DE3688027T2

DE3688027T2 - Elektrische ferngesteuerte Anlagen.

Info

Publication number: DE3688027T2
Application number: DE19863688027
Authority: DE
Inventors: Dominique Beck
Original assignee: Hager Electro SAS
Current assignee: Hager Electro SAS
Priority date: 1985-06-11
Filing date: 1986-05-30
Publication date: 1993-10-14
Anticipated expiration: 2006-05-31
Also published as: DE3688027D1; FR2583192B1; EP0212993B1; FR2583192A1; EP0212993A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische ferngesteuerte Anlagen, wie Fernschalter, Zeitschalter, Relais, Verzögerungsrelais. Genauer betrifft die Erfindung solche Anlagen, die mit Steuerungsmitteln verbunden sind, die einer Eingangsleitung der Anlage einen Wechselstrom am besten aus dem Versorgungsnetz, während einer bestimmten oder unbestimmten Dauer zuleiten. Diese Steuerungsmittel bestehen normalerweise aus Druckknöpfen, Schalthebeln, Handabschaltern, usw.
Diese Anlagen enthalten üblicherweise einen oder mehrere Antriebsmittel, zum Beispiel eine oder mehrere feste Spulen, die vom Wechselstromnetz über Steuerungsmittel, zum Beispiel einen Druckknopf, mit Strom versorgt werden. Der Durchgang des Stromes durch die Spule bewirkt die Änderung des Schaltzustandes oder Kippen der Anlage. Die Dauer der Änderung des Schaltzustandes ist kurz, aber die Dauer des auslösenden Steuerungsimpulses ist unbestimmt, da sie abhängig ist von der Person oder dem Steuerungsorgan, die oder das die Steuerungsmittel bestätigt. Folglich werden die Abmessungen und Eigenschaften der Antriebsmittel so festgelegt, daß ein längerer oder sogar ständiger Durchfluß von Strom unbeschadet zugelassen ist.
Es sind schon Hilfsmittel vorgesehen worden, die in bestimmten Fällen die Dauer des Stromdurchgangs durch die Antriebsmittel zeitlich begrenzen, aber die vorgesehenen Vorrichtungen sind entweder für die Anlagen, die die Erfindung verbessern will und die sehr preiswert sein müssen, nicht geeignet, oder sind im Einsatz nicht zuverlässig genug und sind notgedrungen in Abhängigkeit ihrer Betriebsspannung dimensioniert.
Die Druckschrift FR-A- 2 498 807 beschreibt ein bistabiles Relais, das monostabil arbeitet, um ein monostabiles Relais zu erhalten, das nur beim Kippen Energie verbraucht, um dadurch den Stromverbrauch des monostabilen Relais zu begrenzen.
Aus der Druckschrift FR-A- 1 209 706 ist ein Steuerungsorgan bekannt, das zur Errichtung eines Schaltkreises erforderlich ist, der eine Gleichstromquelle enthält. Dieses Steuerungsorgan arbeitet in Abhängigkeit eines Einschwingzustandes und nicht mit stabilem Stromzustand und ist daher für den Netzbetrieb ungeeignet.
Die Erfindung will diesen Nachteilen abhelfen und eine Verbesserung der elektrischen ferngesteuerten Anlagen erbringen, die, um einen sehr niedrigen Kostenpreis zu erreichen, gestattet, die Antriebsmittel zu verkleinern, indem die Betätigungsdauer begrenzt wird und gleichzeitig eine einwandfreie Funktion der Anlage gewährleistet, unabhängig von der Dauer und/oder der Spannung der Steuerung, unter Bedingungen, die mindestens so gut sind wie bei gebräuchlichen elektrischen ferngesteuerten Anlagen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist das Erbringen einer Verbesserung, die gestattet, daß die Anlagen höhere, komplexere und/oder zusätzliche Funktionen ohne überhöhte Kosten gewährleistet.
Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, eine Verbesserung für elektrische ferngesteuerte Anlagen mit bistabilem Mechanismus zu schaffen, wie zum Beispiel Fernschalter mit bistabilem Mechanismus mit gewickelten Antriebsmitteln, die dazu bestimmt sind, von einem elektrischen Wechselantriebsstrom durchströmt zu werden, um bei jeder Durchströmung von Wechselstrom eine Schaltzustandsveränderung der Anlage herbeizuführen, der neue Schaltzustand bleibt ohne Verbrauch von elektrischer Antriebsenergie erhalten, bis eine erneute Durchströmung der gewickelten Antriebsmittel durch Wechselstrom das Umkippen der Anlage zum anderen Schaltzustand verursacht, und mit Steuerungsmitteln, die für eine bestimmte oder unbestimmte Dauer betätigt werden, um den Wechselstrom zu den gewickelten Antriebsmitteln zu leiten, und daß die Dimensionierung der gewickelten Antriebsmittel geringer ist als diejenige, die eine ständige Durchströmung durch den elektrischen Antriebsstrom oder die bezüglich der Einspeisung der Antriebsmittel höchste Spannung aushalten würde, und daß die Steuerungsmittel einen elektronischen Schaltkreis enthalten, der auf ein Steuerungsorgan anspricht und der von einer Wechselstromquelle aus betätigt werden kann, um während der Betätigungsdauer den gewickelten Antriebsmitteln einen elektrischen Antriebswechselstromimpuls kurzer Dauer zuzuleiten.
Unter kurzer Dauer ist im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Dauer zu verstehen, die den Durchgang einer ausreichenden Antriebsenergie aus dem Wechselstromnetz in die gewickelten Antriebsmittel erlaubt, um sicher die gewünschte Schaltzustandsänderung hervorzurufen. Diese Dauer liegt am besten zwischen einigen Millisekunden oder einigen zehn Millisekunden und einigen hundert Millisekunden. Dies erlaubt den gewickelten Antriebsmitteln ohne Schaden, die mit den unterschiedlichsten Einspeisungsspannungen verbundenen Überspannungen zu ertragen.
Es ist vorteilhaft, den elektronischen Schaltkreis gemäß der Erfindung so einzurichten, daß er der Anlage gestattet, übliche Funktionen, wie Schaltuhr, Relais, Verzögerungsrelais, genau zeitlich festgelegte Fernschalter oder andere, komplexere Funktionen zu gewährleisten.
Gemäß der Erfindung ist der elektronische Schaltkreis so eingerichtet, daß er nur einen Antriebsimpuls abgibt, wenn das Steuerungsorgan bestätigt wird, auch wenn die Betätigungsdauer des Steuerungsorgans länger andauert als die Dauer des Impulses.
Man kann als erste Variante der Erfindung, die besonders für elektrische Fernsteuerungsanlagen geeignet ist, den Schaltkreis so einrichten, daß er die Unterbrechung der Betätigung des Steuerungsorgans erfaßt, um wieder für das Steuerungsorgan ansprechbar zu werden.
Man kann auch, als zweite Variante der Erfindung, vorsehen, daß nach einem Antriebsimpuls der elektronische Schaltkreis für eine Abweisungsdauer für das Steuerungsorgan sowohl für eine andauernde Betätigung als auch für eine erneute Betätigung unansprechbar ist.
Schließlich können beide Varianten kombiniert werden, damit der elektronische Schaltkreis die Unterbrechung der Betätigung des Steuerungsorgans erfaßt, um anschließend eine Abweisungsdauer einzuhalten, deren Länge z. B. im Verhältnis zur Benutzungshäufigkeit festgelegt werden kann.
Der elektronische Schaltkreis kann außerdem so eingerichtet werden, daß er der Anlage gestattet, zusätzliche oder komplexere Funktionen zu gewährleisten. So kann beispielsweise ein Fernschalter zusätzlich zu seiner manuellen Steuerung mit einer Steuerungshierarchie ferngesteuert werden.
Die Erfindung kann in bistabilen Anlagen angewandt werden, bei welchen jeder der beiden Schaltzustände ohne Verbrauch von Antriebsstrom erhalten bleibt. Das Kippen von einem Schaltzustand zum anderen kann entweder unter einer Betätigung (oder dem Ende einer Betätigung) des Steuerungsorgans, zum Beispiel bei einem Fernschalter oder einem Relais, oder automatisch unter eine der beiden Richtungen, zum Beispiel beim Ablauf einer Schaltuhr oder eines Zeitschalters untergeordnet werden.
