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Verfahren und Einrichtung zur elektrischen Fernsteuerung von elektrischen
Schaltern durch Impulsbilder Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrischen
Fernsteuerung von elektrischen Schaltern in Überlagerungsfernsteuerungssystemen
und hat die Aufgabe, den Bau eines möglichst einfachen und billigen Fernsteuerungsempfängers,
der die Ausführung mehrerer Schaltbefehle gestattet, zu ermöglichen. Es wird dabei
vom bekannten Fernsteuerungsverfahren ausgegangen, bei dem vom Sender aus ein Startimpuls
und in für jeden Schalter vorbestimmten Zeitabständen vom Startimpuls Betätigungsimpulse
gesendet werden und am Empfangsort ein um eine Achse drehbarer Schaltmechanismus
nach Empfang des Startimpulses an einer Reihe von zu betätigenden Schaltern vorbeibewegt
wird. Erfindungsgemäß können die zu betätigenden Schalter wahlweise in die eine
oder in die andere von zwei möglichen Schaltstellungen gebracht werden, und zwar
in die eine Stellung, wenn während des dem betreffenden Schalter zugeordneten Zeitintervalls
ein Betätigungsimpuls empfangen und dadurch der Schaltmechanismus in axialer Richtung
verschoben wird, und in die andere, wenn während desselben Zeitintervalls kein Betätigungsimpuls
empfangen wird. Die Auslösung der axialen Verschiebung des Schaltmechanismus erfolgt
dabei vorteilhaft durch die Betätigungsimpulse.
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Die Erfindung umfaßt auch eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens. Bei dieser Einrichtung besitzt der Schaltmechanismus
einen
an einer axial verstellbaren Schaltwelle befestigten Schaltarm, und es weisen die
zu betätigenden Schaltkontakte ein Betätigungsorgan auf, das in zwei axial zueinander
versetzten, senkrecht zur Schaltwellenachse liegenden Ebenen sternförmig angeordnete
Speichen besitzt, die mit dem Schaltarm zusammenwirken, wobei die in-der einen Ebene
liegenden Speichen, zur Erzielung der zwei verschiedenen Schaltstellungen der Kontakte,
in Umfangsrichtung des Betätigungsorgans sich in der Mitte zwischen den in der anderen
Ebene liegenden Speichen befinden und die Speichen mit einem Schaltglied fest verbunden
sind, das in seiner einen Lage einen zugehörigen Schaltkontakt öffnet und das diesen
in der anderen Lage schließt. Mit Vorteil ist die axial verstellbare Schaltwelle
durch den Anker eines Elektromagneten ver-und entriegelbar und erfolgt die axiale
Bewegung der Schaltwelle nach der Entriegelung mittels Federkraft.
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An Hand der Zeichnung wird eine Einrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens beispielsweise näher erläutert.
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Fig. i zeigt einen schematischen Schnitt durch den mechanischen Teil
eines Empfängers und das dazugehörige elektrische Schaltchema, Fig. 2 eine Draufsicht
von unten auf mechanische Teile des Empfängers und Fig. 3 die Anordnung der fernzubetätigenden
Schalter.
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In Fig. i bedeutet i einen Synchronmotor, der über das Getriebe 2,
3 die Welle q. antreibt. Der Schaltmechanismus besitzt einen Schaltarm 5, der an
der Schaltwelle 6 befestigt ist. Die Schaltwelle 6 ist unter der Wirkung der Druckfeder
7 in axialer Richtung verschiebbar. Sie wird. in der gezeichneten oberen Lage durch
den Anker 8 des Elektromagneten g gehalten, da die Nase io desselben unter den zylindrischen
Ring ii der Schaltwelle 6 greift. Die Kontakte der zu betätigenden Schalter, von
denen in Fig. 3 beispielsweise sieben Stück, 12 bis 18, gezeichnet sind, sind im
vorliegenden Beispiel radial um die Schaltwelle 6 angeordnet. Gemäß den Fig. i und
3 weisen die einzelnen Schalter je ein Betätigungsorgan für ihre Kontakte mit in
zwei axial zueinander versetzten, senkrecht zur Schaltwellenachse liegenden Ebenen
sternförmig angeordneten Speichen ig und 2o auf, wobei die in der oberen Ebene liegenden
Speichen ig in Umfangsrichtung des Betätigungsorgans sich in der Mitte zwischen
den in der unteren Ebene liegenden Speichen 2o befinden. Auf der gleichen Welle,
mit der die Speichen ig und 2o verbunden sind, sitzt ein scheibenförmiges Schaltglied
21 fest, das mit drei Aussparungen 22 versehen ist. Die einzelnen Schaltkontakte
i2 bis 18 sind geöffnet oder geschlossen, je nachdem die Federn 12' bis 18' zwischen
oder in den Aussparungen 22 des Schaltgliedes 21 aufliegen. Die Schaltkontakte i2
bis 18 können für verschiedene Schaltaufgaben verwendet werden, so z. B. für die
Umschaltung von Hoch- und Niedertarifzählern, Ein- und Ausschaltung von Heißwasserspeichern,
Kühlschränken, Straßen-und Treppenhausbeleuchtungen usw. Entsprechend den Schaltaufgaben
können die einzelnen Empfänger mit mehr oder weniger Schaltern versehen sein. Zur
Übertragung der Steuerimpulse wird in den angeführten Schaltbeispielen mit Vorteil
das Starkstromnetz verwendet.
