DE1563942C - Vorrichtung zum Empfang von Fernsteuersignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Empfang von Fernsteuersignalen, die von einer impulsmodulierten Fernsteuerfrequenz gebildet und der Netzwechselspannung eines Starkstromnetzes überlagert sind, bei der die Fernsteuersignale der Erregerspule eines elektromechanischen Wandlers "mit einem auf die Fernsteuerfrequenz abgestimmten mechanischen Schwingungssystem zugeführt sind und der Wandlerausgang die Speisestromzuführung zu einem mit einem Schaltorgan verbundenen elektrischen Zeitglied mit Auslöseschwelle im Takte der Steuerfrequenz bis zum Erreichen der Auslöseschwelle steuert, wobei die Zeitkonstante des Zeitgliedes wesentlich größer ist als die Dauer der einzelnen Speisestromstöße und der Wandlerausgang durch wenigstens einen am mechanischen Schwingungssystem angebrachten elektrischen Kontakt gebildet ist, der eine zwischen der Netzwechselspannung und dem Zeitglied vorgesehene Verbindung periodisch schließt und unterbricht, nach Patent 1 563 939.

Die Empfangsvorrichtung nach dem Hauptpatent zeichnet sich durch eine auch bei tiefen Fernsteuerfrequenzen gegebene Selektivität und eine gute Störfestigkeit gegenüber einmaligen kurzen und starken Störimpulsen aus. Zum Abbau der durch einen derartigen Störimpuls in einem Speicherkondensator des Zeitglieds angesammelten unerwünschten Ladung ist ein hochoh'miger Entladewiderstand vorgesehen, der naturgemäß diese unerwünschte Ladung nur langsam abbauen kann.

Im praktischen Einsatz von Rundsteuerempfängern treten nun nicht nur vereinzelte Störimpulse auf. Bei Kurzschlußabschaltüngen mit Schnellwiedereinschaltung im Starkstromnetz können vielmehr auch - mehrere Stöße kurz aufeinanderfolgen. In krassen Fällen, wie beispielsweise bei Wackelkontaktverbin-

. düngen unter hoher Leistung im Starkstromnetz, entstehen sogar unregelmäßige, sich rasch wiederholende Störimpulse während mehrerer Sekunden oder gar Minuten und gelangen an die Eingangsklemmen · des Rundsteuerempfängers. Bei solchen . schnell aufeinanderfolgenden Störimpulsen kann sich aber der Speicherkondensator in der Schaltung nach der Hauptanmeldung in den kurzen störspannungsfreien Zwischenzeiten nicht genügend rasch entladen,. und es kann daher eine zunehmende Aufladung desselben durch die rasch folgenden Störimpulse und schließlich ein fehlerhaftes Ansprechen des Rund-Steuerempfängers erfolgen.

Die zu einer Verbesserung der Störfestigkeit notwendige wesentliche Verminderung der Entladezeit des Speicherkondensators durch Verkleinerung des Entladewiderstandes bei gleichbleibender Aufladezeit durch einen normalen Steuerimpuls hätte in der Schaltung gemäß dem Hauptpatent neben dem gewünschten Effekt den Nachteil, daß die maximal am Speicherkondensator aufbaubare Spannung infolge der während der Ladephase dauernd über den Entladewiderstand abfließenden Ladung prozentual zur verfügbaren Speisespannung immer niedriger werden und vor Erreichen des Zieles unter die praktisch realisierbare Zündspannung einer Glimmröhre ab-

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realisierbare Zündspannung einer Glimmröhre ab- der Ladespannung für sich wiederholende Störsinken würde. Eine merkliche Verkleinerung dieses Spannungsstöße, ■
Entladewiderstandes würde zudem unnötigerweise F ig. 6 a ein Diagramm relativer Lade- und Entviel elektrische Leistung verzehren, was zu einer ladezeiten für eine verhältnismäßig große Zünd-Uberlastung und vorzeitigen Zerstörung des Kon- 5 spannung U_z der Glimmröhre,
taktes führen könnte. F i g. 6 b ein Diagramm relativer Lade- und EntAufgabe der vorliegenden Weiterbildung der Emp- ladezeiten für eine verhältnismäßig kleine Zündfangs vorrichtung' nach der Hauptanmeldung ist es, spannung U_z der Glimmröhre und
die vorstehend geschilderten Nachteile zu beseitigen F i g. 7 eine mögliche konstruktive Ausführung und demgemäß eine Vorrichtung zu schaffen, die 10 des Kontaktes.

