Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Bandfilter für Tonfrequenzen, insbesondere zur Verwendung in Rundsteuerempfängern, mit einer symmetrisch angetriebenen Stimmgabel.
Rundsteueranlagen dienen dazu, von einer Kommandostelle aus über das elektrische Versorgungsnetz Schaltbefehle an alle Verbraucherstellen des Netzes zu senden, sei es zur Einoder Ausschaltung von Verbrauchern oder zur anderweitigen Steuerung von Schaltern. In bekannter Weise werden hierzu an der Kommandostelle tonfrequente Impulse in das Netz eingespeist und die zu steuernden Verbraucher weisen Empfänger auf, die auf bestimmte Kommandos ansprechen und die befohlenen Schaltfunktionen ausführen. Zu diesem Zweck sind in den Empfängereingängen Filter vorgesehen, die die tonfrequenten Impulse von der Netzfrequenz und deren Harmonischen abtrennen.
Zur Aussiebung der Tonfrequenz hat man elektrische Filter verwendet, die aber bei den in Rundsteuersystemen üblichen Tonfrequenzen eine ungenügende Trennschärfe aufweisen und zudem sehr platzaufwendig sind. Aus diesem Grunde hat man elektrische Filter durch elektromechanische ersetzt, das sind mechanische Schwinger in Verbindung mit elektromechanischen Wandlern. Damit lassen sich sehr selektive Durchlasskurven erzielen da man den Gütefaktor mechanischer Schwinger sehr hoch treiben kann,
Ein bekanntes elektromechanisches Bandfilter ist die symmetrisch angetriebene Stimmgabel. Hierbei werden beide Zinken im Gegentakt erregt. Die Schwierigkeit dieser Betriebsart ist, zu einem Vierpol mit elektrischem Ausgang zu gelangen. Als Zweipol ist der Anwendungsbereich der symmetrisch angetriebenen Stimmgabel stark eingeschränkt, insbesondere bei Verwendung in Rundsteuerempfängern.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektromechanisches Bandfilter der eingangs genannten Art zu schaffen, das einen Vierpol mit einem elektrischen Ausgang darstellt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die beiden elektromechanischen Impedanzen der Stimmgabelzinken mit zwei elektrischen Abgleichimpedanzen zu einer Brücke verschaltet sind und der elektrische Filterausgang in einer Brückendiagonale liegt.
Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert werden. Darin bedeuten:
Fig. 1 ein bekanntes elektromechanisches Bandfilter mit einer symmetrisch angetriebenen Stimmgabel und dessen Ersatzschaltbild
Fig. 2 ein elektromechanisches Bandfilter mit einer symmetrisch angetriebenen Stimmgabel gemäss der Erfindung und dessen Ersatzschaltbild und
Fig. 3 Durchlasskurven.
Ein bekanntes elektromechanisches Bandfilter mit einer symmetrisch angetriebenen Stimmgabel gemäss Fig. 1 besitzt mit ia, ta und Ib, I'b bezeichnete Eingangsklemmen zu zwei parallel geschalteten elektrodynamischen Wandlern. Die Eingangimpedanzen ZZa und ZZb setzen sich aus den elektrischen Impedanzen ZEa und ZEb der festgebremsten Wandler, sowie aus den mechanischen Impedanzen LMa, CMa, RMa und LMb, CMb, RMh der beiden Zinken a und b zusammen.
Für letzte gelten: - die Kapazitäten C vertreten die Zinkenmassen - die Induktivitäten L vertreten die Zinkennachgiebigkeiten - die Widerstände R vertreten die Zinkenreibungsmitgänge
Dieses Filter lässt sich nur als elektrischer Zweipol betreiben, weil die Punkte 2a und 2b elektrisch nicht zugänglich sind.
Die Fig. 2 stellt ein elektromechanisches Bandfilter mit einer symmetrisch angetriebenen Stimmgabel dar, die nach der Erfindung zu einer Brücke verschaltet ist und den Nachteil der Ausführung nach Fig. 1 vermeidet. Die Darstellung zeigt wieder elektrodynamische Wandler mit den Eingangsklemmen la, 1 'a und lb, 1 'b. Die Brücke wird von den analog zur Fig. 1 dargestellten elektromechanischen Zinkenimpedanzen ZZa und ZZb und je einer zugehörigen elektrischen Abgleichimpedanz ZAR und ZAb gebildet. Die Güteanforderungen an die elektrischen Abgleichimpedanzen sind gering. Der Filtereingang wird durch die Klemmen 1, 1', der Filterausgang durch die Klemmen II, II', gebildet.
