CH449766A - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung von elektrischen Apparaten mit Hilfe von, insbesondere tonfrequenten, Impulsen, die dem Starkstromnetz überlagert werden - Google Patents

Description

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 Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung von elektrischen Apparaten mit    Hilfe   von, insbesondere tonfrequenten, Impulsen, die dem Starkstromnetz überlagert werden Gegenstand des Hauptpatentes bildet ein Verfahren zur Steuerung von elektrischen Apparaten mit Hilfe von, insbesondere tonfrequenten,    Impulsen,   die dem Starkstromnetz überlagert werden, bei welchem Verfahren sowohl die Steuerfrequenz auf der    Senderseite   als auch die    Empfänger-Ansprechfrequenz   auf der Empfängerseite in starrem Verhältnis zur gemeinsamen    Netzfrequenz   stehen und allen Änderungen derselben folgen.

   Gemäss einer bevorzugten Ausbildung dieses Verfahrens wird in den Empfangsapparaten die starre Bindung der Empfangsfrequenz an die Netzfrequenz dadurch erzielt, dass durch    Frequenzumsetzung   der Netzfrequenz eine    Pilotfrequenz   gewonnen wird, weiche    Pi-      lotfrequenz   genau gleich wie die Steuerfrequenz gewählt wird und wobei durch Phasenvergleich zwischen    Steuer-      und      Pilotfrequenz   ein    Gleichspannungssignal   gewonnen wird.

   Eine weitere Ausbildung des Verfahrens besteht darin, dass in den Empfangsapparaten zur Erzielung der starren    Bindung   der    Empfangsfrequenz   an die Netzfrequenz durch    Frequenzumsetzung   der Netzfrequenz eine    Pilotfrequenz   gewonnen wird, welche    Pilotfrequenz   mit der empfangenen Steuerfrequenz gemischt und die    Differenzfrequenz      zwischen      Steuerfrequenz   und    Pilot-      frequenz   gewonnen wird, weiche Differenzfrequenz über einen    Tiefpass   geleitet und dann zur Betätigung mindestens eines Auswertekontaktes ausgenützt wird.

   Das Hauptpatent bezieht sich auch auf Eine Vorrichtung zur    Durchführung   dieses Verfahrens, welche gekennzeichnet ist durch Mittel auf der    Senderseite   zur Erzeugung von Steuerimpulsen, deren Frequenzen    in   einem starren    Verhältnis   zur Netzfrequenz stehen und    durch   Mittel in den Empfangsapparaten, welche die    Empfän-      ger-Ansprechfrequenz   im gleichen starren Verhältnis zur    Netzfrequenz   halten. 



  Im Hauptpatent wird ferner dargelegt, dass die genannte    Pilotfrequenz      beispielsweise   durch einen    Syn-      chron-Oszillator   oder durch    einen      Frequenzumsetzer   erzeugt werden kann. Solche    Synchron-Oszillatoren   oder    Frequenzumsetzer   bedeuten in jedem Fall einen unerwünschten Aufwand an Schaltelementen und Apparateteilen. 



  Empfängerschaltungen gemäss    Fig.   1 und 5 des Hauptpatentes ergeben in der Praxis beim angestrebten Betrieb mit möglichst niedrigem    Steuerfrequenzpegel   naturgemäss auch nur kleine Ausgangsspannungen am Tiefpass- oder    Bandpassfilter   20. Diese reichen nicht zur direkten Betätigung des Relais 22 aus, so dass zwischen    Tiefpass-   oder    Bandpassfilter   20 und Relais 22 in der Praxis meistens    ein   zusätzlicher Verstärker eingesetzt werden muss.

   Solche Verstärker werden heute vorzugsweise aus    Transistoren   aufgebaut und benötigen zu ihrem Betrieb Gleichspannungen, welche durch Gleichrichtung und anschliessende    Glättung   aus der    50-Hz-      bzw.      60-Hz-Netzspannung   gewonnen werden können. Dabei fliessen in die    Glättungskondensatoren   eines solchen Netzgleichrichters im Takte der Netzfrequenz ausgeprägte    Ladestromspitzen,   welche einen hohen Gehalt an -Harmonischen der Netzfrequenz aufweisen. 