nicht nur eine gute Störfestigkeit gegenüber ein- An den Klemmen 1 und 2 der Vorrichtung gemaligen starken Störimpulsen, sondern auch gegen- maß F i g. 1 liegt die Netzspannung U_n und die über eine Vielzahl rasch aufeinanderfolgender Stör- impulsmodulierte Fernsteuerspannung U_st. Die impulse großer Amplitude besitzt und damit ein Serienschaltung aus Wandlerspule 5 und Primärfehlerhaftes Ansprechen des Empfängers weitest- 15 kondensator 4 ist direkt an die Klemmen 1 und 2 gehend ausschließt. angeschlossen, über den Klemmen des Primär-Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrich- Kondensators 4 wird die 50-Hz-Netzspannung abtung der eingangs angeführten Art dadurch gelöst, genommen und über die Diode 12 und einen Vordaß die Zeitkonstante des elektrischen Zeitgliedes widerstand 11 an eine als. Spannungsstabilisator wirdurch einen Kontakt des mechanischen Schwingungs- 20 kende Zenerdiode 41 geführt. Diese reduziert die systems derart umschaltbar ist, daß die Speisestrom- positiven Halbwellen der sich beispielsweise zwischen zuführung zum Zeitglied der größeren Zeitkonstante 180 und 250 Volt ändernden Netzspannung auf eine und die Rückstellung des Zeitgliedes der kleineren trapezförmige,¹ durch die Zenerspannung festgelegte, Zeitkonstante zugeordnet ist. mit 50 Hz pulsierende Gleichspannung mit kon-

durch das Schwingungssystem betätigte Kontakt nung dient als Speisespannung LJ_sp für die Aufladung

schaltet in seiner Ruhelage einen Entladewiderstand eines Speicherkondensators 13.

über einen Speicherkondensator. Solange die Schwingfedern 6 und 8 in Ruhe sind

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungs- 30 oder nur sehr wenig schwingen, bleibt der Kontakt 19 form der Erfindung weist der bei geöffnetem Kontakt ständig geschlossen, wodurch die Klemmen 43 und 2 wirksame gesamte Ladewiderstand einen größeren kurzgeschlossen sind und der Speicherkondensator Widerstandswert auf als der bei geschlossenem Kon- 13 nicht nur nicht geladen, sondern gegebenenfalls takt wirksame Entladewiderstand. über den Entladewiderstand 14 entladen wird.

Vorzugsweise schaltet der Kontakt in seiner offenen 35 Unter dem Einfluß einer an die Klemmen 1 und 2 Stellung zur Vergrößerung des Ladewiderstandes angelegten impulsmodulierten Fernsteuerfrequenz den Entladewiderstand in einen Ladepfad. bzw. tonfrequenten Steuerspannung U_st genügend

, Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der großer Amplitude beginnen die auf die Steuerfrequenz Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Kon- abgestimmten Schwingfedern 6 und 8 zu schwingen takt ab einer vorgebbaren minimalen Größe der 40 und verursachen ein periodisches Offnen und Schließen Speisestromstöße länger öffnet als schließt. des Kontaktes 19. Dadurch erfolgt in den Zeitabschnit-

Vorzugsweise ist dabei das Zeitglied von den ten mit offenem Kontakt 19 unter dem Einfluß der Speisestromstößen minimaler Größe auf mindestens pulsierenden Speisespannung U_sp eine sukzessive Auf-80% einer aus der Netzwechselspannung gewonnenen, ladung des Speicherkondensators 13 über die Seriengleichgerichteten Speisespannung aufladbar. 45 schaltung eines Ladewiderstandes 42 mit einem Ent-

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungs- ladewiderstand 14. In den entsprechenden Zeitform der Erfindung beträgt die Auslöseschwelle des abständen fließt der gesamte Strom als Ladestrom i_L Zeitglieds mindestens 80% der bei sehr großen Speise- in den Speicherkondensator 13, da kein Entladestromstößen maximal erreichbaren Spannung am widerstand parallel zum Kondensator 13 liegt. In Speicherkondensator. - 50 den Zeitabschnitten mit geschlossenem Kontakt 19

An Hand der Zeichnung wird ein Ausführungs- wird die aufgespeicherte Ladung hingegen über den beispiel der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt Entladewiderstand 14 in Form eines Entladestromes i_E

F i g. 1 ein Schaltungsschema einer erfindungs- wieder teilweise abgebaut,
gemäßen Vorrichtung, Die Spannung U_c am Speicherkondensator 13 baut

F i g. 2 ein Diagramm der bei einer erfindungs- 55 sich infolgedessen unter dem Einfluß eines Steuergemäßen Vorrichtung auftretenden Lade- und Ent- signals nur langsam und sozusagen im Pilgerschrittladeströme sowie verschiedener Ladespannungen, verfahren auf. Sie erreicht aber — genügend große

F i g. 3 ein Diagramm der bei verschiedenen rela- Signalspannung an den Klemmen 1 und 2 voraustiven Öffnungszeiten des Kontaktes maximal erreich- gesetzt — schließlich trotzdem die Zündspannung baren Ladespannungen am Speicherkondensator, 60 der Glimmröhre 15; diese zündet dann und bringt

F i g. 4 ein Diagramm des zeitlichen Anstiegs den Empfänger in bekannter und gewollter Weise der Ladespannung am Speicherkondensator, und zum Arbeiten. ,· ■,',

zwar für verschiedene relative Öffnungszeiten des Im folgenden werden die Vorteile der erfindungs-

Kontaktes, gemäßen Vorrichtung — namentlich in bezug-auf

Fig. 5a ein Diagramm des zeitlichen Anstiegs 65 Erhöhung der Störfestigkeit von Rundsteuerempfänder Ladespannung für einen Steuerimpuls minimal gern gegenüber sich wiederholenden Störspannungsnotwendiger Amplitude, . ' ■■ stoßen — eingehend erörtert.

