der in Fig. 6 eingezeichneten Lage. Das heisst das verschiebbare Gewicht 326 kann den Mitnehmer 322 nicht berühren. Der letztere dreht sich also in diesem Falle nicht mit der Welle 213. Damit bleibt auch das am Mitnehmer 322 befestigte Zahnrad 217 stehen.
Störimpulse (auch lang andauernde) kleiner Amplitude sind also nicht in der Lage, die Speicherfeder 308 langsam zu spannen, weil die nichtstarre Kupplung 214 bei Störimpulsen kleiner Amplitude den Übertragungsweg zur Speicherfeder 308 unterbricht.
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Störimpulse hoher Spannung oder Steuerimpulse bringen die Welle 213 so rasch zum Drehen, dass das verschiebbare Gewicht 326 unter dem Einfluss von Fliehkräften in die in Fig. 6 gestrichelt eingezeichnete Lage 326' zu liegen kommt. Damit gerät das Gewicht 326' in den Bereich des Mitnehmerteils 322'. Der ganze Mitnehmer 322 wird von der Speiche 324, 325 und 326 mitgenommen. Damit dreht sich auch das Zahnrad 271, welches seinerseits das Zahnrad 301 antreibt.
Es erfolgt also in bereits beschriebener Art und Weise ein Spannen der Speicherfeder 308. Handelt es sich um einen richtigen Steuerimpuls, so wird die Speicherfeder vollständig, das heisst bis zur Erreichung ihres Kippunktes, gespannt, worauf sie in bereits beschriebener Weise plötzlich entspannt wird und dabei wie gewollt die Verriegelung des Steuerrechens 218 löst.
Handelt es sich jedoch um einen Störimpuls hoher Spannung, jedoch kurzer Dauer, so wird die Speicherfeder 308 bis zum Ende des Störimpulses nur teilweise gespannt. Beim Aufhören des Störimpulses löst sich die nichtstarre Kupplung 214, so dass sich die Speicherfeder 308 durch Rückwärtsdrehen der Zahnräder 301 und 217 wieder entspannt, ohne hierbei die Verriegelung des Steuerrechens 218 zu lösen.
Kurze Störimpulse, auch solche sehr hoher Spannung, sind also dank der beschriebenen Einrichtungen auch nicht in der Lage, Fehlschaltungen zu verursachen.
Erfahrungsgemäss kommen in den Starkstromnetzen bei elektrischen Stossbeanspruchungen dieser Netze solche amplitudenmässig sehr hohe, dafür aber nur kurze andauernde Störspannungen verhältnismässig häufig vor. Auch langandauernde Störspannungen kleiner Amplitude sind verhältnismässig häufig. Anderseits sind langandauernde Störspannungen hoher Amplitude in der Praxis nicht oder äusserst selten zu finden (vergleiche Separatabdruck aus der Scientia Electrica 1954, Band 1, Heft 3).
Die beschriebene Einrichtung bietet also einen der Praxis sehr genau angepassten und sehr wirksamen Schutz gegen durch Störspannungen verursachte Fehlschaltungen.
Die Fig. 7 bis 9 zeigen noch eine Variante der nichtstarren Kupplung 214. Auf der Welle 213 ist an der Nabe 333 ein O-förmige Blattfeder 330 befestigt. Diese trägt zwei Gewichte 331 und 331'. Steht die Welle 213 still, oder dreht sie sich nur langsam, so befinden sich diese Gewichte 331 und 331' dank einer bestimmten Dimensionierung der Blattfeder 330 in der in Fig. 7 eingezeichneten Lage. Die Gewichte 331 und 331' berühren also die Innenfläche des Hohlzylinders 332 nicht. Damit ist die Kupplung 214 offen, das heisst langsame Drehbewegungen der Welle 213 werden wie gewollt nicht auf den Hohlzylinder 332 und damit auch nicht auf die Zahnräder 217 und 301 übertragen.
Dreht sich hingegen die Welle 213 schnell, so gelangen die Gewichte 331 und 331' unter dem Einfluss von Fliehkräften in die in Fig. 8 eingezeichnete Lage, in welcher Lage sie den Hohlzylinder 332 samt den Zahnrädern 217 und 301 mit der Welle 213 kuppeln.
Bei der ersten Variante der nichtstarren Kupplung 214 gemäss den Fig. 5 und 6 besteht die Gefahr, dass das verschiebbare Gewicht 326 infolge Reibung gegenüber der Speiche 324 daran gehindert werden kann, die der jeweils herrschenden Drehzahl entsprechende Lage einzunehmen. Die Variante der Kupplung gemäss den Fig. 7 bis 9 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Fliehkraft- gewichte 331 und 331' nur durch die Deformation der Blattfeder 220 nach aussen gedrängt und wieder in ihre Ruhelage zurückgebracht werden, ohne dass sie dabei Reibungskräfte überwinden müssen.