Das Filter stellt somit einen elektrischen Vierpol dar. ¯¯
Die Fig. 3 zeigt zwei Durchlasskurven, die durch verschiedene Bemessung der Abgleichimpedanzen ZAa und ZAb der Fig. 2 erreicht werden können.
Macht man ZAA ZZa ZAb ZZb für die Frequenz null, so ergibt sich z.B. eine Kurve der ausgezogen dargestellten Form 3. Wählt man gleiche Brückenimpedanzen für eine von null verschiedene Frequenz, so ergibt sich z.B. eine Kurve der gestrichelt gezeichneten Form 4. Setzt man die Nullstelle auf 50 Hz, so kann die Netzfrequenz weitgehend unterdrückt werden, was bei der Anwendung dieser Filter in Rundsteuerempfängern sehr erwünscht ist.
Statt elektrodynamischer Wandler können auch elektromagnetische, dielektrische oder piezoelektrische Wandler verwendet sein, wobei dielektrische und piezoelektrische Wandler zu Schaltbildern führen, die zu den in Fig. 1 und 2 gezeigten dual sind.
Um zu vermeiden, dass Filter mit elektrodynamischen oder elektromagnetischen Wandlern im untern Frequenzbereich zu viel Leistung aufnehmen, weil die Wandler niederohmig werden, kann in Serie zu den vier Brückenimpedanzen ein Kondensator geschaltet sein, oder es kann ein Kondensator oder ein elektrischer Serienschwingkreis in Serie zum Brückeneingang geschaltet sein. Die Güte des zuletzt genannten Schwingkreises kann wiederum gering sein.
PATENTANSPRUCH
Elektromechanisches Bandfilter für Tonfrequenzen.
insbesondere zur Verwendung in Rundsteuerempfängern, mit einer symmetrisch angetriebenen Stimmgabel, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden elektromechanischen Impedanzen der Stimmgabelzinken mit zwei elektrischen Abgleichimpedanzen zu einer Brücke verschaltet sind und der elektrische Filterausgang in einer Brückendiagonale liegt.
UNTERANSPRÜCHE
1. Elektromechanisches Bandfilter gemäss Patentanspruch.
dadurch gekennzeichnet, dass die Brückenimpedanzen derart ausgebildet sind, dass sie bei Netzfrequenz einander gleich sind.
2. Elektromechanisches Bandfilter gemäss Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass piezoelektrische oder dielektrische Wandler verwendet sind.
3. Elektrodynamisches Bandfilter gemäss Patentanspruch dadurch gekennzeichnet, dass elektrodynamische oder elektromagnetische Wandler verwendet sind.
4. Elektrodynamisches Bandfilter gemäss Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Serie zu jeder der vier Brückenimpedanzen ein Kondensator geschaltet ist.
5. Elektromechanisches Bandfilter gemäss Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Serie zum Brückeneingang ein Kondensator geschaltet ist.
6. Elektromechanisches Bandfilter gemäss Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Serie zum Brückeneingang ein elektrischer Serienschwingkreis geschaltet ist.
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The invention relates to an electromechanical band filter for audio frequencies, in particular for use in ripple control receivers, with a symmetrically driven tuning fork.
Ripple control systems are used to send switching commands to all consumer points in the network from a command post via the electrical supply network, be it for switching consumers on or off or for other control of switches. In a known manner, audio-frequency pulses are fed into the network at the command post and the consumers to be controlled have receivers that respond to certain commands and carry out the switching functions. For this purpose, filters are provided in the receiver inputs which separate the audio-frequency pulses from the mains frequency and its harmonics.
To filter out the audio frequency, electrical filters have been used, which, however, have insufficient selectivity with the audio frequencies customary in ripple control systems and are also very space-consuming. For this reason, electrical filters have been replaced by electromechanical ones, i.e. mechanical oscillators in connection with electromechanical converters. This allows very selective transmission curves to be achieved because the quality factor of mechanical transducers can be driven very high,
A well-known electromechanical band filter is the symmetrically driven tuning fork. Both prongs are excited in push-pull. The difficulty with this mode of operation is to get to a quadrupole with electrical output. As a two-pole, the application range of the symmetrically driven tuning fork is severely limited, especially when used in ripple control receivers.
