DE669596C

DE669596C - Verfahren zum Betrieb von Fernsteueranlagen, bei denen einem Starkstromnetz tonfrequente Steuerstroeme ueberlagert werden

Info

Publication number: DE669596C
Application number: DES112087D
Authority: DE
Inventors: Georg Mohr; Otto Ortner; Paul Paschen
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1933-12-14
Filing date: 1933-12-14
Publication date: 1938-12-31

Description

Verfahren zum Betrieb von Fernsteueranlagen, bei denen einem Starkstromnetz tonfrequente Steuerströme überlagert werden Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anlage zur Fernsteuerung, bei der einem Starkstromnetz tonfrequente Steuerströme zur Fernsteuerung der an dieses Netz angeschlossenen Empfangsapparate überlagert werden. Eine solche Anlage arbeitet um so wirtschaftlicher, je größer die Zahl der ausführbaren Fernschaltungen ist und je mehr Apparate ferngesteuert werden können. Für die Fernsteuerung kommen insbesondere in Betracht die Umschaltung von Doppeltarifzählern zu bestimmten Tageszeiten, Ein- und Ausschaltungen von Füllbelastungen für die Belastungstäler der Starkstromzentrale, also z. B. von Warmwasserspeichern, Heizvorrichtungen, Pumpenanlagen, die Ein- und Ausschaltung der Beleuchtungsanlagen in Straßen, öffentlichen Gebäuden, Schaufenstern, Treppenhäusern - im letzteren Fall auch die Umschaltung von Dauereinschaltung auf Druckknopfschaltung -, die Fernbetätigung von Unterstationen, Ölschaltern, Leitungsventilen, Isondensatorbatterien zur Verbesserung des Leistungsfaktors, die Fernsteuerung von Reguliertransformatoren und andere Mittel zur Verbesserung der Starkstromspannungsverteilung usw.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß sich die zu steuernden Apparate praktisch bei allen Anlägen in zwei Gruppen einteilen lassen, in Massenapparate, z. B. Apparate für Tarifumschaltung, Schaltung der Treppenhaus- und Schaufensterbeleuchtung us@., und.' in die Einzelapparate, wie Appa-. rate zur Betätigung von Ölschaltern, Reguliertransformatoren usw.
Ferner liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß ein solches Fernsteuersystem nur dann konkurrenzfähig sein kann, wenn die Empfangsrelais zur Betätigung der Massenapparate sehr einfach und billig sind, daß dagegen zur Betätigung größerer Einzelapparate ohne weiteres auch teuerere Empfangsrelais mit besonders großer Betriebssicherheit und besonderen Schutzeinrichtungen gegen Störungen benutzt werden können.
Erfindungsgemäß werden deshalb die Empfänger der Massenapparate, wie Tarifzähler, durch einfache Impulse verschiedener Frequenzen, die Empfänger der Einzelapparate, wie Ölschalter, durch Impulsreihen, die aus den für die Steuerung der Massenapparate verwendeten Steuerfrequenzen bestehen können, gesteuert. Als Empfangsrelais für die Massenapparate können dann einfache Resonanzrelais mit einer oder zwei abgestimmten Zungen verwendet werden, die klein und billig ausfallen und bequem in die gesteuerten Apparate eingebaut werden können. Zur Betätigung einer Massenapparategruppe genügt dann jeweils die Sendung eines einfachen Steuerstromimpulses bestimmter Frequenz, während zur Betätigung eines Einzelapparates eine Schaltung erst nach Sendung einer bestimmten - Impulsfolge, vorzugsweise verschiedener Frequenzen, zustande kommt und zur Aufnahme dieser Impulsfolgen mehrere zusammenwirkende Relais oder mit besonderefz@ Laufwerken verbundene Relais dienen. :-r Es ist vorgeschlagen worden, bei derartigelt Fernsteueranlagen für die Steuerung von Apparaten zur Nachrichtenübermittlung einen besonderen Frequenzbereich zu verwenden, der für die Steuerung der übrigen fernzusteuernden Apparate nicht benutzt wird. Bei Durchführung dieser Maßnahme ergibt sich aber keine erhöhte Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Steuerfrequenzbereiches, weil ja für jede Apparateart besondere Steuerfrequenzen bereit gehalten werden müssen. Ferner wurde vorgeschlagen, Fehlschaltungen der fernzusteuernden Apparate durch Störimpulse dadurch zu verhüten, daß man Empfangsapparate verwendete, die erst nach dem Ansprechen von zwei auf verschiedene Frequenzen abgestimmten Resonanzorganen einen Steuervorgang herbeiführten, indem beispielsweise das eine Resonanzorgan ein Gesperre für das andere auslöste. Dabei war aber zur Ausführung der Schaltung nur eine einmalige Betätigung des Resonanzorgans nötig; mit Impulsreiben wurde nicht gearbeitet. Auch sollten nach diesem Vorschlag alle Empfangsapparate in gleicher Weise ausgeführt werden. Ferner wurden für solche Fernsteueranlagen Empfangsapparate mit Laufwerken oder Kraftspeichern vorgeschlagen, die aber stets so arbeiteten, daß bei Sendung eines einzigen Impulses das Laufwerk unaufhaltsam bis zum Vollzug einer Schaltung durchlief. Auch diese Apparate arbeiten somit nur mit Einzelimpulsen. Regelmäßig wurde für die Ingangsetzung derartiger mit Laufwerken versehener Apparate stets eine besondere Frequenz benutzt, die auf diese Weise für die Steuerung der übrigen Apparate verlorenging.