  Die vorliegende Erfindung nützt nun diese Tatsache zur Reduktion des Aufwandes in den Empfangsapparat aus und    betrifft   ein Verfahren zur Steuerung von elektrischen Apparaten gemäss Patentanspruch I des Hauptpatentes, bei welchem in den Empfangsapparaten eine starr an die Netzfrequenz gebundene, durch Frequenzumsetzung aus der Netzfrequenz gewonnene    Pilotfre-      quenz   als Nebenprodukt aus einem in den Empfangsapparaten sowieso vorhandene Netzgleichrichter bezogen wird. 



  Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, welche Vorrichtung darin besteht, dass der in den Empfangsapparaten sowieso vorhandene Netzgleichrichter mindestens ein auf die    Pilotfrequenz   abgestimmtes und von einem aus der Netzspannung abgeleiteten Strom durchflossenes    einkreisiges      Filter   umfasst. 



  Das erfindungsgemässe Verfahren sowie beispiels- 

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 weise Ausführungsformen werden anhand der nachfolgenden Beschreibung und Figuren erläutert: Dabei zeigt:    Fig.   1 eine beispielsweise Schaltanordnung zur Gewinnung einer    Netzfrequenz-Harmonischen   aus einer    Doppelweg-Gleichrichter-Schaltung,      Fig.   2 den für das beispielsweise beschriebene Verfahren typischen zeitlichen Verlauf zweier Spannungen und eines Stromes,    Fig.   3 eine    beispielsweise   verbesserte    Schalt-An-      ordnung   zur Gewinnung einer gewünschten    Netzfre-      quenz-Harmonischen,

        Fig.   4 den beispielsweisen Verlauf wichtiger Impedanzen in einer Schaltanordnung gemäss    Fig.   3,    Fig.   5 eine andere beispielsweise Schaltanordnung zur Gewinnung einer    Netzfrequenz-Harmonischen   aus einer    Doppelweg-Gleichrichterschaltung.   



  Eine normale    Gleichrichterschaltung   für Doppelweggleichrichtung nach    Fig.   1 enthält beispielsweise einen    Netztrafo   101 mit einer Primärwicklung 102 und einer Sekundärwicklung 103. Die an dieser Sekundärwicklung 103 auftretende Wechselspannung    U2   liegt an einem Gleichrichter 104, welcher in Brückenschaltung arbeitet. An den Ausgangsklemmen 105 und 106 dieses Gleichrichters 104 liegt üblicherweise ein erster    Glättungs-      kondensator   107.

   Die    Induktivität   108 und ein weiterer    Glättungskondensator   109 dienen zur weiteren    Glättung   der am Lastwiderstand 110 anfallenden    Ausgangs-Gleich-      spannung   U =. Öffnet man in Gedanken die Kontaktbrücke 119, so herrscht an den Klemmen 105, 106 eine Spannung    U2',   deren zeitlicher Verlauf in    Fig.   2 durch die Kurve 126 dargestellt ist. 



  Unter dem Einfluss dieser Spannung    U2'   wird im stationären Zustand bei geschlossener Kontaktbrücke 119 der erste    Glättungskondensator   107 gemäss Kurve 120 in    Fig.   2 auf den Spitzenwert 121 der Spannung 126 aufgeladen. Im weiteren Zeitverlauf sinkt die Spannung 126 gegen Null ab, die Spannung 120 am    Glät-      tungskondensator   107 nimmt dagegen langsamer ab, wobei das Mass dieses Absinkens durch den Lastwiderstand 110 bestimmt ist. Sobald die Spannung 126 im Punkt 122 den Wert der absinkenden Spannung 120 wieder erreicht hat, wird der    Glättungskondensator   107 von neuem geladen, und zwar bis zum Punkte 124, bei welchem die Ladephase beendet ist. 



  Die in den    Glättungskondensator   107 hineinfliessenden Ladeströme    I,   und die herausfliessenden Entladeströme    h.   sind in    Fig.   2 durch die Kurvenabschnitte 123    resp.   125 in Funktion der Zeit dargestellt. 