F i g. 5b ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs . Es wird ferner gezeigt, daß zur Optimierung dieser

Vorteile gewisse Dimensionierungsvorschriften beachtet werden müssen, die auf Grund eingehender Erkenntnisse des differenzierten Verhaltens der erfindungsgemäßen Vorrichtung beim Eintreffen von Steuersignalen einerseits und Störspannungsstößen andererseits gewonnen wurden.

Um eine möglichst gute Störfestigkeit gegenüber sich wiederholenden Störimpulsen zu erreichen, muß der Entladewiderstand 14 so klein wie möglich gemacht werden, damit die durch die genannten Störimpulse am Speicherkondensator 13 aufgebauten unerwünschten Spannungen nach dem Aufhören eines jeden einzelnen oder eventuell nach einer Gruppe von Störimpulsen wieder so rasch und so weitgehend als möglich abgebaut werden. Dabei ist bekannt, daß in der Praxis die durch Stoß erzeugten Störspannungen zwar meistens sehr hohe Amplituden aufweisen, daß aber jeder einzelne Störimpuls nur von verhältnismäßig kurzer Dauer ist.

Wesentlich ist ferner, daß in der Praxis, auch zwischen sich sehr rasch folgenden Störspannungsstößen, kurze Zeitabschnitte vorhanden sind, die annähernd störspannungsfrei sind. In Extremfällen können beispielsweise in einem Starkstromnetz beinahe reine Stöße entstehen, d.h. Stöße, die im Netz selbst zu keinen oder mindestens fast zu keinen gedämpften Schwingungen führen. Selbst solche reine Stöße erzeugen aber — wie noch näher erläutert wird — im Filter der Empfangseinrichtung gedämpfte Schwingungen. Meistens entstehen aber bereits im Netz durch die Stöße gedämpfte Schwingungen, wobei deren Frequenz und deren Dämpfungsverlauf durch die Eigenschaften des Netzes gegeben sind.

Die- bereits erwähnte Forderung, den Entladewiderstand 14 so klein als möglich zu wählen, kann natürlich nicht beliebig weit getrieben werden, weil es sonst nicht mehr gelingt, den Speicherkondensator 13 durch einen gewollten Steuerimpuls genügend hoch aufzuladen. Man kann die Forderung aber auch umkehren und sich fragen, was zu tun ist, um den Speicherkondensator.13 durch einen Steuerimpuls

verhältnismäßig kleiner Amplitude U_stmin, aber genügend langer und ununterbrochener Dauer bis zum Zünden der Glimmröhre aufzuladen, obwohl der Entladewiderstand 14 einen sehr kleinen Wert aufweist.

Diese Fragestellung führt zur richtigen Dimensionierung der ganzen Einrichtung, die den Kontakt 19 betätigt. Diese Einrichtung muß nämlich so beschaffen sein, daß der Kontakt 19 beim Vorhandensein einer Steuerspannung an den Klemmen 1 und 2, und zwar

selbst einer minimalen Steuerspannung U₁, . für

die ganze Dauer des Steuerimpulses während möglichst langen Zeitabschnitten geöffnet und nur während kurzen Zeitabschnitten geschlossen wird.

Wie diese Forderung praktisch realisiert werden kann, wird später erläutert. Vorerst sei an Hand der F i g. 2 bis 4 diskutiert, wie sich eine Veränderung des Verhältnisses Öffnungszeit zu Schließungszeit des Kontaktes 19 auf den Spannungsverlauf U_c am Kondensator 13 auswirkt und warum lange Öffnungsund kurze Schließungszeiten optimale Resultate ergeben.

Denkt man sich die Glimmröhre 15 vorläufig als unwirksam, so baut sich für jedes Verhältnis der Öffnungszeit zur Schließungszeit des Kontaktes 19 am Speicherkondensator 13 nach genügend langer Zeit (theoretisch nach unendlich langer Zeit, praktisch nach einigen Sekunden) eine gewisse maximale

Spannung U_Cmittelmax auf, die von der Speisespannung U_sp, von den Widerstandswerten der Widerstände 42 und 14, vom Kapazitätswert des Speicherkondensators 13 und eben vom genannten Verhältnis

ίο y ₌

Öffnungszeit

T_{L =}

Schließungszeit + Öffnungszeit T_E + T_L T_Sig

(wobei T_Sig = Schließungszeit + Öffnungszeit) , des Kontaktes 19 abhängt.

Die Speisespannung U_sp sowie die genannten Widerstands- und Kapazitätswerte sollen in den folgenden Überlegungen zunächst unverändert belassen werden. Es ist nun ohne weiteres ersichtlich, daß für V = 1 die Spannung U_Cmax schließlich den Wert der Speisespannung U_sPmax erreicht. Ebenso klar ist, daß für F = O die Spannung U_Cmax Null bleibt.

Im folgenden seien die maximal erreichbaren Kondensatorspannungen U_{Cmütel αχ} in Abhängigkeit von V berechnet:

Die momentanen Ladeströme i_L sind durch- die Beziehung

h =

R₄₂ + R

gegeben, während die momentanen Entladeströme i_E durch die Beziehung

bestimmt sind.

