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Fernsteuereinrichtung zur wahlweisen Betätigung mehrerer Empfänger
über Starkstromleitungen mittels Wechselströmen netzfremder Frequenz Es sind bereits
Fernsteuer- und Fernmeldeeinrichtungen bekannt, bei welchen Steuerströme netzfremder
Frequenz den Starkstromnetzen überlagert werden. Bei diesen bekannten Einrichtungen
wird zur Übertragung der Kommandos und Meldungen meist eine Tonfrequenz benutzt,
die mechanische Resonanzrelais betätigt. Sind mehrere Organe zu steuern, so werden
mehrere Frequenzen ausgesandt, die von Resonanzrelais aufgenommen werden, welche
jedes für sich auf eine der Frequenzen abgestimmt sind. Bei derartigen Einrichtungen
kann es nun vorkommen, daß infolge von Schaltvorgängen im Starkstromnetz höhere
Frequenzen auftreten, die im Bereich der Steuerfreqenzen liegen. Dies können einmal
normale Oberwellen des Wechselstromes sein, aber auch Frequenzen, die in den Wanderwellen
enthalten sind. In solchen Fällen sprechen die Resonanzrelais an, ohne daß ein Steuerkommando
ausgesandt ist. Es kommen also Fehlschaltungen zustande. Die bekannten Anordnungen
haben weiterhin noch den Nachteil, daß für eine größere Anzahl von Schaltvorgängen
eine sehr große Anzahl von Steuerfrequenzen benötigt wird. Da in den Starkstromnetzen
die Zahl der zur Verfügung stehenden Frequenzen verhältnismäßig gering ist und meist
eine sehr- große Anzahl von Übertragungsvorgängen vorzusehen ist, so müssen die
Resonanzorgane sehr genau auf die einzelnen Steuerfrequenzen abgestimmt werden.
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Die Erfindung löst dagegen die Aufgabe, durch ein einziges Empfangsorgan
eine Mehrzahl von Schaltvorgängen auszuführen und dabei die Apparate --gegen unerwünschte
Störungen iii wirksamer Weise zu schützen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht,
daß an den einzelnen Empfangsstellen auf bestimmte Frequenzen ansprechende Resonanzmittel
vorgesehen sind, bei deren Ansprechen Zeitwahlvorrichtungen gesteuert werden, welche
die einzelnen Schaltvorgänge entsprechend derDauer der Frequenzimpulse auslösen.
Das Empfangsorgan enthält ein Laufwerk, welches durch eine an sich bekannte Vorrichtung
angetrieben wird .und während der Einschaltdauer das Empfangsorgan einen Zeiger
o. dgl. aus der Ruhelage gegen eine Rückstellkraft bewegt, wobei der Zeiger auf
seinem Vorwärtslauf nacheinander die einzelnen Betätigungsstellen bestreicht, jedoch
erst bei seinem durch die Rückstellkraft bewirkten Rücklauf an der zuletzt berührten
Stelle, und zwar nur an dieser, die Betätigung bewirkt.
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Derartige Laufwerke, bei welchen für verschiedene
Übertragungsvorgänge
verschiedene Umlaufswinkel eingestellt werden, sind bisher bekanntgeworden für Fernschreibmaschinen,
bei welchen über eine Gleichstromleitung Impulse verschiedener Dauer gesandt werden,
und zwar je nachdem, welche der Tasten niedergedrückt worden ist. Auch hat man in
der Fernmeßtechnik schon vorgeschlagen, die einzelnen Meßwerte durch Impulse unterschiedlicherDauer
fern zu übertragen. Bei-diesen bekannten Einrichtungen erfolgt die Übertragung mittels
Impulsen unterschiedlicher Dauer aus anderem Grunde wie bei dem Gegenstand der vorliegenden
Erfindung. Auch handelt es sich in beiden Fällen um ganz andere Einrichtungen. Obwohl
beim Erfindungsgegenstand keineswegs irgendwelche Zeichen unterschiedlicher Länge
oder Folge zu übertragen wären, so werden bei diesem doch Frequenzimpulse unterschiedlicher
Dauer verwendet, weil dadurch eine weitestgehende Sicherung der einzelnen Schaltvorgänge
gegen Fehlschaltungen und gleichzeitig eine Ersparnis an Steuerfrequenzen erzielt
wird.