  Die ausgeprägten    Ladestromspitzen   123 enthalten in diesem Beispiel starke    Anteile   von Harmonischen der Netzfrequenz und können deshalb    vorteilhafterweise   zur Gewinnung einer starr mit der Netzfrequenz gekoppelten    Pilotfrequenz   herangezogen werden. Dazu wird gemäss    Fig.   1 ein auf das gewünschte Vielfache der Netzfrequenz abgestimmter Parallelkreis, bestehend aus    Induktivität   111 und Kapazität 112 direkt oder aber, wie das Beispiel in    Fig.   1 zeigt, indirekt über eine Hilfswicklung 113 in den Pfad des    Glättungskondensators   107 eingeschaltet. An den Klemmen 117, 118 baut sich dann die gewünschte    Pilotfrequenzspannung   UR auf. 



  Je nach    Gleichrichtungsart   -    Einweg   oder Doppelweg -    ist   die Netzfrequenz 50 Hz bzw. die doppelte Netzfrequenz 100 Hz - neben der gewünschten Harmonischen - besonders stark im Ladestrom    I,.   enthalten. Bei ungenügender Kreisgüte des    Parallelresonanzkrei-      ses      111/112,   ergibt sich noch    eine   unerwünschte Restkomponente der Frequenzen 50 und 100 Hz am Parallelkreis    111/112.   



     Fig.   3 zeigt deshalb eine Möglichkeit zur verstärkten Unterdrückung dieser Frequenzen 50 und 100 Hz durch einen dem    Parallelkreis      111/112   parallelgeschalteten und auf die entsprechende Frequenz 50    resp.   100 Hz abgestimmten    Seriekreis,   bestehend aus der    Induktivität   115 und der Kapazität 116. Die im Resonanzfall auftretende niedrige Impedanz dieses    Seriekreises   115, 116 führt zu einer wesentlichen Reduktion der an den Klemmen 117 und 118 auftretenden unerwünschten 50    resp.   100 Hz Spannung. 



  In    Fig.   4 zeigt die Kurve 130 beispielsweise den    Impedanzverlauf   (Z) der einfachen Schaltung 111, 112 in Funktion der Frequenz    zwischen   den Klemmen 117 und 118, die Kurve 131 den    Impedanzverlauf   (Z') der gesamten, verbesserten Schaltung 111,    112/115,   116. 



     Fig.   5 zeigt eine andere beispielsweise Schaltanordnung zur Gewinnung einer    Netzfrequenz-Harmoni-      schen   aus einer    Doppelweggleichrichterschaltung.   An Stelle eines    Transformators   101 in    Fig.   1, wird die Netzspannung über einen    Vorwiderstand   140 an einen    Doppelweggleichrichter   141 in Brückenschaltung gelegt. An den Klemmen 142 und 143 liegt ein auf die doppelte Netzfrequenz abgestimmter    Seriesaugkreis   mit Kondensator 116 und    Induktivität   115 zur Unterdrückung dieser unerwünschten Frequenz.

   Ein weiterer Kondensator 144 bildet zusammen mit der resultierenden induktiven    Impedanzkomponente   des Saugkreises 115, 116 bei der gewünschten Harmonischen der Netzfrequenz einen auf diese    Harmonische   abgestimmten Parallelkreis. An den Klemmen dieses Parallelkreises 144, 115, 116 entsteht unter der Einwirkung des - durch den    Vorwiderstand   140 und einen    Gleichstromlastwiderstand   148 bestimmten - und durch den Gleichrichter 141 gleichgerichteten,    halbsinusförmigen   Stromes 1 eine Spannung der gewünschten    Netzfrequenz-Harmonischen,   welche einer gleichzeitig entstehenden Gleichspannung überlagert ist. 



  Über einen für Gleichspannung undurchlässigen Kondensator 150 wird die Spannung der erwünschten    Netzfrequenz-Harmonischen   an den Klemmen 151, 143, als    Uli   zugänglich. 