In diesen Ausdrücken ,bedeutet

U_sp die momentane Speisespannung an den Klemmen der Zenerdiode 41,
U_c die momentane Spannung an den Klemmen

des Speicherkondensators 13,
R₄₂ den Widerstandswert des Widerstandes 42, R₁₄ den Widerstandswert des Widerstandes 14.

Aus den Gleichungen (1) und (2) ist sofort ersichtlich, daß bei genügend kleinen Momentanspannungen U_c die momentanen Ladeströme i_L größer sein können als die momentanen Entladeströme i_E. Die Gleichungen zeigen aber auch, daß die Entladeströme i_E immer größer sein müssen als die Ladeströme i_L, sobald die Spannung U_c sich der Spannung U_sp nähert.

In der Schaltung gemäß F i g. 1 kann die Kondensatorspannung U_c bei sich periodisch öffnendem und schließendem Kontakt 19 also niemals — auch nach unendlich langer Zeit nicht — den Wert der maximalen Speisespannung U_Spmax erreichen.

F i g. 2 stellt den Spannungsverlauf U_c in einem kurzen Zeitabschnitt dar, in welchem sich die Ladungen und Entladungen, über die Zeit T₅₀ = V₅₀ Sekun-. den betrachtet, die Waage halten, so daß die über V₅₀ Sekunden gemittelte Spannung U_Cmittel nicht mehr weiter ansteigen kann. Dabei wurde für F i g. 2 beispielsweise vorausgesetzt, daß die Steuerspannung U_st

65. einen Wert aufweise, bei welchem der Kontakt 19 während seinem periodischem öffnen und Schließen gleich lange öffnungs- und Schließungszeiten T_L bzw. T_E aufweist; also V = 0,5. Vorausgesetzt wird ferner,

daß die Steuerfrequenz beispielsweise 200 Hz betrage und daß die Speisespannung U_sp — wie in F i g. 2 gezeichnet — einen rechteckigen Verlauf mit dem Maximalwert U_spmax aufweise. Diese letzte Voraussetzung trifft zwar in der Praxis nicht ganz zu, der wirkliche — durch die Zenerdiode 41, den Widerstand 11, die Diode 12 und die Netzspannung U_n bestimmte -Verlauf der Speisespannung U ist nämlichtrapezförmig. Die Differenz ändert aber an den folgenden Überlegungen quantitativ nur wenig, so daß sie vernachlässigt werden kann.

Die von den Ladeströmen i_L in F i g. 2 eingeschlossenen, einfach schraffiert gezeichneten Flächen stellen die Summe der während 2· T₅₀ = V25 Sekunden erfolgten Ladungen des Speicherkondensators 13 dar, während die von den Entladeströmen i_E eingeschlossenen gekreuzt schraffierten Flächen der Summe der Entladungen Fur die gleiche Zeit entsprechen.

Der maximale Wert U_Cmillelmax der Spannung am ^ Speicherkondensator 13 ist erreicht, sobald die Summe der Entladungen gleich der Summe der Ladungen geworden ist, d. h. sobald

4 · T_L ■ i_L = 8 T_E · i_E . (3)

Setzt man die Ausdrücke (1) und (2) in Gleichung (3) ein und beachtet man die allgemeinen Voraussetzungen

V =

oder
oder

⁷V

¹L=V-

(4) (4')

Tf = (I-K)T₅,,,
so ergibt sich

4-V-Ts_ie-(U,_Pmax-U_Cmillelmax)

8-(I - V)Tsi_e-U

[S)

oder

(t/_sPimw - U_emltMmax ) ^v — /T""+"]

_{Um dne möglichst große} Spannung U_c . , zu

erhalten und um die Gleichung zu vereinfachen, kann man Für die kommenden Überlegungen den Widerstand R^₂ auf Null reduzieren.
Dann ergibt sich aus (6)

^^mnte

_SPmax ·

_{Setzt man} _ _{entsprechend der für F} j _g. ₂ getrof_{fenen Annanme} _

_{K = 05} .

ein, so ergibt sich Tür F i g. 2

= U_s

_Pmax 2

= 5 U_spmax .

35

₄₀

45 Dieser Wert und der prinzipielle Verlauf des Momentanwertes von U_c sind in F i g. 2 ebenfalls eingetragen. Zu beachten ist, daß in Wirklichkeit die momentanen Abweichungen von U_c vom Mittelwert U. . , wesentlich kleiner sind als in F i g. 2

'mittel max ⁶

gezeichnet.

F i g. 3 zeigt nun den Verlauf der im günstigsten Fall erreichbaren maximalen Kondensatorspan-

nung U_Cmitlel in Abhängigkeit von V, d. h. der relativen Öffnungszeit des Kontaktes 19. Dabei wird U_{Cminel max} mit der Speisespannung U_sp verglichen.

