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Schaltungseinrichtung zur Fernbedienung und Fernüberwachung Die Erfindung
bezieht sich auf eine Schaltungseinrichtung zur Fernbedienung und Fernüberwachung
mit Hilfe von Relais, die mittels einer aus kurzen und langen Impulsen bestehenden
Impulsfolge ferneingestellt werden. Derartige Schalteinrichtungen sind an sich seit
langem bekannt und für die verschiedensten Zwecke benutzt worden.
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Diese Schalteinrichtungen werden gemäß der Erfindung dadurch wesentlich
verbessert und vereinfacht, daß in den Empfangskreisen Relais bzw. Relaisschaltungen
benutzt werden; die je nach der Länge der Impulse mit Hilfe eines jedem Relais eigenen
Umschaltverzuges, der größer ist als die Dauer des kurzen und kleiner als die des
langen Impulses, den einen oder den anderen Stromweg schließen, und daß diese Relais
so geschaltet sind, daß sie nacheinander je für die Dauer eines Impulses der Impulsfolge
eingeschaltet werden.
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Ein Ausführungsbeispiel, das den Aufbau einer erfindungsgemäßen Schaltungseinrichtung
sowie einiger weiterer Einzelheiten der Erfindung erläutert, ist in den Fig. i bis
4. dargestellt und wird im folgenden beschrieben.
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Die Fig. i zeigt eine vollständige Schaltungseinrichtung gemäß der
Erfindung, während in den Fig. 2, 3 und q. Schaltungen dargestellt sind, welche
einem gewöhnlichen polarisierten Relais die zur Ausübung der Erfindung notwendige
Charakteristik geben.
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Es ist an sich bekannt, Relaisschaltungen so auszubilden, daß sie
einen Umschaltverzug aufweisen, d. h. daß sich ihr Anker nach Anlegen einer Gleichspannung
zunächst nach der einen Seite und dann, nach Verlauf einer gewissen wählbaren Zeit,
nach der anderen Seite umlegt.
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So ist eine Schaltungseinrichtung für Signalanlagen bekannt, bei der
nach einem Morsekode vom Sender kurze und lange Zeichen zum Rufen einer der angeschlossenen
Teilnehmerstationen gegeben werden. Durch das Morsezeichen wird an der Empfangsstelle
ein Taktgeber in Tätigkeit gesetzt, dessen Taktfrequenz durch entsprechende Beniessung
eines Kondensators und einer Drosselspule eingestellt werden kann. Die Dauer eines
Taktes ist jedoch wesentlich kürzer als die Dauer des kurzen oder langen Rufimpulses.
Erst über diesen nach Art eines Schwingungskreises arbeitenden Kontaktgeber werden
die übrigen zur Auswahl benötigten Relais in Tätigkeit gesetzt. Demgegenüber sind
bei der erfindungsgemäßen Schaltungseinrichtung zur Vorbereitung eines Stromkreises
mehrere Relais vorhanden, deren jedes mit einem Umschaltverzug versehen ist, der
größer ist als die Dauer eines kurzen und kleiner als die eines langen
Sendeimpulses
einer Impulsfolge. Ein Taktgeber im Sinne der vorerwähnten bekannten Signaleinrichtung
ist hier weder vorhanden noch erforderlich.
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Ein Ausführungsbeispiel für eine derartzg@ mit Umschaltverzug arbeitende
Relaisschal' tung ist in Fig. ä dargestellt. i ist däs in dem Diagonalzweig
DE einer Brücke DE F G liegende polarisierte Relaiswerk,
das in seiner Bauart mit . der der bekannten polarisierten Relais übereinstimmen
kann. In den einander _ gegenüberliegenden Brückenzweigen ND und GE liegt
je eine Kapazität 2 bzw. 3; in den beiden anderen Seitenzweigen der Brücke liegt
je eine Reihenschaltung einer Induktivität und eines Ohmschen Widerstandes q., 5
bzw: 6, 7.