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Ein über die Starkstromleitung 23 (Fig. _) ankommender erster Steuerimpuls,
der sogenannte Startimpuls, bewirkt die Einschaltung des Synchronmotorsi. Dies geschieht
wie folgt: An die Starkstromleitung 23 ist das aus dem Kondensator 24 und der Spule
25 gebildete und auf die Steuerfrequenz abgestimmte Filter angeschlossen. Die durch
den Steuerimpuls an der Spule 25 bewirkte Resonanzspannung bringt den Elektromagneten
g zum Ansprechen. Dieser zieht den Anker 8 entgegen der Wirkung der Feder 26 an,
und die Nase io gibt die Welle 6 frei. Die Welle 6 bewegt sich nun unter der Wirkung
der Feder 7 mit allen an ihr befestigten Teilen in axialer Richtung in ihre untere
Lage. Diese untere Lage ist durch die Gegenhaltung 27 und die dieses gegenüberliegende
Zahnlücke des Kronenrades 28 definiert. Am an der Welle 6 befestigten Zahnrad a9
ist ein Isolierstift 3o angebracht, der beim Herunterbewegen der Schaltwelle 6 den
Kontakt 31 schließt. Dadurch wird der Synchronmotor i ans Starkstromnetz 23 angeschlossen.
Der Kontakt 31 wird durch die Nase 32 des Hebels 33, die sich unter der Wirkung
der Druckfeder 34 über einen Ansatz der oberen Feder des Kontaktes 31 schieben kann,
geschlossen gehalten. Der Synchronmotor i treibt über die Welle q., das Ritzel 34
und das Zahnrad 29 die Schaltwelle 6 an. Der Schaltarm 5 bewegt sich somit an den
Betätigungorganen der Schaltkontakte 12 bis 18 vorbei (Fig. 3).
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Kurz nach dem Start wird die Schaltwelle 6 durch die schiefe Ebene
des ersten Zahnes 35 des sich in Richtung des Pfeils drehenden Kronenrades 28, die
mit der Gegenhaltung 27 zusammen«-irl;t, wieder in ihre obere Lage verschoben. Die
Nase io, die nach dem Abfall des Ankers 8 an der Außenfläche des Ringes ix auflag,
schiebt sich wieder unter den Ring ii und verriegelt die Welle 6 in ihrer oberen
Lage. Bewegt sich der Schaltarm 5 in der oberen Lage, so wirkt er mit den Speichen
ig der Betätigungsorgane der Schaltkontakte 12 bis 18 zusammen. Dadurch werden dieselben
in die Ausschaltstellung gebracht, da nach dem Vorbeibewegen des Schaltarmes 5 an
den Schaltern die Kontaktfedern 12' bis 18' zwischen den Aussparungen am Umfang
des Schaltgliedes 21 aufliegen. Bewegt sich hingegen der Schaltarm in der unteren
Ebene, so wirkt er mit den Speichen 2o zusammen. Dadurch werden die Schaltkontakte
12 bis 18 in die Ausschaltstellung gebracht, da nach dem Vorbeibewegen des Schaltarmes
5 an den Schaltern die Kontaktfedern 12' bis 18' in den Aussparungen 22 des Schaltgliedes
21 aufliegen. Jeder Schalter kann nun in die eine oder andere von den zwei möglichen
Schaltstellungen gebracht oder darin belassen werden, je nachdem sich der Schaltarm
5 in der oberen oder unteren Ebene an ihm vorbeibewegt. Dies sei an Hand eines Beispiels
näher erläutert.
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Es sollen der Schalter i2 geschlossen, der Schalter 13 geöffnet und
die übrigen Schalter 14 bis 18 in ihren gezeichneten Schaltstellungen gelassen werden.
Zu diesem Zweck muß kurz vor Erreichen der in Fig. 3 gestrichelten Lage des Schaltarmes
5 ein Betätigungsimpuls das Ansprechen des Elektromagneten 9 und
somit
die Entriegelung der Welle 6 bewirken. Der Schaltarm 5 bewegt sich dann in der in
Fig. i strichliert gezeichneten unteren Lage und bewirkt somit in Zusammenarbeit
mit einer der Speichen 2o eine Drehung des Schaltgliedes 21 um 6o@. Dadurch fällt
die Kontaktfeder 12' in eine der Aussparungen 22, und der Schaltkontakt 12 wird
geschlossen. Die Zähne 35 des Kronenrades 28 sind so angeordnet, daß, wenn der Hebel
5 vor einem der Schalter steht, die Schaltwelle 6 in ihre untere Lage verschoben
werden kann und daß kurz nach dem Vorbeibewegen des Schaltarmes 5 an einem der Schaltkontakte
die Welle 6 und somit auch der Schaltarm 5 wieder in ihre obere Lage gehoben werden.
