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Die Erfindung betrifft eine Fernsteuervorrichtung mit mehre-
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ren aktiven oder passiven Bedienungseinheiten, die von einer Hauptstation
galvanisch getrennt sind und deren Impedanzen bei Bedienung geändert werden, mit
einer Zweileiterverbindung sowie mit einer zustandsempfindlichen Einheit zur Steuerung
in Abhängigkeit von einem signalisierten Zustand.
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Bei vielen Installationen ist es erwünscht, zwischen dem Endverbraucher,
der mit Starkstrom versorgt wird, und den Bedienungseinheiten, die in solchen Installationen
mit Schwachstrom betrieben werden, eine galvanische Trennung zu erreichen Es ist
bekannt, diese galvanische Trennung durch einen Transformator zu erreichen, dessen
Primärseite vom Starkstromnetz versorgt wird und dessen Sekundärseite eine niedrige
berührungssichere Spannung abgibt. Um eine wirksame galvanische Trennung zu erreichen,
ist es erforderlich, gewisse Normen hinsichtlich der Isolation, der Kriechstromabstände,
der Luftabstände zwischen stromführenden Leitern usw zu berücksichtigen. Alle diese
Maßnahmen haben zur Folge, daß derartige Transformatoren im Verhältnis zu ihrer
Leistung relativ groß und damit teuer in der Herstellung sind.
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Eine andere Möglichkeit zur Erreichung einer galvanischen Trennung
ist die Verwendung von Berührungsschaltern zum Abgeben von Pulsen, die ein Kipprelais
über eine elektronische Schaltung steuern können. Berührungsschalter werden bisher
in Installationen meistens zum Ein- und Ausschalten von Endverbrauchern verwendet
und weniger zur Fernsteuerung. Ein Berührungsschalter besteht aus einem Kondensator,
deren eine Elektrode mit einer elektronischen Schaltung verbunden ist und deren
andere Elektrode so angeordnet ist, daß sie durch einen Finger berührt werden kann.
Die Isolation zwischen den
Elektroden ist derart, daß die obengenannten
Normen bezüglich Kriechströme, Luftabstände und Isolation erfüllt werden, so daß
es nicht erforderlich ist, die Stromversorgung der dazugehörigen elektronischen
Schaltung auch gesondert vom Starkstromnetz galvanisch zu trennen. Dagegen hat man
den Nachteil, daß die Verdrahtung nur mit üblichem Starkstrominstallationsmaterial
durchgeführt werden kann.
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Es ist eine völlig berührungssichere Fernsteuerschaltung denkbar,
bei der ein Kondensator zwischen einem Berührungsschalter und dem Starkstromnetz
vorgesehen wird, dieser also als Isolator verwendet wird.
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Dadurch erreicht man eine Leitungsführung, die nur einen solchen Strom
zur Erde abzuleiten vermag, der maximal den Wert des Stromes durch den Berührungsschalterkondensator
annehmen könnte. Ein solcher Strom ist ungefährlich. Es zeigt sich jedoch, daß die
kapazitive Belastung des kleinen Berührungsschalterkondensators aufgrund der Leitungsführung
so groß wird, daß Bedienungseinheiten in Form von Schaltern oder Unterbrechern nicht
den Zustand der elektronischen Schaltung zur Steuerung von Kipprelais zu ändern
vermögen.
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Als Verbesserung könnte man sich vorstellen, gegeneinandergeschaltete
Dioden mit zwei Leitungen vorzusehen, die mit der zugänglichen Elektrode verbunden
wären. Durch den durch den Berührungsschalterkondensator fließenden und durch die
zwei Dioden gleichgerichteten Strom, entsteht ein Potentialunterschied zwischen
den zwei Leitern. Die Zeit bis zum Aufbau des Potentialunterschieds hängt von der
Kapazität zwischen den Leitern ab. Der Strom durch den Berührungsschalterkondensator
kann gemessen werden und wird auf Null fallen, wenn der maximale Potentialunterschied
vorliegt. Das Betätigen eines Druckschalters zum Kurzschließen der zwei Leiter,
läßt den Strom durch den Berührungsschalterkondensator plötzlich ansteigen; dies
führt zu einer meßbaren Zustandsänderung, wodurch ein
Kipprelais
umgesteuert werden kann. Eine sichere Funktion wird aber dadurch erschwert, daß
der erwartete Potentialunterschied bei üblichen Leiterlängen nicht auftritt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Fernsteuerung
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, die die vorstehenden Nachteile
vermeidet und eine sichere Fernsteuerung gewährleistet. Dies wird dadurch erreicht,
daß die Doppelleiterverbindung von einem Oszillator über eine Trennschaltung, die
aus Kondensatoren und Dioden besteht, gleichspannungsversorgt wird und daß die Änderung
des Oszillatorstroms als Maß für die Änderung der Impedanz dient.
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Die Erfindung zeichnet sich insbesondere durch die Merkmale der Patentansprüche
aus. In vorteilhafter Weise wird nicht nur die Doppelleiterverbindung, sondern es
werden auch die aktiven Bedienungseinheiten vom Oszillator mit Strom versorgt.
