DE1020090B

DE1020090B - Verfahren zur Zentralfernsteuerung nach dem Netzueberlagerungsprinzip

Info

Publication number: DE1020090B
Application number: DEL20615A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Olaf Grimm
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1954-12-09
Filing date: 1954-12-09
Publication date: 1957-11-28

Description

Verfahren zur Zentralfernsteuerung nach dem Netzüberlagerungsprinzip Verfahren zur zentralen Fernsteuerung, auch Rundsteuerung genannt, verwenden dem Stromverteilungsnetz aufgedrückte Tonfrequenz als Mittel zur Übertragung von verschlüsselten Schaltbefehlen an örtlich den Verbrauchern zugeordnete Empfänger, die bei Eintreffen eines für sie bestimmten Impulsbildes die Ein- oder Ausschaltung des ihnen zugeordneten Verbrauchers bewirken. Es muß also eine Übereinkunft zwischen dem gesendeten Impulsbild als Befehl und der mechanischen oder elektrischen Entschlüsselungseinrichtung in dem Empfänger vorhanden sein, wenn die Ausführung einer Schaltung bewirkt werden soll. Die gesendeten Impulsbilder (auch Schlüssel genannt) lassen sich in verschiedene Systeme einteilen, z. B. in das Impulsinteirvallsystem oder in das Impulszahlensystem. Es ist auch bekannt, lediglich verschiedene Sendefrequenzen zu verwenden, wobei die Siebmittel der Empfänger jeweils auf eine Frequenz geeicht sind. Es ist des weiteren bekannt, die Empfänger so einzurichten, daß sie nur auf eine Kombination zweier Frequenzen ansprechen. Diese Verfahren sind aber insofern nachteilig, als zur Sendung mehrerer Frequenzen auch mehrere Sendeanlagen notwendig sind und die erforderlichen Sperrkreise entsprechend mehr Aufwand erfordern. Aus diesen Gründen wird die Verwendung von einer einzigen Steuerfrequenz als Trägerfrequenz für die Fernsteuerbefehle angestrebt. Nur auf solche Anlagen bezieht sich die Erfindung.
Die Zahl der durch sogenannte Rundsteueranlagen zu steuernden Verbraucher ist ständig im Wachsen. Die Verbraucher lassen sich in zwei Gruppen einteilen, und zwar in solche Verbraucher, die in großer Zahl vorhanden sind und die jeweils in großen Gruppen gleichzeitig zu schalten sind, z. B. Straßenlampen, Flurbeleuchtung in den Hausfluren, Dreiminutenlicht, Schaufensterbeleuchtung u.dgl. Da z. B. die Straßenbeleuchtung innerhalb eines Stadtgebietes gleichzeitig an- und ausgeschaltet werden kann, können die für die Straßenbeleuchtung verwendeten Empfänger alle mit dem gleichen Befehlsschlüssel gesteuert werden. Die Zahl der verschiedenen Verbrauchergruppen, die zu verschiedenen Zeiten geschaltet werden müssen, ist daher verhältnismäßig gering. Die zweite Gruppe sind diejenigen Verbraucher, bei denen die Zahl unterschiedlicher Schaltzeiten sehr groß, die Zahl der Einzelverbraucher, die jeweils zu einer bestimmten Zeit geschaltet werden müssen, jedoch gering ist.
Das Verfahren nach der Erfindung ist für Verbraucher nach der erstgenannten Gruppe gedacht. Die große Zahl der erforderlichen Empfänger macht es wünschenswert, den Empfänger so billig und so klein wie möglich zu bauen. Bei den bekannten Verschlüsselungssystemen muß aber die Entschlüsselung oder Auswahlmechanik in dem Empfänger verhältnismäßig kompliziert sein. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Fernsteuerverfahren zu finden, bei dem der gesendete tonfrequente Schlüssel eine außerordentlich einfache und daher auch preiswerte Entschlüsselungs-oder Auswahlmechanik zuläßt. Nun sind, wie schon erwähnt, die sogenannten Mehrfrequenzverfahren bekannt. Die bei diesem Verfahren verwendeten Empfänger weisen in der Mehrzahl sogenannte Zungenfrequenzrelais auf, bei denen schwingende Zungen in Resonanz mit der gesendeten Frequenz stehen müssen, um Relais od. dgl. zum Ansprechen zu bringen.