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Diese Einrichtung eignet sich außer für- einen einzelnen Empfänger
besonders auch für eine Mehrzahl von Empfängern, die alle gemeinsam an dieselbe
Übertragungsleitung angeschlossen sind.' Hierbei kann sowohl die Möglichkeit vorgesehen
werden, daß die einzelnen Empfänger voneinander unabhängige Schaltaufgaben zu erfüllen
haben und alle getrennt betätigt werden sollen, 'als auch daß Gruppen von Empfängern
mit ähnlichen Schaltaufgaben vorhanden sind und die einander entsprechenden Empfänger
gleichzeitig betätigt werden sollen. Es ist dann nur notwendig, den bei einer Mehrzahl
von Empfängern vorgesehenen, gleichzeitig zu betätigenden Schalthandlungen dieselbe
Einschaltdauer-der Empfangsorgane zuzuordnen.
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Die - Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung geht aus den in
der Zeichnung dargestellten Beispielen hervor.
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Abb. i zeigt den Aufbau einer Empfangsvorrichtung, Abb.2 den auf die
Zeitdauer eingestellten Schaltmechanismus des Zeitlaufwerkes, Abb. 3 eine Abänderung
für nur zwei einander entgegengesetzte Schaltaufgaben.
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In Abb. = stellt i, 2 ein Wechselstromnetz dar, dem in bekannter und
daher nicht dargestellter. Weise eine tonfrequente Steuerspannung überlagert wurde.
Ein aus dem Kondensator 3 und der gegebenenfalls eisengeschlossenen Drossel q. bestehender
elektrischer Schwingungskreis ist auf die Übexlagerungsfrequenz abgestimmt und hierfür
maximal durchlässig. Die Drossel q. ist zweckmäßigerweise zugleich als Relais ausgebildet
und schließt dann den Kontakt 5. Durch geeignete Maßnahmen, z. B. einen magnetischen
Nebenschluß, kann verhütet werden, daß - sich beim Anziehen des Ankers die Abstimmung
wesentlich verändert. Der Kontakt 5 legt während seiner Einschaltdauer einen kleinen
selbstanlaufenden Synchronmotor 6, wie er zum Antrieb von Uhrwerken verwendet wird,
an die Spannung des Netzes i, 2. Dieser Motor 6 treibt unmittelbar oder durch Aufzug
eines Uhrwerkes über die Zahnräder 7, 8 sowie g, io und ii, i2 die Welle 1q. und
damit den Zeiger 15 im Uhrzeigersinne gegen die Feder 13 an, die den Zeiger 15 an
den Anschlag 2o zurückzudrehen sucht. Bei .der Drehung gleitet ein Hebel 16 entlang
einer - Gleitbahn ig und überstreicht nacheinander die Kontakte 22, 2q., 26, 28,
30. Nach Wiederausschalten des Kontaktes 5 dreht die Feder 13 den Zeiger 15 zum
Anschlag 2o zurück, und dabei betätigt der Hebel 16 den auf dem Vorla%f zuletzt
berührten der Kontakte.22 bis 30 und nur diesen.
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Die Vorrichtung ist in Abb. 2 näher dargestellt. Auf der Welle 1q.