Ferner betrifft die Erfindung besondere Fernsteuerverfahren und Relaiskonstruktionen für die Betätigung von Einzelapparaten.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine Reihe von Schwierigkeiten, die gerade bei solchen Überlagerungsfernsteueranlagen auftreten, beseitigt werden. Eine dieser Schwierigkeiten besteht darin, daß bei solchen Fernsteueranlagen auf der einen Seite immer nur ein begrenzter Frequenzbereich für die Steuerströme zur Verfügung steht, der günstigstenfalls eine Oktave umfaßt und wegen der vorhandenen höheren Harmonischen des Netzes nur lückenhaft ausgenutzt werden kann, während auf der anderen Seite eine möglichst große Zahl verschiedener Steuerfrequenzen gefordert werden muß. Dabei dürfen die einzelnen Steuerfrequenzen nicht zu nahe aneinandergerückt werden, weil sowohl die einzelnen Empfangsrelais, insbesondere die wohlfeilen Relais, zur Betätigung der Massenapparate verhältnis-## J --l--4ß'g breite Resonanzkurven haben, deren g e infolge von Temperatureinflüssen und eleelz die Massenfabrikation bedingten Tole-'xä@n nicht immer eindeutig ist, als auch Störungen der Relais durch Nachbarfrequenzen vermieden werden müssen. Die. Gefahr solcher Störungen ist besonders dann groß, wenn sich bei ausgedehnten Starkstromnetzen die Steuerspannung ungleichmäßig auf das Netz verteilt, weil dann an einzelnen Netzpunkten u. U. die acht- bis zehnfachen Steuerspannungswerte auftreten können, die auch auf benachbarte Frequenzen abgestimmte Relais zum Ansprechen bringen können. Da die Spannungsverteilung für die Steuerströme um so ungünstiger wird, *je höher die Steuerfrequenz ist, und da in tiefer liegenden Frequenzbereichen die Harmonischen des Starkstromnetzes zu stark hervortreten, sind im allgemeinen die Grenzen des Steuerfrequenzbereichs durch die Beschaffenheit des Netzes, der Stromerzeuger und Stromverbraucher auch zahlenmäßig festgelegt. Man hat also nur geringe Bewegungsfreiheit für die Wahl der Steuerfrequenz.
Aber diese Schwierigkeiten hilft die Erfindung dadurch hinweg; daß märi an Stelle von beispielsweise zwölf benötigten Steuerfrequenzen mit etwa fünf bis sieben auskommen kann, indem man zur Steuerung der verschiedenen Massenapparate etwa drei oder vier Frequenzen benutzt, während man zur Steuerung der Einzelapparate irgendwelche Impulsfolgen der übrigen Frequenzen vertvendet, indem man jedem Apparat eine besondere Impulsfolge zuteilt. Diese geringere Frequenzzahl läßt sich ohne weiteres in dem verfügbaren Frequenzbereich unterbringen.
Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.
Die Fig. i bis 3 zeigen im Schema eine Fernsteueranlage, die Fig. i die Fernsteuerzentrale, Fig.2 einen ferngesteuerten Massenapparat, die Fig. 3 einen ferngesteuerten. Einzelapparat.
Das Starkstromnetz i, das durch den Generator 2 gespeist wird, wird über einen Aufdrückkreis 3 und einen Schalter q. von einem Tonfrequenzgenerator 5 überlagert, der durch einen Motor 6 mit regelbarer Geschwindigkeit (Regler 7) angetrieben ist. An die Netzspannung ist über den Schalter 8 ein Synchronkleinmotor g angeschlossen, der eine Anzeigevorrichtung io antreibt. Alle übrigen Teile der Fernsteuerzentrale, z. B. die Resonanzwähler usw., sind der Einfachheit halber weggelassen. Statt des . Maschinensenders 5, 6 kann u. U. auch ein auf verschiedene Frequenzen einstellbarer Röhrensender verwendet werden.
An das Netz i sind über Zähler i i (Fig. 2) die einzelnen Verbraucher i- angeschlossen, von denen der Einfachheit halber nur einer gezeichnet ist. Der Zähler hat ein umschaltbares Doppelzählwerk 13, dessen Umschaltung mittels des Schalters 14 betätigt wird. Den Schalter 14 steuert der Nöcken 15, der mit den nur über einen halben Umfang verzahnten Klinkrädern 16, 17 verbunden ist. Die Verzahnungen der Räder 16 und 17 sind um i8o° gegeneinander versetzt. Die Räder 16 und 17 können in bekannter Weise durch Hämmer 18 weitergeklinkt werden, die Hämmer ragen in den Schwingungsweg der verschieden abgestimmten Zungen ig, 2o, die von. dein über den Kondensator 21 an das Netz angeschlossenen Elektromagnet 22 erregt werden können. Die Zunge ig sei beispielsweise auf 27o, die Zunge 20 auf 285 Hertz abgestimmt.
Bei dem ferngesteuerten Einzelapparat (rig. 3) ist über den von dem Frequenzrelais 23 gesteuerten Schalter 24 der SynchronkleinniotOr 25 an das Netz i angeschlossen. Das Relais 23 sei beispielsweise auf 315 Hertz abgestimmt. Der Synchronmotor treibt über das Vorgelege 26 die Welle 27 im Sinne des eingezeichneten Pfeils an. Normalerweise ist aber die Welle durch das Klinkrad 28 und die von dein Frequenzrelais 2g gesteuerte Klinke 30 gegen Drehung gesperrt. Auf der Welle sitzt ferner der Arm 31 mit einem Anfangsanschlag 32 und einem in Löcher 33 verstellbaren Endanschlag 34, ferner die Noklcenscheibe 35, die den Schalter 36 für das Schütz 37 eines Schalters 38 zur Betätigung der Straßenbeleuchtung 39 steuert. Das Relais 29 sei beispielsweise auf 33o Hertz abgestimmt. In der Fig. 3 ist gestrichelt noch eine Variante angedeutet, die an Stelle des Relais 23 und des Schalters 24 treten kann. Das Relais 4o, das beispielsweise auf 315 Hertz abgestimmt ist, bringt bei dieser Ausführungsform den Motor 25 außer Eingriff mit der Welle 27.
