DE1094860B

DE1094860B - Fernsteuerung fuer elektrische Geraete mittels Phasenverschiebung der Steuerspannung

Info

Publication number: DE1094860B
Application number: DEL34279A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hermann Lagershausen; Dr-Ing Hans Fricke; Dr-Ing Heinz Rummert; Dipl-Ing Helmut Linde
Original assignee: HERMANN LAGERSHAUSEN DR ING
Current assignee: HERMANN LAGERSHAUSEN DR ING
Priority date: 1959-09-21
Filing date: 1959-09-21
Publication date: 1960-12-15

Description

DEUTSCHES

Bei elektrischen Fernsteuerungen tritt häufig die Aufgabe auf, bei begrenzter Aderzahl des Verbindungskabels (bzw. begrenzter Kanalzahl eines drahtlosen öder drahtgebundenen Übertragungsweges) viele verschiedene Kommandos zu übertragen. Verschiedene Lösungen hierzu sind bekannt. Häufig angewandt wird das Prinzip, den verschiedenen Steuerbefehlen verschiedene Frequenzen zuzuordnen und am Empfangsort entsprechende Frequenzfilter zu verwenden. Bei einigen anderen Verfahren werden Impulse aus Gleich- oder Wechselspanmingen übertragen, deren zeitliche Abstände das Kriterium für die verschiedenen Befehle sind.

Das erstgenannte Prinzip hat den Nachteil, im Hinblick auf eine technisch vertretbare Filterbemessung eine verhältnismäßig hohe Freqenzbandbreite zu benötigen. Damit wird auch für den Absolutbetrag der Frequenz eine bestimmte Mindesthöhe erforderlich, und der Übertragungsweg muß hierfür ausgelegt werden. Bei Kabeln bedeutet höhere Frequenz auch höhere Dämpfung und damit bei vorgegebener Kabelart Verringerung der Reichweite. Außerdem steigt, wenn viele Frequenzen verwendet werden sollen, der Aufwand stark an sowohl auf der Senderseite wie auch in der Filteranordnung der Empfänger.

Bei der zweitgenannten Gruppe von Verfahren erfordern Sender und Empfänger ebenfalls einen wesentlichen Aufwand. Das zur Übertragung der Impulse benötigte Frequenzspektrum ist wesentlich größer, als es nach der Informationstheorie für die Übermittlung der Nachricht erforderlich wäre.

Zweck der Erfindung ist eine rationelle Steuerung beliebig vieler Geräte von einem entfernt liegenden Geber. Er wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß einerseits jedem Gerät oder einer Gruppe von Geräten eine bestimmte, gegenüber einer Bezugsspannung wahlweise verschiebbare Phasenlage der vom Geber gesendeten Steuerspannüng und· andererseits den einzelnen Empfängern der Geräte oder Gerätegruppen, die auf die charakteristische Steuerspannung jeweils ansprechen sollen, ein bestimmter Phasenbereich zugeordnet ist. Dieser Phasenbereich ist so zu wählen, daß er über so viele individuelle Phasenlagen angesteuert werden kann, wie funktioneile, aus verschiedenen Geräten gebildete Kombinationen gewünscht werden.

Die Arbeitsweise soll an dem Beispiel einer Förderanlage erläutert werden. Die Anlage gemäß Bild 1 a besteht aus den Transportbändern 1 bis 14. Sämtliche Transportwege enden in der Bandgruppe 1 bis 3. Diese nimmt das Fördergut aus den Gruppen 4-5 oder 6-7 oder dem Band 8 auf usw. Die Maschinenanlage jedes Bandes oder jeder Bandgruppe wird mit einem Empfänger ausgerüstet, der auf bestimmte Phasenlagen Fernsteuerung für elektrische Geräte

mittels Phasenverschiebung

der Steuerspannung

Anmelder:

Dr.-Ing. Hermann Lagershausen,
Braunschweig, Bültenweg 19

Dr.-Ing. Hermann Lagershausen, Braunschweig,

Dr.-Ing. Hans Fricke, Wolfenbüttel,
Dr.-Ing. Heinz Rummert und Dipl.-Ing. Helmut Linde,

Braunschweig,
sind als Erfinder genannt worden

der vom Geber gesendeten Steuerspannung anspricht, In Bild 1 b sind die den Empfängern zugeordneten Phasenbereiche dargestellt. Wird nun z. B. die dem Band 11 zugehörige Phasenlage gesendet, so sprechen die Empfänger der Bänder 11 und 1 bis 5 an.