Die Erfindung bezieht sich nun auf ein Verfahren zur Zentralfernsteuerung nach dem Netzüberlagerungsprinzip unter Verwendung nur einer einzigen Tonfrequenz als Überlagerungsfrequenz und Träger unterschiedlicher Impulsbilder zur Unterscheidung verschiedener Befehle.
Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht nun in der jeweiligen Sendung einer Folge von Impulsen in untereinander annähernd gleichen Zeitabständen zur Beeinflussung von in den Empfängern angeordneten mechanischen Schwingern als Auswahl-oder Entschlüsselungsorgane, wobei diese mechanischen Schwinger jeweils auf eine bestimmte Impulsfolgefrequenz abgestimmt sind.
Naturgemäß läßt sich mit einem derartigen Verfahren nur eine sehr beschränkte Selektivität erzielen, die etwa zwischen fünf und acht verschiedenen Impulsbildern liegt, wobei sich die Impulsbilder lediglich durch die Zahl der in einer Zeiteinheit in gleichmäßigen Abständen gesendeten Impulsen unterscheidet. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt jedoch darin, daß sich sehr einfache und im Betrieb zuverlässig arbeitende mechanische Entschlüsselungseinrichtungen finden lassen, bei deren Verwendung die Empfänger sehr viel billiger werden, als das bisher bei Fernsteuerempfängern möglich war. Die gesendeten Impulse beeinflussen einen mechanischen Schwinger, z. B. ein Pendel, einen Waagebalken od, dgl., der durch die in Schwingungsresonanz erfolgenden weiteren Impulse aufgeschaukelt wird und als Energiespeicher verwendbar ist. Bei Erreichen einer bestimmten Schwingungsamplitude wird irgendein Schaltvorgang ausgelöst. Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht also darin, daß die in dem Auswahlorgan des Empfängers von dem mechanischen Schwinger aufgespeicherte Energie unmittelbar bei Erreichen einer bestimmten Amplitude eine mechanische Arbeit, z. B. das Umschalten eines Mehrtarifzählers oder das Ein- oder Ausschalten eines Verbrauchers. ausführt.
Ein Empfänger zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens kann nun nach einem weiteren Merkmal der Erfindungso ausgebildet sein, daß zugleich mit dem Schaltvorgang eine Umschaltung auf eine andere Impulsfrequenz zur Aufnahme des gegenteiligen Schaltbefehls durchgeführt wird. Die aufgespeicherte mechanische- Energie reicht aus, um zusätzliche Schaltaufgaben auszuführen. Nach dem Einschalten muß auch ein Ausschalten möglich sein. Dies ist dadurch möglich, daß der mechanische Schwinger in dem Empfänger nach erfolgter Einschaltung in seiner Resonanz verstellt- wird und nun auf eine Impulsfolgefrequenz anspricht, die einem Befehl zur Ausschaltung zugeordnet ist. Dies läßt sich nun beispielsweise so durchführen, daß das Trägheitsmoment des Schwingungssystems bzw. des mechanischen Schwingers durch die mechanische Ankupplung eines zusätzlichen Trägheitsmomentes verändert wird.