Die Welle 27 sucht die Feder 41 mittels des Zahnradsektors 42 in einem dem eingezeichneten Pfeil entgegengesetzten Sinne zu drehen; die Federkraft und die Kraft des Motors 25 sind derart abgeglichen, daß bei eingeschaltetem Motor die Motorkraft überwiegt, bei abgeschaltetem Motor die Federkraft ausreicht, um die Welle 27 gegebenenfalls mitsamt dem Motor 25 zurückzudrehen.
Die Anlage arbeitet auf folgende Weise: Sollen beispielsweise die Zähler i i auf hohen Tarif umgeschaltet werden, so wird von der Fernsteuerzentrale aus ein einfacher Impuls von 285 Hertz gesendet. Dann sprechen bei allen Zählern die Zungen 2o an, der dazugehörige Hammer wird fortgesetzt hochgeschleudert und klinkt das Rad 17 um 18o° fort; weitere Hammerhübe sind wirkungslos, weil die Klinke des Hammers keine Zähne mehr auf dem Rad 17 vorfindet. Durch diese Halbdrehung des Rades 17 ist mittels des Nockens 15 der Schalter 14 geschlossen und dadurch ein Umschaltreläis für das Doppeltarifzählwerk 13 eingeschaltet worden.
Soll nun die Straßenbeleuchtung 39 eingeschaltet werden unter der Annahme, daß der Arm 31 an dem Anschlag 32 anliegt, die Schalter 36 und 38 offen sind, so wird kurzzeitig ein Impuls von 33o Hertz gesendet. Dieser Impuls ist kürzer als die Laufzeit des Rades 28 zur Zurücklegung einer Zahnteilung. Beim Senden dieser Frequenz spricht die Zunge 29 an, die Klinke 30 wird dadurch angehoben, der an Spannung liegende Synchronmotor ?5 dreht den benachbarten Zahn des Klinkrades unter der Klinke vorbei; inzwischen ist der Fernsteuerimpuls abgeklungen und die Klinke 30 wieder freigegeben worden. Der Motor 25 dreht nun das Rad 28 bis zum Anschlag der Klinke 3o an den nächsten Zahn weiter. Der Arm 31 hat den Anfangsanschlag 32 verlassen und steht nun etwa über dein nächstfolgenden Loch 33. Hierauf wird noch zweimal kurz ein Impuls von der Frequenz 330 gesendet, und zwar in Zeitabständen, die größer sind, als der Laufzeit entspricht, die das Rad 28 zur Zurücklegung einer Zahnteilung braucht. Nach dem dritten Impuls sind die Teile 31 und 35 in die gezeichnete Stellung gelangt, der Schalter 36 hat das Schütz 37 erregt, und die Straßenbeleuchtung 39 ist durch Schließen des Schalters 38 eingeschaltet worden.
Sollen nun wieder die Zähler i i auf niederen Tarif geschaltet werden, so wird ein einfacher Impuls von der Frequenz 270 gesendet; dadurch wird das Rad 16 um i8o° gedreht, der Schaltnocken 15 in die gezeichnete Stellung zurückgebracht. Der Schalter 14 wird geöffnet und das Doppeltarifzählwerk 13 auf billigen Tarif umgestellt.
Hierauf soll beispielsweise die Beleuchtungsanlage 39 abgeschaltet werden. In diesem Fall wird ein Impuls von der Frequenz 315 gesendet; dadurch wird der Schalter 24 für den Motor 25 geöffnet, und die Welle 27 wird mit Hilfe der Feder 41 bis zum Anschlag des Armes 31 an den Teil 32 zurückgedreht. Dadurch wird der Schalter 36 und über das Schütz 37 auch der Schalter 38 geöffnet. Bei der gestrichelt dargestellten Variante wird durch Sendung der Frequenz 315 die Kupplung im Vorgelege 26 ausgerückt, dann kann die Feder 41 die Welle 27 zurückdrehen.
Während also bei Massenapparaten (Fig. 2) der einfache Frequenzimpuls allein die Schaltung bewirkt, ist bei den Einzelapparaten (Fig. 3) eine Impulsfolge oder ein Zusammenarbeiten mit einem besonderen Laufwerk, Synchronmotor 25, Feder 41, nötig.
Das Empfangsrelais der Fig. 3 kann nach Umstecken des Endanschlags 34 und Verdrehung der Nockenscheibe 35 bzw. Versetzung des Schalters 36 auch so umgestellt werden, daß erst nach Sendung von vier oder mehr Impulsen geschaltet wird. Man kann also derartige Relais unter Beibehaltung der gleichen Sendefrequenzen 315 und 330 Hertz für verschiedene Schaltungen benutzen, und man ist dadurch in der Lage, in einer bestimmten Reihenfolge Straßenbeleuchtungen, Warmwasserspeicher usw. fernzubetätigen bzw. zwecks Vermeidung von Belastungsstößen die einzelnen Teile einer Stadtbeleuchtung nacheinander einzuschalten.
Damit der Wärter in der Fernsteuerzentrale die Impulsdauer und die Impulsintervalle für die Betätigung der Relais nach Fig. 3 richtig einhalten kann, ist in der Zentrale die von dem Synchronmotor 9 angetriebene Skala zo angebracht. Da die Motoren 9 und 25 mit der gleichen Starkstromfrequenz betrieben werden, laufen sie synchron, der Wärter hat also immer ein Maß dafür, wie lange beispielsweise das vom Motor 25 angetriebene Klinkrad 28 zur Zurücklegung einer Zahnteilung braucht. Bei automatischem Fernsteuerbetrieb wird der Synchronmotor 9 beispielsweise zur Steuerung des Schalters 4 für den Steuergenerator in der Weise herangezogen, daß er mittels einer Nocken- oder Kontaktscheibe für jeden Fernsteuerakt die richtige Dauer uizd Pause zwischen den einzelnen Impulsen einstellt. Man kann den Betrieb halbautomatisch in der Weise durchführen, daß bei einer Impulssendung der Synchronmotor 9 jeweils und einen Impuls bestimmter Dauer zuläßt und hierauf eine weitere Sendung so lange sperrt, bis mit Sicherheit das Rad 28 um eine Zahnteilung weiter gelaufen ist; erst dann kann ein zweiter Impuls gesendet werden.