sitzt der Zeiger 15 mit dem um Punkt 17 drehbaren Hebel 16, der durch Feder 18 in
die gestreckte Lage geführt wird, falls nicht die Gleitbahn ig die gezeichnete Ablenkung
bewirkt. Die Gleitbahn liegt konzentrisch zur Welle, der Hebel 16 gleitet auf ihrem
Umfang. Durch die hier nicht mehr dargestellte Feder
13 wird der Zeiger
15 bis zum Anschlag 2o zurückgedreht, wo der Hebel 16 wegen der tiefen Nut
31 der Gleitbahn seine Ruhelage einnehmen kann. Beim Lauf des Synchronmotors 6 wird
die Welle 14 im Sinne des Uhrzeigers gegen das Moment der Spiralfeder 13 angetrieben,
der Zeiger 15 legt dabei einen Winkel a, vom Anschlag gerechnet, zurück, der proportional
der Laufzeit, also der Schaltzeit des Relaisankers 5 ist. Dabei wird beim Aufsteigen
aus der Nut 31 der Hebel 16 in die gezeichnete Lage abgelenkt und kann so die in
pfeilförmigen Körpern 21, 23, 25, 27, 29 vorgesehenen Nuten, je nach der Laufzeit,
bestreichen, ohne daß eine Änderung eintritt. In der gezeichneten Stellung hat der
Zeiger 15 den Winkel a zurückgelegt, während die Spitze des Hebels 16 um den Winkel
ß zurückgeblieben ist. Unterbricht nun der Kontakt 5, so wird die Feder
13 den Zeiger 15 in die Ausgangsstellung zurückdrehen, wobei sie das Getriebe
des Zeitlaufwerkes mitnehmen muß. Der Hebel 16 behält seine Lage, bis er in die
Nut des pfeilförmigen Körpers 2i kommt. Dort wird seine Spitze festgehalten, der
Zeiger 15 setzt seine Drehbewegung fort, wobei sich der Hebel 16 umlegt, hierdurch
den Körper 2,1 nach außen drückt und den Kontäkt 22 schließt. Berührt der Hebel
16 auf seinem Rückweg noch eine weitere Kontaktstelle, so- ist das wirkungslos,
da er bereits umgelegt ist und so einfach darüber hinweggleitet. Es wird also immer
.derjenige Kontakt betätigt, ber den die Spitze des Kniehebels i6 auf dem Vorwärtslauf
zuletzt hinweggelaufen ist. Bezeichnet d die Hälfte eines dem Pfeilkörper ungefähr
entsprechenden
Winkels, so wird also bei zurückgelegten Winkeln von
| a-ß = 6o' bis (i20-8) ° der Kontakt 22 |
| a-ß = 12o ° - (18o- Ö)' - - 24 |
| a-ß = 18o" - (240-8) ° - - 26 |
| a-ß - 2400 - (300-Ö)' - - 28 |
| a-ß = 30o ° und mehr - - 30 |
betätigt, wodurch dann die entsprechende der Schaltvorrichtungen 32-36 an Spannung
gelegt wird. Da aber die Winkel a den Zeiten proportional sind, während deren das
Relais 4 den Kontakt 5 geschlossen hält, so wird also je nach der Zeitdauer des
Impulses eine von den gezeichneten fünf Schaltvorrichtungen betätigt. Dabei ist
deren Zahl natürlich nicht an die gezeichnete Ausführungsform gebunden, sondern
kann beliebig kleiner oder größer sein. Wie aus der obigen Erläuterung hervorgeht,
brauchen dabei die Zeiten nur mit einem verhältnismäßig großen Spielraum eingehalten
zu werden; im gezeichneten Beispiel steht für die zulässige Abweichung im' Wege
beinahe ein Winkel von i/,; des ganzen Umfanges zur Verfügung, genauer von (6o-
8) °. Die Stromstöße verschiedener Dauer können selbsttätig eingestellt werden,
beispielsweise durch eine Uhr oder durch eine ähnliche Vorrichtung: Es kann so bewirkt
werden, daß die Stromstöße verschiedener Dauer nicht nur in bestimmter Reihenfolge,
sondern auch zu bestimmten Tageszeiten gegeben werden. Sie können ferner im Falle
eines Wechselstromnetzes diesem mittels einer Gleichspannung oder mittels einer
andersfrequenten Wechselspannung überlagert werden.