  Die ebenfalls    an   den Klemmen 142, 143 aufgebaute Gleichspannung wird über eine - für die erwünschte    Netzfrequenzharmonische   als Sperrdrossel wirkende    -      Induktivität   147 an die Klemmen 149, 143 des Gleichstromlastwiderstandes 148 geführt und steht dort als Gleichspannung U = zur Verfügung, welche Gleichspannung in den Empfangsapparaten zur Speisung eines Verstärkers oder dergleichen verwertet werden kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Steuerung von elektrischen Apparaten nach dem Patentanspruch I des Hauptpatentes, dadurch gekennzeichnet, dass in den Empfangsapparaten eine starr an die Netzfrequenz gebundene, durch Fre- quenzumsetzung aus der Netzfrequenz gewonnene Pilot- frequenz als Nebenprodukt aus einem in den Empfangsapparaten sowieso vorhandenen Netzgleichrichter gewonnen wird.

   1I. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I des Zusatzpatentes und gemäss Patentanspruch II des Hauptpatentes, dadurch gekennzeichnet, dass der in den Empfangsapparaten sowieso <Desc/Clms Page number 3> vorhandene Netzgleichrichter mindestens ein einkreisi- ges, auf die Pilotfrequenz abgestimmtes und von einem aus der Netzspannung abgeleiteten Strom durchflossenes Filter aufweist. UNTERANSPRüCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Pilotfrequenz aus einem von der Netzspannung abgeleiteten, nichtsinusförmigen Strom als Harmonische der Netzfrequenz ausgesiebt wird. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pilotfrequenz aus den in einem Glättungskondensator (l07) des Netzgleichrichters fliessenden Ladeströmen als Harmonische der Netzfrequenz ausgesiebt wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pilotfrequenz aus einem durch die gleichgerichtete Netzspannung und einen Vorwiderstand (140) bestimmten Strom als Harmonische der Netzfrequenz ausgesiebt wird. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Ausgangsklemmen eines Filters zur Aussiebung der Pilotfrequenz die Netzfrequenz der Ladestromspitzen durch einen auf diese Netzfrequenz abgestimmten Seriereso- nanzsaugkreis (115, 116) unterdrückt wird. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Ausgangsklemmen eines Filters zur Aussiebung der Pilot- frequenz die doppelte Netzfrequenz der Ladestromspit- zen durch einen auf diese doppelte Netzfrequenz abgestimmten Serieresonanzsaugkreis (115, 116) unterdrückt wird. 6.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass ein in den Empfangsapparaten sowieso vorhandener Netzgleichrichter mindestens ein ein- kreisiges, auf die gewünschte Pilotfrequenz abgestimmtes Filter (111, 112) in Serie zu einem Glättungskonden- sator (107) aufweist. 7.

   Vorrichtung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aussiebung der Pilotfrequenz aus der Netzfrequenz eine Serieschaltung aus einem Vorwiderstand (140), einem Doppelweg-Gleichrichter (141) und einer als Parallelresonanzkreis für die Pilotfrequenz arbeitenden Kombination, bestehend aus einem Kondensator (144) und einem auf die doppelte Netzfrequenz abgestimmten Saugkreis (115, 116) an der Netzspannung liegt. B.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aussiebung der Pilotfrequenz aus der Netzfrequenz eine Serieschaltung aus einem Vorwiderstand (140), einem Einweggleichrichter (141) und einer als Parallelresonanzkreis für die Pilotfrequenz arbeitenden Kombination, bestehend aus einem Kondensator (144) und einem auf die Netzfrequenz abgestimmten Saugkreis (115, 116) an der Netzspannung liegt. 9. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu dem auf eine Harmonische der Netzfrequenz abgestimmten Parallelresonanzfilter (111, 112) ein auf die Netzfrequenz abgestimmter Seriekreis (115, 116) geschaltet ist. 10.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu dem auf eine Harmonische der Netzfrequenz abgestimmten Parallelresonanzfilter (111, 112) ein auf die doppelte Netzfrequenz abgestimmter Seriekreis (115, 116) geschaltet ist.