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Wird diese Schaltung beispielsweise durch Schließen eines Schalters
8 an eine Gleichstromduelle 9 angeschlossen, so überwiegt zunächst der Einfluß des
kapazitiven Stromkreises, d. h. durch die im Diagönalzweig liegende Relaiswicklung
fließt zunächst ein -Strom in der Richtung F D- E G,
der so lange anhält, bis die Kapazitäten :2 und 3 aufgeladen sind, und der hierbei
den Anker des Relais nach der einen Seite bewegt. Nacheiner gewissen Zeit, die von
der Größe der Kondensatoren, der Wicklungsinduktivität und der Ohmschen Widerstände
abhängt, hört dieser Ström auf, und es überwiegt der Einfluß des inzwischen entstandenen,
durch die Induktivitäten q. und 6 verzögerten Stromes in Richtung FEDG. Dieser Strom
durchfließt die Relaiswicklung in umgekehrter Richtung und bewirkt so ein Umschlagen
des Ankers nach der anderen Seite.
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Eine derartige Relaisschaltung ist also imstande, auf Impulse verschiedener
Länge verschieden zu reagieren: Ist der ankommende Impuls so kurz, daß er einen-
Strom durch die Verzögerungsdrosseln q. und 6 schon nicht mehr zustande bringen
kann, so bleibt der Anker in der zuerst eingenommenen Stellung stehen. Ist der Impuls
lang genug, so erreicht der Anker seine Zweitstellung, die durch einen Strom in
Richtung FED G hervorgerufen wird. Die Zeit, welche vom Anschlagen des Ankers
in seine durch den Aufladestrom der Kondensatoren bedingte Stellung bis zum Anschlagen
in die Zweitstellung vergeht, ist im folgenden als Umschaltverzug bezeichnet.
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Die Größe des Umschaltverzugs ist innerhalb gewisser Grenzen frei
wählbar und läßt sich durch entsprechende Bemessung der Kapazitäten, Induktivitäten
und Ohmschen Widerstände der Brückenschaltung leicht einstellen.
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Derartige Relais oder Relaisschaltungen, die ein Unterscheidungsvermögen
für lange und kurze Impulse besitzen, werden -gemäß der Erfindung für Schaltungseinrichtungen,
die mit langen und kurzen Steuerimpulsen arbeiten, verwendet.
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t'" -Wie dies mit Vorteil geschehen kann, wird ".n Hand des in Fig.
i dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.
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Die Figur stellt die Schaltung der Empfangseinrichtung dar, welche
über eine Fernleitung H mit einer Sendestation verbünden ist. Die Sendestation sendet
Gleichstromimpulse in Arbeits- oder Ruhestrombetrieb, die z_ B. einer Batterie N
entstammen können und über einen von einer rotierenden Tastscheibe P betätigten
Tastkontakt ausgesandt werden; Die Impulsreihen können jedoch auch auf anderem Wege,
z. B. drahtlos oder mittels leitungsgerichteter Hochfrequenz, ausgesandt werden.
Sie müssen dann auf der Empfangsseite gleichgerichtet werden, so daß dem. Empfangsrelais
M in jedem Falle Gleichstro.nimpulse zugeführt werden.
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An der gezeigten Bedienungsstelle sind zwei polarisierte Kommandorelais
K1 und Ist vorgesehen, deren jedes über eine von den Kontakten der Relais A1 bis
A8 gebildete Kontaktkette a1 bis a8 über die dargestellten Verbindungen in der einen
oder anderen Stromrichtung an die Ortsstromquelle gelegt werden kann. Um die verschiedenen
hierzu erforderlichen Einstellungen der Kontaktkette a1 bis ä, zu erzielen, ist
eine entsprechende Beschickung der gemäß der Erfindung und gemäß Fig. r ausgebildeten
Relais AI bis Aa mit kurzen oder langen Impulsen erforderlich. Hierzu wird jeweils
über die Fernleitung H ein Impulssatz von acht Impulsen gesandt; in welchem kurze
und lange Impulse entsprechend der gewünschten Einstellung der Kontaktkette a, bis
a$ aufeinanderfolgen. Weitere, nicht dargestellte Empfangsstationen sind in gleicher
Weise ausgebildet, jedoch ist bei diesen die Anordnung der Kontaktketten a1 bis
cas so gewählt; daßeine Betätigung, der betreffenden Kommandorelais nur bei bestimmten
Impulskombinationen erfolgt, die von den für die dargestellte Bedienungsstelle maßgebenden
Kombinationen im allgemeinen abweichen.