The present invention is therefore based on the object of creating an electromechanical bandpass filter of the type mentioned at the beginning, which represents a quadrupole with an electrical output.
This object is achieved according to the invention in that the two electromechanical impedances of the tuning fork prongs are connected to two electrical balancing impedances to form a bridge and the electrical filter output is located in a bridge diagonal.
The invention will be explained below with reference to the drawing, for example. Therein mean:
1 shows a known electromechanical band filter with a symmetrically driven tuning fork and its equivalent circuit diagram
2 shows an electromechanical band filter with a symmetrically driven tuning fork according to the invention and its equivalent circuit diagram, and FIG
Fig. 3 transmission curves.
A known electromechanical band filter with a symmetrically driven tuning fork according to FIG. 1 has input terminals, denoted by ia, ta and Ib, I'b, to two electrodynamic converters connected in parallel. The input impedances ZZa and ZZb are made up of the electrical impedances ZEa and ZEb of the braked transducers, as well as the mechanical impedances LMa, CMa, RMa and LMb, CMb, RMh of the two prongs a and b.
The following applies to the latter: - the capacitances C represent the tine masses - the inductances L represent the tine compliances - the resistances R represent the tine friction links
This filter can only be operated as an electrical two-pole device because points 2a and 2b are not electrically accessible.
FIG. 2 shows an electromechanical band filter with a symmetrically driven tuning fork which, according to the invention, is connected to form a bridge and which avoids the disadvantage of the embodiment according to FIG. The illustration again shows electrodynamic converters with the input terminals la, 1'a and lb, 1'b. The bridge is formed by the electromechanical tine impedances ZZa and ZZb shown in a manner analogous to FIG. 1 and each associated electrical balancing impedance ZAR and ZAb. The quality requirements for the electrical matching impedances are low. The filter input is formed by terminals 1, 1 ', the filter output by terminals II, II'.
The filter thus represents an electrical quadrupole. ¯¯
FIG. 3 shows two transmission curves that can be achieved by different dimensioning of the balancing impedances ZAa and ZAb of FIG.
If one makes ZAA ZZa ZAb ZZb for the frequency zero, then e.g. a curve of the solid form 3. If one chooses the same bridge impedances for a frequency different from zero, then e.g. a curve of the form 4 shown in dashed lines. If the zero point is set to 50 Hz, the line frequency can be largely suppressed, which is very desirable when these filters are used in ripple control receivers.
Instead of electrodynamic converters, electromagnetic, dielectric or piezoelectric converters can also be used, with dielectric and piezoelectric converters leading to circuit diagrams which are dual to those shown in FIGS. 1 and 2.
In order to avoid that filters with electrodynamic or electromagnetic converters in the lower frequency range consume too much power because the converters become low-resistance, a capacitor can be connected in series with the four bridge impedances, or a capacitor or an electrical series resonant circuit can be connected in series with the bridge input be switched. The quality of the last-mentioned resonant circuit can again be low.
PATENT CLAIM
Electromechanical band filter for audio frequencies.
especially for use in ripple control receivers, with a symmetrically driven tuning fork, characterized in that the two electromechanical impedances of the tuning fork tines are connected to a bridge with two electrical balancing impedances and the electrical filter output lies in a bridge diagonal.
SUBCLAIMS
1. Electromechanical belt filter according to claim.
characterized in that the bridge impedances are designed such that they are equal to one another at the line frequency.
2. Electromechanical band filter according to claim, characterized in that piezoelectric or dielectric converters are used.
3. Electrodynamic band filter according to claim, characterized in that electrodynamic or electromagnetic converters are used.
4. Electrodynamic band filter according to dependent claim 3, characterized in that a capacitor is connected in series with each of the four bridge impedances.
5. Electromechanical band filter according to dependent claim 3, characterized in that a capacitor is connected in series with the bridge input.
6. Electromechanical band filter according to dependent claim 3, characterized in that an electrical series resonant circuit is connected in series with the bridge input.
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