Zum Schluss soll an Hand der Fig. 19 noch gezeigt werden, warum es vorteilhaft ist, als mechanisches Filter ein sogenanntes Bandfilter - bestehend aus mindestens zwei schwingungsfähigen Gebilden - zu verwenden.
Fig. 19 zeigt zu diesem Zwecke zwei typische Selektivitätskurven, nämlich eine Selektivitätskurve 340 für ein mechanisches Bandfilter und eine Selek- tivitätskurve 341 für ein einfaches mechanisches Filter. Beide Kurven zeigen in Funktion der Frequenz f diejenige Spannung U der Steuerimpulse normaler Dauer, die minimal notwendig ist, damit am Empfänger der Steuerrechen 218 durch den Steuerimpuls gerade noch entriegelt wird. Als Nennfrequenz wurde für die Steuerfrequenz beispielsweise 175 Hz angenommen. Bei 50-Hz-Starkstrom- netzen liegt diese Steuerfrequenz zwischen der dritten und vierten Netzharmonischen von 150 respektive 200 Hz.
Erfahrungsgemäss können in den 50-Hz- Starkstromnetzen diese beiden Netzharmonischen dauernd oder vorübergehend mit verhältnismässig starker Amplitude auftreten. Da ferner betriebsmässig mit einem Schwanken der Netzfrequenz von 20/9 gerechnet werden muss, können also die in Fig. 19 schraffiert dargestellten Frequenzbereiche 342 und 343 mit grossen Störspannungen belegt sein. Das heisst, die Empfänger sollten auf Spannungen dieser Frequenzen möglichst nicht reagieren.
Verwendet man nun ein Bandfilter mit einer Selektivi- tätskurve ähnlich derjenigen, wie sie in Fig. 19 mit der Bezugsziffer 340 eingezeichnet ist, so wird dieser Forderung gut nachgelebt, weil die dritte Harmonische beispielsweise eine Amplitude von vollen 27 Volt aufweisen muss, um den Empfänger zum Ansprechen zu bringen (vergleiche Punkt P1 in Fig. 19). Bei einer mit einem einfachen Filter erzielbaren Selektivitätskurve 341 genügen jedoch beispielsweise schon 21 Volt der dritten Harmonischen, um am Empfänger Fehlschaltungen zu verursachen.
Für die Praxis ist es zudem von entscheidender Bedeutung, dass die Selektivitätskurve im Gebiete der Nennfrequenz eine gewisse Breite aufweist. Verwendet man nämlich beispielsweise auf der Senderseite zur Erzeugung der tonfrequenten Steuerimpulse
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rotierende Umformergruppen mit Synchronmotoren als Antriebsmotoren, so schwankt die erzeugte Steuerfrequenz prozentual mit der Netzfrequenz von 50 Hz,
das heisst in der Praxis maximal 2%. Bei diesen Steuerfrequenzschwankungen sollte nun die Ansprechspannung U der Empfänger möglichst wenig variieren. Auch dieser Anforderung wird mit einer Bandfilterselektivitätskurve 340 wesentlich besser entsprochen als mit der Selektivitätskurve 341 eines einfachen Filters.
Beim Bandfilter variiert beispielsweise die Ansprechspannung von 1,7 auf 2,0 Volt, wenn die Steuerfrequenz von 175 Hz auf 171,6 Hz zurückgeht (vergleiche die Punkte P und P3 der Fig. 19).
Beim einfachen Filter ergeben sich entsprechende Werte von 1,7 und 6 Volt (vergleiche die Punkte P und PY der Fig. 19). So grosse Schwankungen sind natürlich in der Praxis untragbar, das heisst Zentral- steuerungsanlagen, die Empfänger mit einfachen Filtern aufweisen, sind auf Schwankungen der Steuerfrequenz sehr empfindlich. Solche Anlagen müssen deshalb senderseitig mit in Anschaffung und Unterhalt teuren und komplizierten Einrichtungen zur Konstanthaltung der Sendefrequenz ausgerüstet werden.
Empfänger mit einfachen Filtern sind aber auch sehr empfindlich auf kleine Veränderungen in den frequenzbestimmenden Teilen, z. B. auf kleine mechanische Veränderungen der Schwingzungen infolge Temperaturänderungen oder Alterung. Solche kleine und in der Praxis unvermeidliche Änderungen haben nämlich bei einfachen Filtern sofort eine frequenzmässige Verlagerung der sehr scharfen Resonanzspitze zur Folge. Stimmt aber diese scharfe Resonanzspitze nicht mehr mit der Frequenz der gesendeten Steuerimpulse überein, so ergibt sich nach dem vorher gesagten rasch eine untragbare Erhöhung der Steuerspannung U, die zum richtigen Funktionieren der Empfänger notwendig ist.
Demgegenüber haben diese unvermeidlichen kleinen Änderungen der frequenzbestimmenden Teile eines Bandfilters auf die minimal notwendige Steuerspannung U nur einen ganz unbedeutenden Einfluss, weil die Resonanzkurve 340 in ihrem untern Teil ziemlich flach und nicht spitzig verläuft.