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Bei der jeweiligen Sendung des Impulssatzes werden die Relais A1 bis
A8 in der Folge ihrer Ordnungszahlen nacheinander je für die Dauer eines Impulses
an die Ortsstromduelle gelegt. Zur aufeinanderfolgenden Anschaltung der Relais Al
bis Aß dienen die Relais Cl bis C3. Zunächst nehmen die Kontakte si, c2,
c2" und c3 dieser Relais die dargestellte Stellung ein. Bei Umlegung des Ankers
des Empfangsrelais 3,1 wird mithin i das Relais Al, wie ohne weiteres aus der Zeichnung
ersichtlich; an die Ortsstromquelle
gelegt. Mit dem Ende des übertragenen
Impulses legt sich der Anker des Empfangsrelais 111 wieder an seinen Gegenkontakt
y an. Je nachdem, ob die Dauer des übertragenen Impulses größer oder kleiner als
der Umschaltverzug des Relais A1 war, nimmt dessen Kontakt a1 dann die eine öder
andere Stellung ein. Die Erregung des Relais Al und überhaupt die Erregung irgendeines
A-Relais hat infolge der Wirkung der vorgeschalteten Ventile V, wie ohne weiteres
aus der Zeichnung ersichtlich, keinen Einfluß auf die übrigen A-Relais. Am Ende
des ersten Übertragungsimpulses wird der Kontakt cl auf den Gegenkontakt a umgelegt;
der nächste, über die Fernleitung übertragene Impuls führt infolgedessen zur Einstellung
des Relais A2. Nach Beendigung des zweiten Impulses werden die beiden Kontakte c2
und c2" auf die Gegenkontakte a umgelegt, während der Kontakt cl auf seinen Gegenkontakt.
y zurückkehrt. Der nächste Impuls führt daher zur Erregung des Relais As und weiterhin
wieder zur Umlegung des Kontaktes cl. Mithin wird beim nächsten Impuls das Relais
A4 eingestellt. Darauf werden die beiden Kontakte e2 und c2" wie auch der Kontakt
cl wieder in die dargestellte Stellung zurückgelegt und der Kontakt c3 umgelegt.
Nunmehr werden in gleicher Weise, wie bezüglich der Relais Al bis A4 angegeben,
die Relais AS bis A8 eingestellt.
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Es ist noch nachzutragen, in welcher Weise die- beschriebene Umschaltung
der Kontakte c1, c2, c2" und c3 erfolgt. Hierzu dienen die B-Relais, deren jedes
@ebenso wie die C-Relais je zwei Wicklungen besitzt und deren Einstellung ebenso
wie 1,ei dem C-Relais davon abhängig ist, welche dieser beiden Wicklungen jeweils
eingeschaltet ist bzw. bei erregungslosem Zustand des Relais zuletzt eingeschaltet
war. Die Kontakte nehmen zunächst die dargestellte Stellung ein. Bei Zuleitung des
ersten Impulses über die Fernleitung verbindet der Anker des Empfangsrelais M seinen
Gegenkontakt a mit dem positiven Pol der Ortsstromquelle. Dadurch wird einmal, wie
bereits oben erläutert, ein Stromkreis über das gelais Al geschlossen und außerdem
auch über die Wicklung Bi'. Infölgedessen wird der Anker b1 dieses Relais von seinem
Gegenkontakt y auf den Gegenkontakt a 'umgelegt. Nach Beendigung des über die Fernleitung
H zugeleiteten Impulses kehrt der Anker des Empfangsrelais auf seinen Gegenkontakt
zurück und legt dadurch die Wicklung Cl" an Spannung. Das hat die bereits angegebene
Umlegung des Ankers cl auf seinen Gegenkontakt a zur Folge. Bei dem nächsten fernübertragenen
Impuls wird über den Anker des Empfangsrelais außer dem Relais A2 die Wicklung B2'
des Relais B2 an die Ortsstromquelle gelegt. Dieses legt seinen Anker b2 auf den
Gegenkontakt a um mit der Folge, daß beim Aufhören des betrachteten Impulses über
den Anker des Empfangsrelais sowohl die Wicklungen C2' wie C2a' an Spannung gelegt
und ihre Anker c2 und c2a auf die Gegenkontakte a umgelegt werden. In gleicher Weise
wurde auch in Verbindung mit diesen Vorgängen die Wicklung Bi des Relais Bi an Spannung