Da nun ein einfaches mechanisches Schwingungssystem, zumal, wenn es sich um einen Artikel der Massenfertigung handelt, gewissen Verstimmungen unterworfen ist, die mit der Fertigung, mit der Witterung und dem Aufstellungsort verschieden groß sein können, soll nach der Erfindung die Impulsfolgefrequenz bei jeder Befehlssendung einen gewissen Streubereich überstreichen. Außerdem ist es vorteilhaft, den jeweiligen Verhältnissen angepaßte, besondere '-Mittel vorzusehen, um die mechanische Eigenfrequenz oder Resonanz des Schwingungssystems von der jeweils erzielten Amplitude abhängig zu machen.
Bei Verwendung des oben beschriebenen Empfängers für Elektrizitätszähler ist es vorteilhaft, den an sich räumlich sehr kleinen, im wesentlichen aus dem mechanischen Schwingungssystem bestehenden Empfänger unmittelbar in das Zählergehäuse mit einzubauen und die aufgespeicherte mechanische Energie z. B. unmittelbar zur mechanischen Tarifumschaltung od. dgl. zu verwenden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Empfängers verwendet einen die Impulse aufnehmenden Elektromagnet, der auf einen mit dem mechanischen Schwinger verbundenen Anker einwirkt. Der mechanische Schwinger sitzt fest auf einer Welle, auf der lose eine Scheibe gelagert ist. Diese Scheibe ist über einen Hebel mit einer beliebigen Schaltvorrichtung verbunden. Ebenfalls fest auf der Welle ist an einem Hebelarm ein Dauermagnet befestigt, der von der Welle in Pendelschwingungen versetzt wird. Bei Erreichen einer bestimmten Amplitude nähert er sich einem an der Scheibe befestigten Eisenteil so weit, daß durch seine Anziehungskraft die Scheibe, die ja lose auf der Welle sitzt, gedreht wird. Bei der Rückschwingungsbewegung schlägt dieses Eisenteil gegen einen Abstreifer, der den Dauermagnet von dem Eisenteil löst, so daß die Scheibe durch eine Rückholfeder wieder in die Ausgangsstellung zurückgebracht werden kann. Durch die Bewegung der Scheibe wurde ein Schaltvorgang veranlaßt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei an Hand einer Zeichnung näher erläutert.
Zur besseren Erläuterung des Bewegungsablaufs der 'Mechanik sind die Bewegungsrichtung angebende Pfeile eingezeichnet, wobei die voll ausgezogenen Pfeile Bewegungen kennzeichnen, die zeitlich vor den durch die gestrichelten Pfeile gekennzeichneten Bewegungen stattfinden.
über einen elektrischen Eingangskreis 18, der die zur Sendung gelangende Trägerfrequenz in bekannter Weise auswählt und verstärkt, wird ein Elektromagnet 4 im Takt der gesendeten Impulse erregt. Dieser Elektromagnet 4 wirkt auf einen Anker 1 ein, der zugleich mit dem mechanischen Schwinger 3 auf einer Welle 19 befestigt ist. Außerdem befindet sich fest an der Welle 19 der Dauermagnet 5. Ist die gesendete Impulsfolgefrequenz in Resonanz mit dem Schwingungssystem 1, 3, so wird das Pendel 3 mit zunehmender Amplitude schwingen; gleichfalls der Dauermagnet 5. Erreicht der Dauermagnet 5 eine Schwingungsamplitude, die groß genug ist, ihn mit seinem Pol in die Nähe eines an der lose auf der Welle 19 und fest an der Scheibe 6 angeordneten Eisenteiles 7 bringt, so wird das Eisenteil 7 und die Scheibe 6 in der durch gestrichelte Pfeile gekennzeichneten Richtung mitgenommen, bis das Eisenteil ? gegen den Abstreifer 9 schlägt und der Dauermagnet von dem Eisenteil ? abgerissen wird. Dadurch wird die Scheibe 6 freigegeben und kann nun von der Feder 8 bis an den Anschlag 10 zurückgezogen werden. Der oben beschriebene Vorgang, d. h. die durch die gestrichelten Pfeile gekennzeichnete Arbeitsbewegung der Scheibe 6, kann nun in beliebiger Weise, z. B. durch den Hebel 11, auf ein oder mehrere Schaltorgane 13, 14 übertragen werden. Die gezeichnete Ausführung des Schaltorgans zeigt z. B. eine Art Schrittschaltwerk.