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Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegende Zeichnung
näher erläutert.
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Die Zeichnung zeigt einen schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen
Fernsteuervorrichtung mit einer Trennschaltung nach Anspruch 2. Ein Oszillator 1
schwingt mit einer Frequenz, die erheblich über dem hörbaren Bereich liegen kann.
Das Signal wird zu den Kondensatoren 7 und 8 geführt. Der Strom vom Oszillator 1
wird durch den Spannungsabfall am Widerstand 3 gemessen. Dieser Spannungsabfall.
wird in dem Verstärker 4 und der Steuerschaltung 5 verstärkt. Diese ist so eingestellt,
daß sie zwischen einer genügend kleinen Spannung (als Zustand "O" betrachtet) und
einer genügend großen Spannung (als Zustand 1 betrachtet) unterscheiden kann. Diese
zwei Zustände können z.B. die Effektivversorgung eines Endverbrauchers 6 steuern.
Mit Hilfe der Sicherungskondensatoren 7 und 8 ist die Eingangsschaltung, die aus
der Diodenschaltung in der Trenn-
schaltung S, dem Doppelleiter
a-b und den Bedienungseinheiten 12 und 13 besteht, von den Teilen in der Hauptstation,
die wegen des Anschlusses am Starkstromnetz berührungsgefährlich sind, getrennt.
Dieser Anschluß an der Steuerschaltung 5 ist mit "fase" bezeichnet. Weil die Sicherungskondensatoren
eine ausreichende Impedanz bei Netzfrequenz zeigen sollen, damit der Berührungsstrom
(zur Erde) ungefährlich wird, wird die Frequenz des Oszillators tatsächlich dadurch
bestimmt, daß die Impedanz der Kondensatoren genügend klein wird, um eine sichere
Funktion der Schaltung zu gewährleisten.
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Die Funktion der Trennschaltung S kann wie folgt erklärt werden: Man
gehe davon aus, daß die Diode 11 gesperrt ist.
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Dann werden die Punkte 1a und 1b mit der Oszillatorfrequenz zu entgegengesetzten
Spannungen aufgeladen, und die Punkte a2 und b2 hätten entgegengesetzten Polarität
aufgrund der Dioden 9 und 10; - mit der dargestellten Diodenpolarität wird a2 positiv
und b2 negativ. Nach einem negativen Spannungsübergang auf al könnte keine Ladung
mehr vom Kondensator 7 abgeführt werden, so daß der Energietransport durch den Kondensator
aufhört. Dasselbe gilt für den Kondensator 8 bei positivem Spannungsübergang auf
bl. Dieses ist an und für sich eine bekannte Erscheinung, die bei anderen Konstruktionen
in der Form der Diodenpumpe ausgenutzt wird. Es ist aber unter anderem Zweck der
Erfindung, einen Energietransport durch die Kondensatoren zu erreichen, wobei die
Diode 11 dazu dient, einen Stromweg bei der Polaritätsumkehr zu bilden, der die
Kondensatoren 7 und 8 entlädt.
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In dem Widerstand 3 wird durch die Diode 11 einmal pro Periode ein
gewisser Strom fließen. Falls der Druckschalter 12, der als Beispiel für eine passive
Bedienungseinheit zwischen den Leitern a und b dient, betätigt wird, fließt in dem
Widerstand 3 ein Strom, der unterschiedlich ist gegenüber dem geringen Ladestrom
der Kondensatoren 7 und 8. D.h., wenn sich das Gleichspannungsgleichgewicht zwischen
den Leitern a und b ein-
gestellt hat, kann nur ein solcher Ladungstransport
auftreten, der zu Leckströmen zwischen den Leitern a und b paßt.
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Wenn eine Verbindung zwischen a und b hergestellt wird, kann plötzlich
ein Strom vom Oszillator 1 fließen, der - wie oben beschrieben - mit Hilfe des Widerstandes
3 gemessen wird.
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Dieser Strom fließt auch, wenn die Bedienungseinheit Diodencharakter
aufweist, wobei jedoch diese zur Diode 11 entgegengesetzt polarisiert ist.
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Ferner können aktive Bedienungseinheiten 13 über die Doppelleiterverbindung
a-b spannungsversorgt werden Diese Schaltung wird benutzt, falls eine komplexere
Signalverarbeitung am Orte der Bedienungseinheit gewünscht ist. Dieser Aufbau benötigt
vor dem Einschalten des Meldezustandes nur einen vernachlässigbaren Stromverbrauch.
Dies ermöglicht den Einsatz von elektronischen Schaltkreisen mit niedrigem Stromverbrauch,z.B.
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MOS-Schaltkreise.
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In der Beschreibung ist als Beispiel für den Einsatz der Fernsteuervorrichtung
die Fernbedienung eines elektrischen Effektivverbrauchers erläutert. Sie kann jedoch
überall da eingesetzt werden, wo eine galvanische Trennung zwischen einer Eingangseinheit
und einer Ausgangseinheit erforderlich ist.
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