gelegt und infolge der damit verbundenen Umlegung des Ankers b1 der Relaisanker
cl wieder auf seinen Gegenkontakt r umgelegt. Es folgt nunmehr in entsprechender
Weise bei dem nächsten Impuls die Erregung des Relais A3 und Umlegung des Ankers
cl und weiterhin bei dem übernächsten Impuls in Verbindung mit der wiederum erfolgten
Umlegung des Ankers cl und der Erregung des Relais A4 die Umlegung der Anker cl,
c2 in die dargestellte Stellung. Verbunden mit der Erregung des Relais A4 ist eine
Erregung der zu ihm parallel liegenden Wicklung B,"*,* was nach Aufhören des betrachteten
Impulses die Umlegung des Ankers c3 von dem Kontakt y auf den Kontakt a zur Folge
hat. Die Vorgänge wiederholen sich nun entsprechend. Bei Einschaltung des letzten
Relais A8 wird auch die zu dem Relais A$ parallel liegende Wicklung B2 des Relais
B3 an Spannung gelegt und damit der Anker c3 des Relais C3 in die dargestellte Stellung
zurückgeführt. Ebenso nehmen auch die übrigen Relais, mit Ausnahme der A-Relais,
wieder die dargestellten Anfangsstellungen ein. Die erreichte Einstellung der A-Relais
entspricht der Kombination des über die Fernleitung zugeleiteten Impulssatzes. Je
nach dessen Aufbau ist über die Kontaktkette a1 bis a$ ein Stromkreis für das Kommandorelais
K1 oder K2 in dem einen oder anderen Sinne vorbereitet. Mit der Rückkehr des Ankers
des Empfangsrelais M am Ende des achten Impulses wird dann über den genannten Anker
das betreffende Kommandorelais K1 oder K2 in dem entsprechenden Sinne an die Ortsstromquelle
gelegt. Die in Fig. i dargestellte Stellung der Kontakte a1 bis a8 ist eine der
möglichen Stellungen, die die Kontaktkette einnimmt, wenn über die Fernleitung ein
Impulssatz gesendet wird, der zur Betätigung einer anderen, ebenfalls an die Fernleitung
angeschlossenen Fernbedienungsstelle dient und in seinem Aufbau dieser Stelle angepaßt
ist.
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Um die Sicherheit der Übertragung gegen Störungen durch fremde Impulse
zu erhöhen, besteht die Möglichkeit, die Impulse in einem bestimniten Zeitabstand
zu senden und die Wahrung dieses zeitlichen Abstandes wie auch die Länge der Impulse
unter Anwendung
der neuen Relais zu prüfen. Hinsichtlieh der Längenprüfung
der Impulse kann man z. B. so vorgehen, daß mittels zweier der neuen Relais in der
oben beschriebenen Weise die Zeitlänge jedes über die Fernleitung eintreffenden
Impulses geprüft und erst, wenn die zeitliche Länge des Impulses als richtig ,gefunden
wurde, die Erregung der A-Relais durch die betreffenden Impulse ermöglicht wird.
Da derartige Schaltungen an sich auf anderem Gebiete bekannt sind, bedarf es hier
keiner näheren Erläuterung.
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Folgen die dem neuen Relais zugeleiteten und etwa auf ihre Zeitlänge
zu untersuchenden Impulse in sehr kurzem Abstand aufeinander, so ist ges wesentlich,
daß das neue Relais jeweils nahezu umnittelbar nach Beendigung eines zugeleiteten
Impulses wieder betriebsbereit ist, d. h. es ist erforderlich, daß die in das Relais
hineingegebene elektrische Energie in kürzester Zeit vernichtet wird. Dies läßt
sich gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung in einfacher Weise ohne zusätzliche
Beeinflussung des Relais dadurch erreichen, daß den Drosselspulen und Kondensatoren
Dämpfungswiderstände hohen Widerstandswertes .parallel geschaltet werden unter Einfügung
von Trockengleichrichterventilen in 'solcher Anordnung, daß die magnetischen und
elektrischen Energien der Drosseln bzw. Kondensatoren in den genannten Dämpfungswiderständen
vernichtet werden.