Ein besonderer Vorteil der mit einem Synchronmotor arbeitenden Empfangsrelais besteht darin, daß die Laufzeit für eine Zahnteilung genau festliegt und außerdem von der Zentrale aus ohne weiteres durch Vergleich mit dem dort angeschlossenen Synchronmotor überwacht werden kann. Dieser Vorteil wird bei bekannten Relais, bei denen zum Antrieb des Laufwerks ein Resonanzmotor dient, nicht erreicht, weil die Laufzeit solcher Motoren stark von der jeweiligen Höhe der Steuerspannung abhängt.
Ein weiterer Vorteil derartiger Relais liegt in der hohen Resonanzschärfe, die einerseits gestattet, die Steuerfrequenzen nahe zusammenzulegen, also den verfügbaren Frequenzbereich besser auszunutzen, andererseits Störungen durch benachbarte Netzharmonische ausschließt. Bei den bekannten Relais mit Resonanzmotor dagegen kann entweder nur ein elektrischer Resonanzkreis verwendet werden, der erfahrungsgemäß bei Frequenzen von etwa 300 Hertz eine ganz flache Resonanzkurve hat, oder wenn ein mechanisches Schwingungssystem als Resonanzmotor verwendet wird, so ist dieses durch den fortgesetzten Energieentzug ebenfalls sehr stark gedämpft und hat deshalb eine flache Resonanzkurve. In diesem Fall müssen die Steuerfrequenzen sehr weit auseinandergerückt werden, der verfügbare Frequenzbereich ist schlecht ausgenutzt, und die Störungsgefahr ist groß.
Die Fig. 4 zeigt eine Variante der Fig. 3 für den mit strichpunktierten Linien 43 eingerahmten Teil. Hier sind auf der Welle 27 zwei Klinkräder 28o, 281 mit um eine halbe Zahnteilung gegeneinander versetzten Zähnen angeordnet. Ferner sind zwei Klinken 300 und 301 vorhanden, die je durch eine besondere Zunge 29o, 291 gesteuert werden. Die Zunge 29o sei beispielsweise auf 33o Hertz, die Zunge 291 auf 342 Hertz abgestimmt. Ein solches Relais arbeitet im wesentlichen wie das der Fig. 3, nur müssen zwecks Fortschaltung der Welle 27 abwechselnd die Frequenzen 330 und 342 gesendet werden.
Statt der Scheiben 28o und 281 können auch Scheiben verwendet werden, die entsprechend dem Schema der Fig. 5 gezahnt sind. Der Übersichtlichkeit halber sind die beiden Scheiben ineinandergezeichnet. Die beiden Scheiben haben mehrere Zähne, die in bestimmter Weise, für jede Scheibe verschieden, angeordnet sind. Sollen z. B. die Scheiben aus der durch 44 angedeuteten Anfangsstellung fortgeschaltet werden, so wird zunächst die Frequenz 33o, dann zweimal die Frequenz 342, dann wieder die Frequenz 330, hierauf die Frequenz 342, dann zweimal die Frequenz 330 usw. gesendet. Für jedes Relais kann also ein besonderer Schlüssel zugrunde gelegt werden, so daß es nur bei Sendung der Steuerfrequenzen nach diesem Schlüssel anspricht.
In Fig.6 ist eine andere Relaisform dargestellt, deren Welle 27 wieder von einem Synchronmotor angetrieben sein möge. Sie unterscheidet sich von der der Fig. 3 dadurch, daß das Relais nicht durch Rückstellung, sondern durch Vorwärtsdrehung in seine Ausgangslage zurückgebracht wird. Das Klinkenrad 28, die Klinke 30 und die Zunge 29 arbeiten wie bei Fig. 3. Die Klinke 30 wird jedoch außer durch die Zunge 29 noch durch die Stange 45 des die Schwingungen einer weiteren Zunge 46 überwachenden Tasters 47 gesteuert. Der Taster -ist mit einer Klinke 48 versehen, die normalerweise innerhalb des auf der Welle 27 sitzenden Laufzylinders 49 liegt, beim Hochschleudern des Tasters 47 aber außerhalb dieses Zylinders verklinkt wird, bis sie nach Weiterdrehung der Welle 27 durch den Schlitz 50 wieder ins Innere des Zylinders gelangen kann. Solange die Klinke 48 außerhalb des Zylinders 49 liegt, wird durch die Stange 45 die Klinke 30 in der Ausrückstellung gehalten.
Die Wirkungsweise ist folgende: Die Zunge 29 sei wieder auf 3.30 Hertz, die Zunge 46 auf 315 Hertz abgestimmt. Durch Impulse der Frequenz 33o kann das Rad 28 je um einen Zahn weiter geschaltet werden. Soll das Relais in die Ausgangslage zurückgeführt werden, so wird eine Frequenz von 3I5 Hertz gesendet. Dadurch wird, wie oben beschrieben, die Klinke 3o ausgerückt; die Welle 27 wird von dem Synchronmotor weitergedreht, bis in der Ausgangsstellung die Klinke 48 durch den Schlitz 50 zurückfällt und dadurch mittels der Stange 45 wieder die Klinke 30 einrückt.