In der folgenden Tabelle sind die für verschiedene V-Werte erreichbaren maximalen Span-

nungen C/_Cmi(/i,_(mox am Speicherkondensator 13 noch in Prozent der Speisespannung U,_Pmax festgehalten:

V = : 0,2 0,5 0,7 0,8 0,9 0,95 1,0

¹L + 'K-

.in % von U_%Pnm: 11 33 54 67 82 90 100.

In F i g. 4 ist endlich das zeitliche Ansteigen der Kondensatorspannung U_c in Prozent der Speisespannung t/_sp und in Funktion der Zeit für verschiedene relative Öffnungszeiten V des Kontaktes 19 eingezeichnet.

Es ist anderseits trivial, daß die relative öffnungszeit V des Kontaktes 19 mit wachsender Steuerspannung oder wachsender Störspannung an den Klemmen 1 und 2 größer wird. ■

Da ferner bekannt ist, daß Störspannungen in der Praxis kurzzeitig Amplituden aufweisen, die einem Vielfachen der minimal zulässigen Steuerspannung U_slmin entsprechen, müssen wir annehmen, daß die Spannung U₁. am Speicherkondensator 13 durch Störspannungen mindestens vorübergehend sehr rasch — z. B. nach der Kurve für V = 0,95 in Fig.4 — ansteigen kann.

Würde nun die Empfangseinrichtung so dimensioniert, daß die minimal notwendige Steuerspannung U_s,_min an den Klemmen 1 und 2 eine relative Öffnungszeit des Kontaktes 19 von beispielsweise nur V = 0,2 zur Folge hätte, so könnte ein richtiger Steuerimpuls — allerdings minimaler Amplitude — den Speicherkondensator nur etwa ein Zehntel so schnell aufladen wie ein bösartiger Störimpuls. Die schlußendlich am Speicherkondensator erzielbare maximale Spannung wäre Für bösartige Störimpiilse ebenfalls wesentlich höher als für Steuerimpulse

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minimaler Amplitude. «Dies ist außerordentlich ungünstig, trotzdem auf den ersten Blick (ohne obige Überlegungen) eine relative Öffnungszeit des Kontaktes 19 von 0,2 noch als vernünftig und tragbar erscheint.

Günstiger, aber immer noch unbefriedigend, werden die Verhältnisse bei relativen Öffnungszeiten von V = 0,5. Erst bei V-Werten von mehr als 0,5 wird die Differenz in der Aufladegeschwindigkeit und im maximal erreichbaren Spannungswert am Speicherkondensator 13 zwischen bösartigen Störspahnungen und Steuerspannungen minimaler Amplitude tragbar. F i g. 4 zeigt dabei deutlich, daß sogar ein F-Wert von 0,95 anzustreben ist.

Während aber das gemittelte Aufladen des Speicherkondensator 13 (vgl. F i g. 4) durch einen Steuerimpuls während der Impulsdauer dieses Steuerimpulses überhaupt nicht unterbrochen wird (weil die Steuerspannung selbst und damit auch die relative Öffnungszeit V konstant bleiben), ergeben sich durch Störimpulse immer wieder Einbrüche in der Störspannungsamplitude und damit auch in der relativen Öffnungszeit V. Dies hat nun in der erfmdungsgemäßen Schaltung nicht nur Unterbrechungen des gemittelten Ladeprozesses, sondern sogar wesentliche Entladungen des Speienerkondensators zur Folge.

An Hand der F ig. 5a und 5b wird nun das unterschiedliche Verhalten der Kondensatorspannung U_c, je nachdem sie durch Stör- oder Steuerspannungen hervorgerufen wird, noch eingehend diskutiert.

In F i g. 5 a weist beispielsweise während der normalen Impulsdauer /,· die Steuerspannung ihren minimal notwendigen Wert von U_slmin auf.

Die Vorrichtung zur Betätigung des Kontaktes 19 ist erfindungsgemäß so gebaut, daß bei einer Eingangsspannung von U_s,_min sein relatives Öffnungsverhältnis V — 0,95 beträgt. Damit ist der zeitliche Spannungsanstieg von U_e gegeben (vgl. F i g. 4). Die Zündspannung U_z der Glimmröhre kann nun noch so festgelegt werden, daß beim genannten Spannungsverlauf von U_c die Zündspannung bei der Impulsdauer r,- gerade noch erreicht wird. Mit anderen Worten, der Empfänger reagiert wie gewünscht auf die zwar sehr kleine, aber stetige Steuerspannung U_stm._p.

In F i g. 5 b ist zunächst ein zwar sehr bösartiger, aber praktisch wohl möglicher Störspannungsverlauf U_sliir dargestellt. Es ist dabei der ungünstigste Fall angenommen, in welchem die Phasenlage der sich folgenden Störspannungsstöße nicht ändert.

Während der Impulsdauer f,- folgen sich beispielsweise fünf sehr kräftige Störspannungsstöße, deren maximale Amplitude beispielsweise lOmal so groß sein kann, wie U_stmi„· Zwischen den einzelnen Stoßen falle aber die Amplitude der Störspannung — mindestens zum Teil — unterhalb den Wert von U_stmin. Dieses prinzipielle Verhalten entspricht glücklicherweise durchaus der Praxis, nur werden in der Praxis während der Impulsdauer i₍ auch mehr als fünf Stöße auftreten können. Diese sind dann aber von kürzerer Dauer, so daß sich am Endergebnis nichts ändert.