Zur Öffnung des Kontaktes 13 ist kein Betätigungsimpuls nötig. Der Schaltarm 5 bewegt
sich in der oberen Lage am Kontakt 13 vorbei. Da er dabei auf eine der Speichen
i9 trifft, wird das betreffende Schaltglied 21 um 6o° gedreht, und die Kontaktfeder
13' kommt zwischen zwei Aussparungen 22 am Umfang desselben zu liegen. Der Schaltkontakt
13 wird geöffnet. Die Kontakte 14 bis 16 müssen offenbleiben, ihr Schaltglied 21
darf durch den Schaltarm 5 nicht gedreht werden. Dies ist der Fall, wenn keine Betätigungsimpulse
gesendet werden und der Schaltarm 5 sich in der oberen Lage an diesen Schaltern
vorbeibewegt, wo ihm keine der Speichen i9 im Wege steht.
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Die Schaltkontakte 17 und 18 müssen befehlsgemäß geschlossen bleiben.
Wenn sich der Schaltarm in seiner oberen Lage an ihnen v orbeibewegen würde, so
würde er jeweils auf eine Speiche i9 treffen, was nach oben Ausgeführtem ein Öffnen
dieser Kontakte zur Folge hätte. Es sind also zur Belassung der Kontakte 17 und
18 in ihrer Einschaltstellung entsprechende Betätigungsimpulse zur Auslösung der
Verschiebung des Schaltarmes 5 in seine untere Lage, wo ihm keine Speichen 2o im
Wege stehen, nötig.
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Im vorliegenden Beispiel entspricht der Sendung eines Betätigungsimpulses
die Einschaltstellung und keinem Betätigungsimpuls die Ausschaltstellung. Die Erfindung
ist aber nicht an diese Lösung gebunden.
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Die zeitgerechte Sendung der Betätigungsimpulse bereitet keine Schwierigkeiten
und kann z. B. ohne weiteres im Sender durch einen synchron laufenden Wähler gesteuert
werden.
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Bei Erreichen der in Fig. 3 ausgezogen gezeichneten End- oder Startstellung
des Schaltarmes 5, d. h. nach einer Umdrehung der Schaltwelle 6, wird der Synchronmotor
i wieder selbsttätig stillgesetzt. Dies geschieht wie folgt: Das Zahnrad 29, von
dem in Fig. 2 eine Draufsicht von unten gezeichnet ist, besitzt einen keilförmigen
Stift 36 und acht auf einem Kreis angeordnete Aussparungen 37. Diese Aussparungen
37 entsprechen den sieben Schalterstellungen und der Startstellung. Das Zahnrad
29 ist in der Startstellung gezeichnet. In dieser Stellung ragt ein an der oberen
Kontaktfeder des Kontaktes 31 befestigter Isolierstift 38 in die erste Aussparung
37 des Zahnrades 29. Da sich das Zahnrad 29 bei jedem Betätigungsimpuls nach unten
bewegt, muß in demselben bei jeder Schaltarmstellung eine Aussparung 37 vorhanden
sein, damit der Isolierstift nicht anstößt. Bewegt sich der keilförmige Stift 36
kurz vor Erreichen des Start-Stellung in Richtung des Pfeils mit seiner abgeschrägten
Fläche am oberen abgebogenen Teil des Hebels 33 vorbei, so wird die Nase 32 von
der oberen Kontaktfeder des Kontaktes 31 gelöst. Der Kontakt 31 kann jedoch erst
öffnen und so den Motor i vom Netz 23 abschalten, wenn der Isolierstift 38 in die
entsprechende Aussparung 37 hineingleiten kann. Dies erfolgt stets etwas später
als die Lösung der Nase 32, um so zu gewährleisten, daß sich beim Stillstehen des
Synchronmotors i der konische Stift 36 bereits wieder am Hebel 33 vorbeibewegt hat
(Fig. 2).
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Das beschriebene Verfahren hat den Vorteil, daß die Leistung der Steuerimpulse
nur zur Auslösung aller notwendigen Schaltvorgänge herangezogen wird. Die zur Bewegung
der Achse 6 und damit zum Antrieb des Schaltarmes zur Drehung der Schaltglieder
und Rückführung der Schaltwelle in ihre obere Lage benötigte, verhältnismäßig große
Antriebsleistung kann hingegen ein und demselben Elektromotor entnommen werden.
Der letztere kann einfach und wirtschaftlich mit genügender Leistungsreserve gebaut
werden, während das Übertragen von großen Steuerleistungen einen wirtschaftlich
großen Aufwand erfordern würde.