In Fig. 6 ist auf der Welle 27 eine 24-Stunden-Scheibe 51 wie bei Schaltuhren angebracht. Die Scheibe hat beispielsweise zwei verstellbare Steuerfinger 52, 53, die mit einer Wippe 54 für einen Schalter 55 eines Apparates zusammenarbeiten. Bei Verwendung einer solchen Scheibe wird das Relais derart betrieben, daß z. B. in jeder Stunde ein Impuls von 330 Hertz gesendet und dadurch die Scheibe 51 um eine Stundenteilung weiter geschaltet wird. Durch Verstellung der Finger 52 und 53 kann dann die Schaltung auf beliebige Stunden eingestellt werden. Soll die Schaltung nicht zu ganzen Stunden erfolgen, so kann man der Scheibe 28 eine feinere Teilung geben bzw. zwischen dieser Scheibe und der Schaltscheibe 5 1 ein Übersetzungsgetriebe mit einer Übersetzung ins Langsame einschalten und pro Stunde zwei oder mehr Impulse, je nach der Größe des übersetzungsverhältnisses, senden. Statt dessen kann man auch unter Beibehaltung nur einer Sendung pro Stunde zu beliebigen Zeiten schalten, wenn man die Pausen zwischen den einzelnen Sendungen verschieden lang macht.
Durch derartige Relais können die gebräuchlichen Schaltuhren ohne weiteres ersetzt werden. So kann man z. B. die Treppenhausbeleuchtung damit schalten und hat, wie bei den Schaltuhren, die Möglichkeit, die Einschaltdauer zu ändern bzw. von Dauereinschaltung auf Druckknopfsteuerung umzuschalten. Auch für die Umsteuerung von Tarifapparaten, Warmwasserspeichern usw. sind derartige Relais verwendbar. Ein besonderer Vorzug der Relais nach Fig.3 bis 6 besteht darin, daß auch bei Störungen oder Fehlschaltungen der Schaltzustand der Anlage nicht längere Zeit in Unordnung geraten kann, weil durch Sendung der Frequenz 315 sämtliche Relais in jedem Augenblick rasch in die gleiche Anfangslage zurückgestellt und hierauf durch Sendung der Frequenz 33o bzw. 342 wieder in den richtigen Schaltzustand übergeführt werden können. Die Frequenzen lassen sich der Wirkungsweise nach in Arbeits- und Löschfrequenzen unterteilen; so ist z. B. bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Frequenz 330 eine Arbeits-, die Frequenz 315 eine Löschfrequenz. Durch Sendung der Arbeitsfrequenzen wird das Relais in eine bestimmte Arbeitsstellung gebracht, durch Sendung der Löschfrequenz wird das Relais wieder in die Ausgangslage zurückgeführt.
Soll ein Synchronmotor für den Antrieb der Welle 27 vermieden werden, und sollen aber trotzdem Ungleichmäßigkeiten in der Laufzeit des Antriebsmotors ausgeschaltet werden, so kann man sich einer Relaiskonstruktion nach Fig. 7 bedienen. Diese Relaiskonstruktion bietet noch den besonderen Vorteil, daß trotz Verwendung eines Resonanzantriebs die hohe Resonanzschärfe der Resonanzorgane erhalten bleibt. Zu diesem Zweck werden auf der Welle 27, die wieder mit einer Schaltscheibe verbunden sein soll, beispielsweise vier nur über Umfangsteile verzahnte Klinkräder 56 bis 59 angebracht. Jedes Rad hat eine eigene, von einer Zunge angetriebene Klinke. Die Zungen sind auf verschiedene Frequenzen abgestimmt. Die Frequenzen der zur Fortschaltung dienenden Zungen 6o bis 62 sind Arbeitsfrequenzen, die der zur Löschung dienenden Zunge 63 eine Löschfrequenz. Die Welle 27 kann nun durch eine bestimmte Impulsfolge, beispielsweise dadurch, daß man nacheinander die Zungen 62, 61, 6o zum Ansprechen bringt, fortgeschaltet werden und dadurch in derselben Weise verstellt werden wie früher durch Entklinkung des Rades 28. Bezeichnet man die einzelnen Arbeitsfrequenzen mit i, 2 und 3, so können die einzelnen Relais dadurch für verschiedene Schaltungen benutzt werden, daß man bei dem einen Relais etwa mit der Impulsfolge I, 2, 3, I, bei dein anderen mit der Impulsfolge 2, I, 3, I usw. arbeitet. Die Rückstellung geschieht durch Sendung der Frequenz für die Zunge 63. Dadurch wird das Rad 59 so lange gedreht, bis in der Ausgangsstellung seine Klinke in den Zahnlückenbereich 64 gelangt, indem eine Weiterdrehung durch die gleiche Klinke nicht möglich ist. Bei diesem Relais ist es gleichgültig, wie lange die einzelnen Impulse dauern, vorausgesetzt, daß eine gewisse Minimaldauer, die zur Weiterschaltung eines verzahnten Sektors nötig ist, eingehalten wird. Die hohe Resonanzschärfe des Relais ist dadurch bedingt, daß die Zungen 6o bis 63 praktisch ungedämpft aufschwingen können und immer nur kurzzeitig nach Erreichung einer bestimmten Amplitude auf ihre Taster prallen und dadurch schlagartig die aufgespeicherte Energie abgeben. Eine Dämpfung durch dauernden Energieentzug wie bei dem bekannten Relais mit Resonanzantrieb wird dadurch vermieden.
Relais, die nach den Fig. 3, 4 und 6 ausgeführt sind, setzen voraus, daß bestimmte Schaltungen immer in einer gewissen Reihenfolge auszuführen sind. Mit den Relais nach Fig. 5 und Fig. 7 dagegen kann die Reihenfolge der Schaltungen beliebig geändert werden, da jedes Relais nach einem besonderen Impulsschlüssel arbeitet. Man kann aber auch beispielsweise das Relais nach Fig. 3 oder 6 zur Schaltung in beliebiger Reihenfolge verwenden, wenn man es beispielsweise gemäß Fig. 8 oder 9 ausführt. Auch bei diesen Ausführungsformen ist wieder der Antrieb der Welle 27 durch einen Synchronmotor vorausgesetzt. Für die gleichen Teile sind die gleichen Bezugszeichen verwendet. Die Rückstellvorrichtungen sind nur durch den Teil 45 angedeutet.