Die Steueranlage selbst erfordert zwei Spannungsübertragungswege (beispielsweise zwei Aderpaare im Kabel oder drei Kanäle einer drahtlosen oder drahtgebundenen Verbindung oder einer Kombination von beiden) vom Geber zu den Empfängern. An die gemeinsame Steuerleitung sind gleichzeitig alle Empfänger eingangsseitig parallel angeschlossen. Der Geber leitet auf 'die zwei Spannungsübertragungswege zwei Wechselspannungen gleicher Frequenz, zwischen denen eine Phasenverschiebung besteht, deren Größe am Geber einstellbar ist und das Kriterium dafür bildet, welche der Empfänger ansprechen soll.

Diese beiden Spannungen können in bekannter Weise erzeugt werden, indem z. B. im Sender von einer Wechselspannungsquelle (z. B. dem Netz) eine Phasenbrücke B gespeist wird (Bild 2), von deren Eckpunkten die Steueradern 1 bis 4 abgehen und deren Widerstände R bzw. Impedanzen C in den Zweigen entsprechend stufig oder stetig zur Erzeugung des gewünschten Phasenwinkels veränderbar sind.

Jeder Empfänger ist so aufgebaut, daß er den gewünschten Steuervorgang dann auslöst, wenn der übermittelte Phasenwinkel innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegt. Von diesem Ansprechbereich können die obere und die untere Grenze getrennt eingestellt werden, so daß bei den einzelnen Empfängern die Bereiche nicht nur verschieden liegen, sondern auch verschieden breit sein können.

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Diese Wirkungsweise der Empfänger kann erreicht werden z. B. durch Röhrenschaltungen, insbesondere durch Abwandlung der für Röhren des Typs EQ 80 (Enneoden) aus anderem Zusammenhang (Demodulation) bekannten phasenempfindlichen Schaltungen. Diese Stufe hat bekanntlich die Eigenschaft, daß jedem Phasenwinkel am Eingang eine bestimmte Amplitude am Ausgang zugeordnet ist. Legt man an den Ausgang ein Amplitudenfilter, so kann man jeder Amplitude am Ausgang und damit jeder Phasenlage am Eingang eine bestimmte Wirkung zuordnen.

Die Wirkungsweise kann ferner erreicht werden durch röhrenlose Anordnungen, von denen Bild 3 ein Beispiel zeigt:

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Aus der Spannung U_s des Aderpaares 5" (Steuerphase) werden über einen stark in die Sättigung magnetisierten Transformator die kurzen Spannungsimpulse (Bild 3 c) erzeugt. Die Spitzen entstehen jeweils bei der Ummagnetisierung des ao Kerns, also den Nulldurchgängen der Spannung U_s. Der Gleichrichter unterdrückt die negativen Spitzen. Aus der Spannung U_v des Aderpaares V (Vergleichsphase) werden mittels zweier einstellbarer Phasenbrücken (oder zweier Goniometer) die gegen U_v um die Winkel φ_Α bzw. φ_Β verschobenen Spannungen U_Aund U_B (Bilder 3e, 3 g) erzeugt. Hieraus werden wie oben Impulse gebildet (Bilder 3 f, 3 h).

Die Impulstransformatoren PA und PB bestehen aus magnetisch hartem Werkstoff. Sie werden von den Impulsen der Spannungen U_A und U_B mittels der Wicklungen I auf- bzw. ummagnetisiert. An den in Reihe geschalteten Wicklungen II dieser Transformatoren liegt ein Relais R, das so bemessen ist, daß es bei dem Spannungsstoß, der beim Ummagnetisieren eines einzelnen Transformators entsteht, gerade noch nicht anspricht.
Auf die in Reihe geschalteten Wicklungen III der Transformatoren PA und PB werden die Impulse aus der Steuerspannung U_s geleitet. Findet einer dieser negativen Impulse beide Transformatorkerne durch positive Impulse magnetisiert vor, so polt er beide Magnetisierungen gleichzeitig um und erzeugt damit in den Wicklungen II Spannungen, deren Summe das Relais R zum Ansprechen bringt. Sind die Kerne in verschiedenen Richtungen magnetisiert, so kann nur einer umgepolt werden, dabei ergibt sich eine zum Ansprechen des Relais zu kleine Induktionsspannung.

An den beiden phasendrehenden Brücken kann man mithin den für diese Empfangsanordnung wirksamen Phasenbereich einstellen.

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Die Empfangsgeräte lassen sich auch kontaktlos bauen. Eine solche Ausführungsform erhält man, wenn man z. B. die eben beschriebene Anordnung (Bild 3) verwendet und mit dem erhaltenen Impuls statt des Relais in bekannter Weise einen magnetischen Verstärker (Transduktor) oder einen Transistor steuert.