Selbst während den Zeitabschnitten, in denen die Störspannungsstöße die größten Amplituden erreichen, kann nun die relative Öffnungszeit V des Kontaktes 19 allerhöchstens den Wert 1 annehmen. Das heißt, die Spannung U_c wächst während diesen Zeiten zwar ein wenig, aber nicht viel schneller, als in F i g. 5 a für einen Steuerimpuls gezeichnet. Zwischen den einzelnen Störspannungsstößen fällt aber die relative Öffnungszeit V des Kontaktes 19beispielsweise untei halb des Wertes von 0,5. Da nun für ein V von 0,5 die maximale Spannung U_c nur ein Drittel des Wertes fur V = 1,0 erreicht, findet zwischen den Störspannungsstößen immer wieder eine teilweise Entladung des Speicherkondensators statt. Das heißt, die Spannung U_c erreicht wie gewünscht den Wert U₂ nie; der Empfänger kann selbst auf die sich rasch wiederholenden Störspannungsstöße — selbst sehr hoher Amplitude — nicht reagieren. Dies trotz dem Umstand, daß das Zeit-Spannungsintegral der Störspannungsstöße während der Zeit f,- (gekreuzt schraffierte Fläche der F i g. 5 b) wesentlich größer ist als dasselbe des Steuerimpulses während der Zeit i; (einfach schraffierte Fläche in Fig. 5a). Dabei ist erst noch zu beachten, daß in der Praxis auftretende, sich folgende zufällige Stöße keine feste Phasenbeziehung zueinander haben. Das heißt, wenn die Kontaktfeder 8 — angeregt durch einen ersten Störspannungsstoß — in einer gegebenen Phasenlage noch ausschwingt und einen zweiten Störspannungsstoß erhält, so kann der zweite Stoß in Gegenphase zum ersten Stoß erfolgen, so daß die Wirkung beider Stöße nicht addiert, sondern mindestens teilweise subtrahiert wird. Das Verhältnis V kann also — es muß aber nicht — durch Störspannungsstöße auch verkleinert werden. Was in der Praxis auftritt, ist durch statistische Gesetze bestimmt. Wählt man die Zeit i; — d. h. die minimale Dauer eines Steuerimpulses — genügend groß — z. B. einige Sekunden — so kann mit Sicherheit damit gerechnet werden, daß entweder die Zahl der während dieser Zeit eintreffenden Störspannungsstöße so klein ist, daß sie überhaupt unschädlich sind, oder daß mindestens ein Teil dieser Stöße in Gegenphase eintrifft und dadurch — wenn auch nur vorübergehend — das Verhältnis V stark reduziert, wodurch die bereits aufgebaute — durch die vorangehenden Störstöße verursachte — unerwünschte Ladung des Speicherkondensators wieder stark abgebaut wird.

Die Erkenntnis, daß in der Praxis selbst sehr starke und sich rasch wiederholende Störspannungsstöße immer wieder von kurzen Zeitabschnitten relativer Störspannungslosigkeit gefolgt werden, wird also erfindungsgemäß zum möglichst raschen Abbau der unerwünschten — durch Störspannungsstöße verursachten -— Teilladungen im Speicherkondensator 13 während denjenigen Zeitabschnitten benutzt, in denen die Störspannung klein ist, oder die Kontaktfederanregung phasenverschoben gegenüber dem Ausschwingvorgang erfolgt. Es ist auch ohne weiteres ersichtlich, daß dieser rasche Spannungsabbau in Schaltungen gemäß F i g. 1 b) des Hauptpatentes nicht möglich ist, weil der Entladewiderstand 14 in dieser Schaltung nicht klein genug gemacht werden kann.

Man könnte nun einwenden, daß in der Praxis vor allem auch Störspannungen vorhanden seien, die durch sich sehr regelmäßig wiederholende und immer phasen gleiche Stöße erzeugt werden. Als Beispiele können diesbezüglich elektrische Apparate mit Thyristoren, Quecksilberdampfgleichrichtern usw. erwähnt werden.

Dieser Einwand ist an und für sich richtig; bei all den in Frage kommenden Beispielen ist aber die Frequenz der sich regelmäßig wiederholenden Stöße

an die Netzfrequenz gebunden. Das heißt, der Einwand wäre nur stichhaltig, wenn die Steuerfrequenz mit einem Vielfachen der Netzfrequenz zusammenfallen würde. Solche Steuerfrequenzen werden aber seit langem bewußt gemieden.

Die Zündspannung U₂ der zur betriebsmäßigen Auslösung der im Speicherkondensator 13 gespeicherten Ladung benutzten Glimmröhren 15 wird zur Erzielung einer optimalen Störfestigkeit vorteilhafterweise möglichst nahe an die maximal erreichbare Speicherkondensatorspannung U_Cnwx gelegt.

Dies sei im folgenden an Hand der Figuren (6 a) und (6 b) erläutert.