In Fig. 8 steuert der Schalter 36 nicht unmittelbar, sondern mittelbar über ein Zeitrelais 65 den Schalter 66, beispielsweise für eine Beleuchtungsanlage. Die Laufzeit des Relais 65 beträgt beispielsweise 20 Sekunden. Wird das Relais 65 durch Schließen des Schalters 36 eingeschaltet, so wird demgemäß der Schalter 26 nur dann betätigt, wenn der Schalter 36 mindestens 2o Sekunden geschlossen bleibt. Wird also durch Fortschalten der Welle 27 der Nocken der Scheibe 35 nur vorübergehend an dem Schalter 36 vorbeibewegt, weil z. B. andere Relais geschaltet werden sollen, so wird der Schalter 66 nicht betätigt. Soll dagegen der Schalter 66 betätigt werden, so wird die Welle 27 durchgeschaltet, bis der Nocken 35 den Schalter 36 schließt, und hierauf wird eine Sendepause von mindestens 2o Sekunden eingelegt. Inzwischen ist der Schalter 66 geschlossen worden.
In Fig. 9 ist zwischen dem Schalter 36 und dem zu schaltenden Apparat 67 ein besonderer Vollzugsschalter 68 eingeschaltet, der durch das Relais 69 gesteuert wird. Das Relais 29 soll dabei auf 330 Hertz, das Relais 69 auf 342 Hertz abgestimmt sein. Durch Senden der Frequenz 33o, die hier als Vorbereitungsfrequenz wirkt, wird über den Nocken 35 der Schalter 36 geschlossen. Der Apparat 67 wird dadurch noch nicht betätigt, sondern eine Betätigung erfolgt erst, wenn die Frequenz 342, die als Vollzugsfrequenz wirkt, gesendet wird. Dadurch wird der Schalter 68 geschlossen, und jetzt erst ist der Stromkreis für die Betätigung des Apparates 67 hergestellt. Durch Sendung der Löschfrequenz 315 entsprechend Fig. 6 kann dann die Welle 27 wieder in die Ausgangslage zurückgebracht werden.
Bei den vorstehenden Beispielen ist im wesentlichen nur beschrieben, `vie eine bestimmte Schaltung herbeigeführt, nicht dagegen, wie sie aufrechterhalten und rückgänig gemacht wird. Bei der' Ausführungsform nach Fig.6 wird die Beibehaltung der Einstellung des Schalters 55 durch ein Kippgetriebe bewirkt, das der Finger 52 in die gezeichnete Stellung umlegt. Durch einen zweiten Finger 53 wird das Kippgetriebe in die andere Stellung gebracht, die es so lange beibehält, bis wieder der Finger 52 die Wippe 54 trifft. In diesem Fall arbeitet der gesteuerte Schalter also mit mechanischer Selbsthaltung. Zur Selbsthaltung können statt eines Labilgetriebes auch Sperrwerke mit Rückstellfedern verwendet werden, indem z. B. bei der Einschaltung unter Aufladung der Rückstellfeder ein Schaltorgan in eine bestimmte Stellung gebracht wird. Durch Ausrücken des Gesperres mittels eines ferngesteuerten Steuerteils kann dann das Schaltorgan wieder in die Ausgangslage zurückgeführt werden. Statt dessen können auch elektrische oder magnetische Selbsthaltevorrichtungen verwendet werden, indem z. B. beim Betätigen des Schaltorgans mittels eines Relais ein Selbsthaltestromkreis geschlossen wird; die Rückführung geschieht dann durch Aufhebung der Selbsthaltung, also beispielsweise durch Abschaltung des Selbsthalterelais. Da derartige Schaltapparate an sich bekannt sind, erübrigt sich eine nähere Beschreibung.
Bei dem Relais nach Fig. 3 wird die Aufrechterhaltung der ferngesteuerten Schaltung durch den Anschlag 34 bewirkt, der die Nockenscheibe 35 gegen weitere Schaltschritte sperrt. Die Löschung der Schaltung geschieht durch Rückführung des Relais in die Ausgangslage. In der gleichen Weise kann bei der Fig. 8 verfahren werden, indem man durch die Nockenscheibe 35 den.Schalter 36 geschlossen hält und dadurch einen Rücklauf des Zeitwerkes 65 verhütet.
Bei Empfangsrelais, bei denen zwecks Rückführung die Schaltwelle 27 bis in die Ausgangslage durchgedreht wird, wie bei Fig. 6, kann bei Anwendung einer Nockensteuerung, wie z. B. in Fig. 3, Teil 35, der Schaltvorgang dadurch aufrechterhalten werden, daß man den Nocken nach rückwärts bis zu dem der Ausgangslage entsprechenden Umfangsteil verlängert, wie durch 350 gestrichelt in Fig. 3 angedeutet ist. Bei Weiterschaltung der Welle 27 bleibt dann die Schaltung unverändert und wird erst beim Wiedereintreffen in die Ausgangslage aufgehoben.
Man kann aber auch so verfahren, daß man durch einen ersten Sendevorgang die mit Selbsthaltung versehene Schalteinrichtung einschaltet, hierauf eine Löschfrequenz sendet, die das Relais in die Ausgangslage zurückbringt, und dann durch einen zweiten Sendevorgang mit einer anderen Impulsfolge das gleiche Relais oder ein zweites Relais in eine Stellung bringt, die die Selbsthaltung aufhebt.