Auf der Welle 19 kann nun noch eine Fahne 15 angebracht werden, die bei Erreichen einer bestimmten Amplitude gegen Federn 16, 17 stößt und dadurch die Schwingungsfrequenz bzw. die Resonanz des Systems ändert.
Die konstruktiven Möglichkeiten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Empfängers sind vielfältig und können durch das beschriebene Beispiel nicht erschöpft werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Fernsteuerung nach dem Netzüberlagerungsprinzip unter Verwendung nur einer einzigen Tonfrequenz als Überlagerungsfrequenz und Träger unterschiedlicher Impulsbilder zur Unterscheidung verschiedener Befehle, gekennzeichnet durch die jeweilige Sendung einer Folge von Impulsen in untereinander annähernd gleichen Zeitabständen zur Beeinflussung eines in einem Empfänger angeordneten mechanischen Schwingers als Auswahlorgan, der jeweils auf eine bestimmte Impulsfolgefrequenz abgestimmt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Auswahlorgan des Empfängers von dem mechanischen Schwinger aufgespeicherte Energie unmittelbar bei Erreichen einer bestimmten Amplitude eine mechanische Arbeit, z. B. das Umschalten eines Mehrtarifzählers, ausführt.
3. Empfänger für Fernsteueranlagen nach dem Netzüberlagerungsprinzip zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zugleich mit dem Schaltvorgang eine Umschaltung auf eine andere Impulsfrequenz zur Aufnahme des gegenteiligen Schaltbefehls erfolgt.
4. Empfänger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägheitsmoment des Schwingungssystems durch mechanische Ankupplung eines zusätzlichen Trägheitsmomentes verändert wird.
5. Empfänger nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich von kleinen Verstimmungen des mechanischen Schwingungssystems die Impulsfolgefrequenz bei jeder Impulsgabe einen Streubereich überstreicht.
6. Empfänger nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die die mechanische Eigenfrequenz des Schwingungssystems von der Amplitude abhängig machen.
7. Empfänger nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehlsgabe direkt mechanisch erfolgt (Tarifumschaltung). B.
Empfänger nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfangsrelais unmittelbar im Zähler mit eingebaut ist.
9. Empfänger nach Anspruch 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Anker (1) ein die Impulse aufnehmender Elektromagnet (4) einwirkt und die Welle ins Schwingen bringt.
10. Empfänger nach Anspruch 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß lose auf der Welle eine Scheibe (6) mit einem Ankerteil (7) angebracht und so eingestellt ist, daß der Dauermagnet (5) nach Erreichen einer bestimmten Amplitude den Ankerteil (7) und die Scheibe (6) mitnimmt.
11. Empfänger nach Anspruch 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung der Scheibe (6) mittels eines Schaltarms (11) auf eine Schaltscheibe (13) und den zu betätigenden Schalter (14) übertragen wird.
12. Empfänger nach Anspruch 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankerteil (7) während der Schwingung gegen einen Anschlag (9) stößt und dadurch mitsamt der Scheibe (6) von dem Dauermagnet (5) abgelöst wird.
13. Empfänger nach Anspruch 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die frei gewordene Scheibe (6) unter der Wirkung einer Feder (8) in die Ausgangslage zurückgestellt wird und dabei mittels des Schaltarms (11) die Schalterbetätigung ausführt.
14. Empfänger nach Anspruch 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Welle eine Fahne (15) angebracht ist, die nach Erreichen einer bestimmten Amplitude gegen Federn (16, 17) stößt und dadurch die Eigenschwingung des Systems ändert. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschriften Nr. 169163, 234 446; deutsche Patentschrift Nr. 657 387.