Je näher nämlich die benutzte Zündspannung U₂ an der maximal erreichbaren Kondensatorspannung U_Cmax liegt, desto unwahrscheinlicher wird es — unter sonst gleichen Verhältnissen — daß Störimpulse den Speicherkondensator von einer Ladespannung aus, die 50% der festgelegten Zündspannung beträgt, bis zur vollen Zündspannung aufladen können.

Aus F i g. 6 a) ist nämlich ersichtlich, daß die Zeit t_La zum Aufladen des Speicherkondensators 13 von beispielsweise 0,4i/_Cmejc auf 0,8 U_(M? wesentlich, d. h. etwa 2mal größer ist als die Zeit t_Ea zum Entladen des Speicherkondensators 13 von 0,8 Ur_1110x auf 0,4 U_Cmax. Legt man also die Zündspannung U₂ auf 80% der maximal möglichen Kondensatorspannung U_Cmax fest, so muß eine eventuelle Störspannung auch mit sehr großen Amplitudenwerten sicher während mehr als zwei Drittel der Gesamtzeit vorhanden sein, um die Empfangsapparatur zu einer Fehlschaltung zu veranlassen. Dies sogar auch dann, wenn die sich folgenden Störspannungsstöße in genau gleicher Phasenlage am Empfänger eintreffen.

Andererseits ist aus F i g. 6 b) ersichtlich, daß die Zeit t_Lb zum Aufladen des Speicherkondensators 13 von beispielsweise 0,2 U_Cmax nur noch ungefähr halb so groß ist wie die Zeit f^züm Entladen des Speicherkondensators 13 von 0,4 auf 0,2 U_Cmax.

Würde man also die Zündspannung U₂ nur auf 40% der maximal möglichen Kondensatorspannung U_{c max} festlegen, so könnte eine eventuelle Störspannung mit genügend großen Amplitudenwerten die Empfangsapparatur schon zu Fehlschaltungen veranlassen, wenn sie während etwas mehr als 20% der Gesamtzeit vorhanden ist. Selbstverständlich darf die Zündspannung U₂ auch nicht allzunahe an die maximale Kondensatorspannung U_Cmax gelegt werden, und zwar deshalb nicht, weil in der Praxis weder die Zündspannung U₂ noch die Kondensatorspannung U_Clnax absolut konstant gehalten werden können. Würde man nun beispielsweise die Zündspannung U_z auf 96% der Kondensatorspannung U_Cmax festlegen und würde im Gebrauch die Zündspäinnung um nur 2% steigen und gleichzeitig die maximale Kondensatorspannung um 2% sinken, so wäre U₂= U_Cmax, d.h., die Empfangsapparatur könnte nur noch auf unendlich lange Steuerimpulse oder überhaupt nicht mehr reagieren, was natürlich nicht zulässig ist.

Es ist weiter oben — an Hand von F i g. 4 — dargelegt worden, daß für eine relative Öffnungszeit von beispielsweise V = 0,5 des Kontaktes 19 die am Speicherkondensator' maximal erreichbare Spannung U_c höchstens ein Drittel der zur Verfügung stehenden Speisespannung U_{sp max} erreichen kann.

Da andererseits diese Speisespannung U_spmax von 220 Volt Nennspannung — ohne den großen zusätzlichen Aufwand einer Spannungstransformation — nicht beliebig hoch gewählt werden kann, ergeben sich für den Speicherkondensator bei einem V von 0,5 zu kleine Endspannungen, um eine praktisch realisierbare Glimmröhre zünden zu können.

Die diesbezüglichen Verhältnisse sehen quantitativ nämlich ungefähr so aus: In einem 220-Volt-Netz müssen Rundsteuerempfänger auch noch bei einer

ίο Unterspannung von etwa 160 Volt arbeiten. Die in F i g. 2 dargestellten Rechtecke, während denen die Speisespannung U_spmux wirklich zur Verfugung steht, dürfen nicht zu schmal sein. Man kann deshalb nur mit einer maximalen Speisespannung U_spmax

von etwa 180VoIt rechnen.

Bei den geschilderten Verhältnissen, d. h. für V = 0,5, ergäbe sich also eine maximale Spannung von nur 60 Volt am Speicherkondensator 13.
Dies ist bei weitem nicht genügend, weil sich gute Glimmröhren nur mit Brennspannungen von 50 Volt und mehr herstellen lassen und weil Glimmröhren, die nach ihrem Zünden einen Speicherkondensator■■, mit einem vernünftigen Wirkungsgrad von 25% oder mehr entladen sollen, zudem eine Zündspannung aufweisen müssen, die mindestens doppelt so groß ist wie ihre Brennspannung. Ihre Zündspannung., muß also mindestens 100 Volt betragen, besser wäre, mehr.

Die geschilderten unbefriedigenden. Verhältnisse werden nun ebenfalls wesentlich besser, wenn man ganz bewußt dafür sorgt, daß der Kontakt 19 schon beim Vorhandensein einer zum korrekten Arbeiten der Empfangseinrichtung minimalen Steuerspannung U_s,_min viel länger geöffnet als geschlossen ist.

Das heißt, wenn man dafür sorgt, daß das relative Öffnungsverhältnis V größer als 0,5 ist.