Um die Zahl der Sendungen zu verringern, können die Relais so ausgeführt werden, daß sie sich nach vollzogener Schaltung selbsttätig zurückstellen. Es brauchen dann zur Rückstellung keine Löschfrequenzen gesendet zu werden, sondern die Sendungen der Löschfrequenzen sind auf solche Fälle beschränkt, bei denen die Anlage durch irgendwelche Fehlschaltungen oder Störungen bzw. durch zeitweise Abschaltung einzelner Netzteile in Unordnung geraten ist.
Unter Umständen kann auch die Anordnung so ,getroffen werden, daß ein von einem Hilfsmotor, insbesondere von einem Synchronkleimnotor, einem Schrittschaltwerk o. dgl., angetriebenes Schaltorgan einen oder mehrere Stromkreise für Resonanzrelais mit wenigstens einer, vorzugsweise zwei verschieden abgestimmten Zungen steuert, die zum Eih-und Ausschalten des fernzusteuernden Apparates verbunden sind. So kann z. B. ein Synchronkleinmotor über einen von einem Resonanzrelais gesteuerten Schalter mit dem Netz, über ein von einem Resonanzrelais gesteuertes Gesperre oder eine ausrückbare Kupplung mit dem Schaltorgan verbunden sein. Das Schaltorgan stellt zu bestimmten Zeiten nach der Ingangsetzung des Motors Stromkreise für ein Resonanzrelais mit zwei verschieden abgestimmten Zungen bereit, das, je nachdem die eine oder andere Frequenz gesendet wird, den fernzusteuernden Apparat ein- oder ausschaltet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Betrieb von Fernsteueranlagen, bei denen einem Starkstromnetz tonfrequente Steuerströme von einer oder mehreren Fernsteuerzentralen aus zur Steuerung der an dieses Netz angeschlossenen Empfangsapparate überlagert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfänger der Massenapparate, wie Tarifzähler (ii, Fig. 2), durch einfache Impulse verschiedener Frequenzen (mittels Relais 14 bis 22), die Empfänger der Einzelapparate, wie Ölschalter (38, Fig. 3), durch Impulsreihen, die aus den für die Steuerung der Massenapparate verwendeten Steuerfrequenzen bestehen können (mittels Relais 23 bis 36), gesteuert werden.
2. Verfahren nach Anspruch i zum Betrieb der Einzelapparate, dadurch gekennzeichnet, daß durch Sendung von Arbeitsfrequenzimpulsen (z. B. von 35o Hertz, Fig. 3) die Empfangsapparate (Relais 23 bis 36) schrittweise bis zum Vollzug der gewünschten Schaltung (Schließung des Schalters 36) betätigt werden und durch einen besonderen Löschfrequenzimpuls (z. B. von 3i5 Hertz mittels Relais 23, 24) in ihre Ausgangsstellung übergeführt werden können.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fernsteuerung der Einzelapparate drei Impulsarten verwendet werden, Vorbereitungsfrequenzimpulse zur Einstellung der Empfangsrelais in eine bestimmte Vorbereitungsstellung, Vollzugsfrequenzimpulse zum Vollzug der dieser Stellung entsprechenden Schaltung undLöschfrequenzimpulse zur Überführung der Empfangsrelais in den Ausgangszustand.
4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Sendung von Löschfrequenzimpulsen (z. B. von 3 15 Hertz, Fig. 3, mittels Relais 23, 24) die Empfangsrelais (23 bis 36) aus ihrer Betriebsstellung, in die sie durch Arbeitsfrequenzimpulse (von 33o Hertz mittels Relais 29) schrittweise vorgeschaltet worden sind, in ihre Anfangsstellung (z. B. durch Abschaltung des Hilfsmotors 25) zurückgedreht werden.
5. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Sendung von Löschfrequenzimpulsen (z. B. von 3i5 Hertz mittels Relais 45 bis 47, Fig. 6) die durch schrittweises Vorwärtsschalten (mittels Relais 28 bis 30) in die Betriebsstellung gebrachten Empfangsrelais (27 bis 55) durch weiteres Vorwärtsdrehen bis in ihre Ausgangslage durchgedreht werden.
6. Empfangsapparat zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorzugsweise von der Starkstromspannung gespeister oder aufgezogener Hilfsmotor (z. B. 25, Fig. 3) mit einem Schaltorgan (35) und einem Schrittschaltwerk (28, 30) verbunden ist, das durch ein auf eine Arbeitsfrequenz abgestimmtes Resonanzrelais (29), insbesondere ein Relais mit mechanischem Schwingungssystem und einem die Schwingungen des Systems überwachenden Hammer oder Taster gesteuert ist.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsmotor ein von der Starkstromfrequenz in eine bestimmte Drehzahl gezwungener selbstanlaufender Synchronkleinmotor (25) verwendet wird. B.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch- i, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsmotoren mindestens zwei, vorzugsweise drei auf verschiedene Arbeitsfrequenzen abgestimmte Zungenfrequenzrelais (z. B. 6o bis 62, Fig. 7) mit Klinkenhämmern oder -tastern verwendet werden, von denen jeder eine mit dem Schaltorgan verbundene, nur über Teile des Umfangs verzahnte Scheibe (56 bis 58) antreibt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsmotor (25, Fig. 3) über einen Schalter (24) mit dem Starkstromnetz (i) bzw. über eine ausrückbare Kupplung (bei 26) mit dem der Einwirkung einer Rückzugskraft (41) unterworfenen Schaltorgan (35) und dem Schrittschaltwerk (28, 30) verbunden ist, und daß der Schalter (24) bzw. die Kupplung von einem auf eine Löschfrequenz abgestimmten Resonanzrelais (23 bzw. 4o) derart gesteuert ist, daß beim Senden der Löschfrequenz der Motor abgeschaltet bzw. abgekuppelt wird und das Schaltorgan gemeinsam mit dem Motor bzw. für sich allein in die Ausgangsstellung zurückläuft. io.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Weg des Schaltorgans (35) oder des Schrittschaltwerks (28) ein vorzugsweise einstellbarer Anschlag (34) an einer der Betriebsstellung des Relais entsprechenden Stelle angebracht ist, der nach Eintreffen einer bestimmten Impulszahl ein Weiterschalten des Schrittschaltwerks und Schaltorgans verhütet. i i.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltorgan (35, Fig.3) beispielsweise eine Nockenscheibe, einen Vorsprung (35o) oder einen Einschnitt hat, der sich von dem der Betriebsstellung entsprechenden Umfangsteil nach rückwärts bis zur letztmöglichen Endstellung (bei Weglassung des Anschlags 3q.) erstreckt, bzw. daß der von der Nockenscheibe gesteuerte Teil so ausgeführt ist, daß er nach der Betätigung beim Einlaufen des Relais in die Betriebsstellung bis zum Durchlaufen des Relais in die letztmögliche Endstellung seine Lage nicht ändert.
12. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Überführung des Empfangsapparates in die Ausgangsstellung die hemmende Wirkung des Schrittschaltwerks auf das vom Hilfsmotor angetriebene Schaltorgan durch ein auf Löschfrequenz abgestimmtes Resonanzrelais bis zum Durchlaufen des Schaltorgans in die Ausgangsstellung aufhebbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Welle (27, Fig. 6) des Schaltorgans (51) eine Steuerscheibe (49) für den-vom L öschfrequenzrelais (46) betätigten Steuerteil (47) zur Aufhebung der Sperrwirkung des Schrittschaltwerks (28 bis 3o) angebracht ist, die nach Ansprechen des Löschfrequenzrelais den Teil (47) in der Ansprechstellung so lange festhält, bis die Steuerscheibe (49) zusammen mit dem Schaltorgan (51) in die Ausgangslage (Schlitz 50) durchgedreht ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem vom Hilfsmotor angetriebenen Schaltorgan zwei oder mehrere mit ihren Zähnen gegeneinander versetzte Sperrscheiben (28o, 281, Fig. 4) angebracht sind, die mittels Klinken von mindestens zwei auf verschiedene Arbeitsfrequenzen oder Vorbereitungsfrequenzen abgestimmten Relais gesteuert sind.
15. Vorrichtungen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens bei einem Teil dieser Vorrichtungen zwecks Erhöhung der Schaltmöglichkeiten die Zähne der Sperräder (28o, 281) nicht abwechselnd, sondern in anderen Variationen aufeinanderfolgen (vgl. Fig. 5).
16. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltorgane der Empfangsrelais aus 24-Stunden-Scheiben o. dgl. mit längs des Scheibenumfangs verstellbaren Schaltfingern bestehen.
17. Verfahren zum Betrieb von Vorrichtungen nach Anspruch i bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß von der Steuerzentrale aus beispielsweise die 24-Stunden-Scheiben der Empfangsapparate in gewissen Zeitabständen, vorzugsweise stündlich, halb- oder viertelstündlich, durch Sendung einer Arbeits- oder Vorbereitungsfrequenz um eine entsprechende Skalenteilung fortgeschaltet werden, und daß die verschiedenen Schaltzeiten für die eüizelnen Apparate, z. B. für eine Treppenhausbeleuchtung, durch Verstellen der Schaltfinger längs der 24-Stunden-Scheibe erzielt werden. 18.
Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Hilfsmotor angetriebene Schaltorgan nicht unmittelbar, sondern mittelbar über ein Zeitrelais oder ein auf eine besondere Vollzugsfrequenz abgestimmtes Frequenzrelais mit dem fernzusteuernden Apparat in der Weise verbunden ist, daß dieser nur bei längerer Aufrechterhaltung einer bestimmten Betriebsstellung des Empfangsapparates bzw. erst nach Sendung einer besonderen Vollzugsfrequenz geschaltet wird. ig.
Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Rückführen bzw. zum Durchdrehen des Schaltorgans in die Ausgangsstellung außer oder statt von dem auf eine Löschfrequenz abgestimmten Relais noch von einer anderen Vorrichtung beeinflußt ist, die bei Vollzug der Schaltung des fernzusteuernden Apparates bzw. nach dem Ablauf des Zeitrelais gemäß Anspruch 18 oder bei Sendung der besonderen Vollzugsfrequenz selbsttätig die Überführung des Schaltorgans in die Ausgangsstellung bewirkt. 2o.
Vorrichtung, insbesondere zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einem Hilfsmotor, insbesondere Synchronmotor, oder von einem Schrittschaltwerk betätigtes Steuerorgan nach einer bestimmten Laufzeit oder einer bestimmten Anzahl von Schaltschritten einen Stromkreis vorbereitet, der ein mit wenigstens einem, vorzugsweise mit zwei verschieden abgestimmten Resonanzsystemen versehenes Relais ans Starkstromnetz legt, und daß die Relais mit einer Vorrichtung zum Ein- und Ausschalten des fernzusteuernden Apparates verbunden sind.
21. Vorrichtung, insbesondere zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfsmotor, insbesondere Synchronkleinmotor, zum Antrieb eines Schaltorgans über einen von einem Resonanzrelais betätigten Schalter mit dem Starkstromnetz, über ein von einem Resonanzrelais überwachtes Gesperre oder eine ausrückbare Kupplung mit dem Schaltorgan verbunden ist, der sich nach einer bestimmten Laufzeit oder nach einem bestimmten Laufweg durch Selbststeuerung stillsetzt, sperrt oder entkuppelt, und daß das Schaltorgan von dem Hilfsmotor zu bestimmten Zeiten vorübergehend einen oder mehrere Stromkreise für Resonanzrelais vorbereitet, die eine Vorrichtung zum Ein- und Ausschalten des fernzusteuernden Apparates betätigen.