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Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel. Die grundsätzliche Schaltung
ist an sich die gleiche wie in Fig. 2. Zur Bezeichnung einander entsprechender Teile
sind in Fig. 2 und Fig.3 die gleichen Bezugszeichen gewählt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich,
ist über die Ausführung nach Fig. 2 hinaus den Kondensatoren 2 und 3 je ein Dämpfungswiderstand
i o und i i parallel geschaltet. In Reihe mit diesen Parallelschaltungen liegt in
den betreffenden Brückenzweigen je ein Gleichrichterventil, vorzugsweise ein Trockengleichriichterventil
12 und 13 in der aus der ?,eiclinung ersichtlichen Durchlaßrichtung. Zu jeder der
beiden Drosselspulen q. und 6 ist je eine aus einem Ohmschen Dämpfungswiderstand
14 bzw. 15 und einem Gleichrichterventil 16 bzw. 17 bestehende Reihenschaltung
parallel geschaltet. Es ist aus der aus der Zeichnung erkennbaren Durchlaßrichtung
der Ventile leicht ersichtlich, daß bei Schließung des Schalters $ der Stromverlauf
der gleiche ist, wie er zu der Ausführung nach Fig. 2 beschrieben wurde, und daß
bei Öffnung des Schalters 8 die in den Drosselspulen und Kondensatoren aufgespeicherten
Energien bzw. die durch diese veranlaßten Ausgleichströme jeweils ihren Weg über
den zugehörigen Dämpfungswiderstand nehmen. Es ist so in einfachster Weise erreicht,
daß nahezu unmittelbar nach Unterbrechung des Relaisstromkreises an dem Schalter
8 das Relais wieder betriebsbereit ist.
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Aus der beschriebenen Wirkungsweise des neuen Relais folgt, daß es
weniger darauf ankommt, daß Kondensatoren und Drosselspulen in den betreffenden
Brückenzweigen bzw. in dem betreffenden über das Relais geführten Stromkreise: liegen,
als vielmehr, daß diese Kreise so ausgebildet sind, daß der in jedem dieser Kreise
nach Anschaltung an die Gleichstromquelle sich ergebende Stromverlauf dem einer
Drosselspule bzw. eines Kondensators entspricht. Es können mithin an Stelle der
Kondensatoren und der Drosselspulen irgendwelche anderen Schaltelemente oder Schaltungsanordnungen
treten, sofern diese einen gleichen Stromverlauf erzwingen. Beispielsweise kann
an die Stelle des Kondensators ein Transformator treten, und zwar in solcher Schaltung;
daß die Sekundärwicklung dieses Transformators in dem über das Relaiswerk geführten
Stromkreis liegt, während die Primärwicklung von dem dem Relais zugeleiteten Gleichstrom
bzw. Gleichstromimpuls gespeist wird. Es ergibt sich dann bei Anlegung der Primärwicklung
an die Gleichstromquelle in dem die Sekundärwicklung enthaltenden Kreis ein gleicher
Stromverlauf, wie wenn dieser Kreis über einen Kondensator an die Stromquelle gelegt
wäre. Fig. q. zeigt ein Ausführungsbeispiel. Es ist angenommen, daß das polarisierte
Relaiswerk zwei Wicklungen i" und rb besitzt. Die Wicklung i" ist an die Gleichstromquelle
9 über die Drosselspule 2o gelegt, während die Wicklung Ib an die Gleichstromquelle
über einen Transformator 2i gelegt ist. Es ergibt sich ohne weitere Erläuterung,
daß die Wirkungsweise die gleiche ist, als wenn die Wicklung lb über einen Kondensator
an die Gleichstromquelle gelegt wäre. Der in der Schaltung in Fig. q. noch weiterhin
enthaltene Transformator?,?, dient zur Entkopplung der beiden Wicklungen i" und
Ib.