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Abb. 3 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform für zwei einander entgegengesetzte
Schaltoperationen, wobei vorausgesetzt ist, daß der zu .betätigende Kontakt nicht
ein Momentankontakt sein soll, sondern ein Dauerkontakt, der so lange geschlossen
bleibt, bis er durch die entgegengesetzte Schaltoperation aufgehoben wird. Es ist
ferner vorausgesetzt, daß auf dem verwendeten Netz noch andere Schaltoperationen
vorkommen sollen, die den betrachteten Apparat nicht stören dürfen, aber durch Überlagerungsstöße
derselben Überlagerungsfrequenz gesteuert werden. Es ist wieder die Welle 14 vorhanden
mit dem Zeiger 15, dem Hebel 16 und der Feder 18. Im Ruhezustand legt die nicht
gezeichnete Spiralfeder 13 den Zeiger 15 an den Anschlag 2o. Beim Lauf im Uhrzeigersinne
gleitet die Spitze des Hebels 16 auf der Gleitbahn ig, nachdem sich dieser am Ende
der Aussparung 31 in die gezeichnete Lage umgelegt hat. Nacheinander werden dabei
die Nuten 37, 38, 39, 40, 41 berührt, je nach der Dauer des Laufes. Beim Zurückgehen
wird der Hebel 16 in der zuletzt passierten Nut umgelegt und ist dann für die folgenden
ebenso ohne Wirkung wie beim Vorwärtslauf. Die Nuten 0 und 40 sind für den vorliegenden
Apparat verwendet. Ein Gabelkipphebel 42, der um die Achse 45 drehbar ist, legt
sich mit der Klaue 43 in die Nut 38 bzw. nach seinem Kippen mit der Klaue 44 in
die Nut 40. Dabei schließt er mit dem Ansatz 46 je nach seiner Lage den Kontakt
zwischen den Federn 47, 48 oder 49, 50. Bei einem Drehwinkel a = i20 ° -f- ß bis
a = i80 ° -E- ß- ö wird durch das Umlegen des Hebels 16 in der Nut 38 die Klaue
43 des Kipphebels 42 nach außen gedrückt. Der Kipphebel 42 nimmt seine andere Lage
ein und schließt dabei den Kontakt zwischen 49 und 5o. Dieser Kontakt wird erst
aufgehoben und der bezeichnete Zustand wiederhergestellt, wenn sich nach einer Drehung
a = 240' + ß bis a = 300° -f- ß-8 der Hebel 16 in.. der Nut 4o umgelegt und
dabei die Klaue qq. nach außen gedrückt hat.
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Die in den gezeigten Beispielen näher erläuterte Einrichtung kann
noch in beliebiger Weise abgeändert werden. Wegen des weiten Spielraumes in den
Zeiten kann statt des Synchronmotors eine beliebige andere Antriebsvorrichtung von
konstanter oder annähernd konstanter Geschwindigkeit verwendet werden, z. B. ein
Asynchronmotor oder in Gleichstromnetzen ein gewöhnlicher Nebenschlußmotor. Ein
Teil des Getriebes kann beim Rückwärtslauf entkuppelt werden, damit die Feder ii
nicht das ganze Getriebe mit zurückstellen muß. Es kann ferner, statt wie in Abb.
3 nur ein Kontaktpaar, eine größere Zahl von Kontakten durch einen gemeinsamen Schaltmechanismus
in bestimmter Reihenfolge betätigt werden.
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Soll eine sehr große Zahl von Kontakten gesteuert werden, so würde
die Gleitbahn sehr lang und die relativen Abweichungen dürften nur mehr ganz klein
werden, wenn keine Fehlschaltungen vorkommen sollen. In diesem Falle können Gruppen
gebildet werden, die mit verschiedenen Überlagerungsfrequenzen betrieben werden,
so daß das Relais 4 nur anspricht, wenn die ihm zugeordnete Frequenz gegeben wird.
Dann kann eine andere Gruppe zwar mit denselben Einschaltdauern betrieben werden,
doch stören einander die einzelnen Gruppen wegen der Verschiedenheit der Frequenz
nicht.
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Es 'können auch Gruppen gebildet werden, bei denen dieselbe Frequenz
verwendet wird, die aber gestaffelt sind nach größenordnungsmäßigen Unterschieden
in den Steuerzeiten. Die Gruppe mit den kürzeren Einschaltzeiten muß dann nur am
Ende eine Leernut haben, z. B. Nut 41 (Abb. 3), die den Hebel 16 umlegt. Der Zeiger
15 läuft dann bis zum Anschlag 2o und bleibt stehen, solange Kontakt 5 (Abb. i)
geschlossen ist. Die Übersetzungen müssen so gewählt sein, daß die für die Gruppe
A verwendeten Zeiten für den ersten Kontakt der Gruppe 13 noch nicht ausreichen
und daß die Einheit der für B verwendeten Zeiten größer ist als die Maximalzeit
von
A. Die prozentuale Toleranz für die Zeiten kann innerhalb jeder Gruppe dieselbe
sein. Das Verfahren hat bei sehr vielen Empfängern nur den Nachteil, daß alle Apparate
immer gleichzeitig umlaufen, wenn irgendein Kommando übertragen wird. Aus diesem
Grunde ist dort die Unterscheidung durch verschiedene Frequenz am Platze.