Die Steuerung kann erfindungsgemäß auch dazu eingesetzt werden, einem von einem Motor angetriebenen Stellglied (z. B. einem Schiffsruder) eine gewünschte Lage vorzuschreiben. Dies wird erreicht, indem das Stellglied bei seiner Bewegung den Ansprechbereich seines Empfängers mitverstellt, z. B. durch mechanische Kopplung zwischen dem Stellglied und den Einstellelementen der im Bild 3 gezeichneten Phasenbrücken. Bei Einstellung eines gewählten Winkels im Sender laufen der Motor und damit das Stellglied so lange, bis der Empfänger entsprechend verstellt, d. h. die gewünschte Lage des Stellgliedes erreicht ist.

Weiter ist es möglich, einen Empfänger mit zwei voneinander getrennten Ansprechbereichen auszustatten. Eine solche Anordnung entsteht aus der Verschmelzung zweier Empfänger zu einem, wobei ein Teil der Bauelemente getrennt erforderlich ist, ein anderer gemeinsam benutzt wird.

Eine derartige Anordnung würde es z. B. ermöglichen, die Förderanlage nach Bild 1 wahlweise als Verteiler- oder S ammler anlage zu betreiben, iadem die getrennten Ansprechbereiche den Vor- und Rückwärtslauf der Motoren schalten. Die Zahl der möglichen Kommandos ist durch die Selektivität der Empfänger begrenzt. Um trotzdem die Empfänger für beliebig viele Kommandos geeignet zu machen, sind sie mit einem zweiten oder weiteren Steuereingängen zu versehen, die über weitere Steueradern angeschlossen werden. Die Zahl der unterscheidbaren Kommandos steigt dadurch von η auf n² bzw. n^s usw. An Stelle der Verwendung mehrerer Steuerleitungen kann dieselbe Wirkung durch nacheinander gegebene Kommandos über nur eine Leitung erzielt werden (Zweimultiplexverf ahren).

Die Vorteile des beschriebenen Verfahrens liegen darin, daß es mit mäßigem Aufwand eine Übertragung vieler verschiedener Steuerbefehle ermöglicht. Es wird nur eine Frequenz benötigt. Diese Frequenz kann niedrig sein (z. B. Netzfrequenz 50 Hz) und stellt demgemäß nur geringe Ansprüche an die Leitung. Ferner erfordert die Trennung der Steuerbefehle nur verhältnismäßig einfache Geräte.

In vielen Anwendungsfällen wird es möglich sein, die hier zunächst als »Aderpaare« bezeichneten Verbindungswege mit einer gemeinsamen Rückleitung zu betreiben, so daß also z. B. für zwei Verbindungswege nur drei Adern benötigt werden.

Besonders günstig gestaltet sich die Anwendung des Verfahrens in den Fällen, wo die einzuschaltenden Geräte elektrische Verbraucher sind und an einem gemeinsamen Drehstrom- oder Wechselstromnetz liegen. Dann steht durch die Netzspannung in den Empfängern die Vergleichsphase U_v schon zur Verfügung, und es braucht nur noch die Steuerspannung U_s auf eine einfache, aus zwei Adern bestehende Steuerleitung gegeben zu werden. Benutzt man den Nulleiter zugleich als einen Leiter der Steuerspannung, so genügt als Steuerleitung eine einzelne Ader.

Claims

Patentansprüche:

1. Fernsteuerung für elektrische Geräte mittels Phasenverschiebung der Steuerspannung, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der Geräte oder jeder Gerätegruppe eine bestimmte, gegenüber einer Bezugsspannung wahlweise verschiebbare Phasenlage der Steuerspannung und dem einzelnen Empfänger ein derart gewählter Phasenbereich zugeordnet ist, daß er über so viel individuelle Phasenlagen angesteuert werden kann, wie funktionell Kombinationen der einzelnen Geräte gewünscht werden.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Steuerkreis ein geschlossener Regelkreis dadurch gebildet wird, daß der Ansprechbereich des Empfängers von der Lage des Stellgliedes abhängig gemacht wird.

3. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfänger statt mit einem Ansprechbereich mit mehreren versehen sind.

4. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den zu steuernden Geräten zeitlich nacheinander oder über zusätzlich vorhandene Übertragungswege mehr als zwei gegeneinander phasenverschobene Spannungen zugeführt werden, wobei die Empfänger der Geräte dahingehend erweitert sind, daß der zu steuernde

Vorgang nur dann ausgelöst wird, wenn die übertragenen Phasenwinkel in einen für jeden Empfängereingang voreingestellten Bereich fallen.

5. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der zu übertragenden Spannungen durch das gemeinsame Wechselstromnetz als Vergleichsphase ersetzt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 768 129, 759 383.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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