Wie dies konstruktiv realisiert werden kann, zeigt F i g. 7. Auf der Schwingfeder 8 — deren Eigenfrequenz mit der Steuerfrequenz übereinstimmt — liegt ein um die Achse 44 leicht drehbarer Kontaktarm 45 unter dem Einfluß seines eigenen Gewichtes G auf. Der Kontakt 19 ist also im Ruhestand geschlossen. Beginnt die Schwingfeder 8 unter dem Einfluß eines Steuer- oder Störimpulses zu schwingen, so kann bei kleinen Schwingungsamplituden der Kontaktarm 45 den Bewegungen der Schwingfeder 8 folgen: d. h., der Kontakt 19 bleibt vorerst dauernd geschlossen. Dies ist so lange der Fall, als die erzwungenen Beschleunigungen der Kontakthälfte 19' auf der Schwingfeder 8 in Richtung des Pfeiles G geringer sind als die durch die Schwerkraft G maximal mögliche Beschleunigung der Kontakthälfte 19" auf dem Kontaktarm 45. Die zuerst genannten, erzwungenen Beschleunigungen können für eine bestimmte Steuerspannung durch die Dimensionierung des elektromechanischen Wandlers und vor allem durch den Abstand a_k des Kontaktes von der Einspannstelle der Feder 8 variiert werden.

Die zuletzt genannte maximal mögliche Beschleunigung ist durch die Masse des Kontaktarmes 45 und die relative Lage des Drehpunktes 44 und der Kontakthälfte 19" zur genannten Masse ebenfalls variierbar. Die Spirale 46 dient lediglich zur Einstellung der elektrischen Verbindung zwischen der Klemme 43 und dem Kontaktarm 45. Sie soll möglichst keine mechanischen Kräfte auf den Kontaktarm 45 ausüben.

Beide Beschleunigungen sind nun erfindungsgemäß

so aufeinander abzustimmen, daß bereits beim Ein-

eines Steuersignals mit minimaler Ampli-_4I an den Klemmen 1 und 2 die erzwungene

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tudc U ^

Beschleunigung der Kontakthälfte 19'auf der Schwingfeder 8 in Richtung des Pfeiles G so viel größer ist als die maximal mögliche Beschleunigung der Kontakthälfte 19" auf dem Kontaktarm 45, daß der Kon-

taktarm 45 den Schwingungen der Schwingfeder 8 nicht nur nicht mehr folgen kann, sondern daß die relative Berührungszeit der beiden Kontakthälften bereits unter 0,5 liegt. Diese Abstimmung ist dem Fachmann durch Verändern der oben zitierten Einfiußgrößen leicht möglich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungea

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Empfang von Fernsteuersignalen, die von einer impulsmodulierten Fern-Steuerfrequenz gebildet und der Netzwechsel-. spannung eines Starkstromnetzes überlagert sind, bei der die Fernsteuersignale der Erregerspule eines elektromechanischen Wandlers mit einem auf die Fernsteuerfrequenz abgestimmten mechanischen Schwingungssystem zugeführt sind und der Wandlerausgang die Speisestromzuführung zu einem mit einem Schaltorgan verbundenen elektrischen Zeitglied mit Auslöseschwelle im Takte der Steuerfrequenz bis zum Erreichen der Auslöseschwelle steuert, wobei die Zeitkonstante des Zeitgliedes wesentlich größer ist als die Dauer der einzelnen Speisestromstöße und der Wandlerausgang durch wenigstens einen am mechanischen Schwingungssystem angebrachten elektrischen Kontakt gebildet ist, der eine zwischen der Netzwechselspannung und dem Zeitglied vorgesehene Verbindung periodisch schließt und unterbricht, nach Patent 1563 939, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des elektrisehen Zeitgliedes durch einen Kontakt (19) des mechanischen Schwingungssystems derart umschaltbar ist, daß die Speisestromzuführung zum Zeitglied der größeren Zeitkonstante und die Rückstellung des Zeitgliedes der kleineren Zeitkonstante zugeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch" 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied aus einem /IC-Glied besteht und der durch das Schwingungssystem betätigte Kontakt (19) in seiner Ruhelage einen Entladewiderstand (14) über einen Speicherkondensator (13) schaltet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bei geöffnetem Kontakt (19) wirksame gesamte Ladewiderstand einen größeren Widerstandswert aufweist als der bei geschlossenem Kontakt (19) wirksame Entladewiderstand (14).

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt (19) in seiner offenen Stellung zur Vergrößerung des Ladewiderstandes den Entladewiderstand (14) in einen .Ladepfad schaltet:

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt (19) ab einer vorgebbaren minimalen Größe der Speise-■ Stromstöße länger öffnet als schließt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied von den Speisestromstößen minimaler Größe auf mindestens 80% einer aus der Netzwechselspannung gewonnenen, gleichgerichteten Speisespannung (U_sp) aufladbar ist. '

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseschwelle des Zeitglieds mindestens 80% der bei sehr großen Speisestromstößen maximal erreichbaren Spannung am Speicherkondensator (13) beträgt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannung {U_sp) stabilisiert ist.