Weitere Vorteile und Besonderheiten der Erfindung werden beim Lesen dieser Beschreibung ersichtlich, die nur als nicht begrenzendes Beispiel erfolgt und sich auf die beigefügte Zeichnung bezieht, in welcher:
Fig. 1 einen Fernschalter gemäß der Erfindung darstellt,
Fig. 2 einen Zeitschalter gemäß der Erfindung darstellt,
Fig. 3 ein Relais gemäß der Erfindung darstellt,
Fig. 4 ein Relais mit zwei Spulen gemäß der Erfindung darstellt,
Fig. 5 bis 8 Funktionsdiagramme darstellen, die sich jeweils auf die Geräte der Fig. 1 bis 4 beziehen, bei welchen die Steuerungs- und Antriebswechselstromimpulse als logische Zustände dargestellt wurden, um die Zeichnung zu vereinfachen.
Zunächst sei auf Fig. 1 und 5 eingangen.
Der dargestellte Fernschalter bzw. Fernbetätigungsschalter hat den Zweck, einen Schalter (1) an den Anschlußklemmen P1, P2 eines Verbraucherstromkreises zu öffnen und zu schließen. Er enthält üblicherweise eine Spule (2), die einen klassischen bistabilen Mechanismus (3) mit einer magnetischen auf eine Spule ansprechende Armatur einer Feder und Mitteln mit zwei stabilen Stellungen betätigt.
Die Steuerungsmittel enthalten ein klassisches Steuerungsorgan wie z. B. einen Drehschalter (4) an den Anschlußklemmen A1, A2 eines Betätigungsschaltkreises der Spule (2) in Verbindung mit einer Wechselstromquelle S. Jedoch ist gemäß der Erfindung ein elektronischer Schaltkreis (5) im Netzteil A1, A2 zwischengeschaltet. Er erhält den Strom, für eine unbestimmte Dauer, aus der Schließung des Druckschalter (4). Der elektronische Schaltkreis (5) liefert, wenn er durch die aufsteigende Wellenstirn des Impulses t1 angesprochen wird, den Anschlußklemmen C1, C2 der Spule (2) einen Antriebswechselstromimpuls mit einer festgelegten Dauer to. Aus dem Diagramm ist ersichtlich, daß eine erste Betätigung des Druckschalters (4), für eine beliebige Dauer t1 unabhängig wie lang t1 ist, einen Impuls t0 auslöst, der den Fernschalter vom Zustand O (geöffnet) zum Zustand F (geschlossen) umkippt. Eine weitere Betätigung, mit einer beliebigen Dauer t2, die später kommt, löst ebenfalls einen Antriebsimpuls mit einer Dauer t0 aus, der den Fernschalter wieder vom Zustand F zum Zustand O umkippen läßt.
Der elektronische Schaltkreis (5) kann daher preiswert mit einem klassischen Thyristor (5a) hergestellt werden, der üblich in Form eines Impulses to ferngesteuert wird, über ein NICHT UND-Glied (5b) (NAND Glied) vom Druckschalter (4) und über eine monostabile Zeitgröße (5c), die selber durch den Druckschalter betätigt wird und für eine Dauer t3 gekippt ist, so daß der Thyristor nach jedem ansteigenden Wellenstirnimpuls to für eine festgelegte Dauer t3 unansprechbar ist. Auf diese Weise sendet der Schaltkreis (5) keinen Impuls, wenn ein Antriebsstrom t1 während der Abweisungsdauer t3 ankommt.
Gemäß der Erfindung sind der Durchmesser des Leiters der Spule (2) sowie die elektrischen Eigenschaften im Vergleich zu den Werten herabgesetzt, die erforderlich wären, um eine ständige Stromeinspeisung der Spule auszuhalten. Diese Eigenschaften hängen von der Dauer des Impulses to und nebenbei der Dauer t3 ab, wenn die Dauer t3 sehr kurz ist. So können Preis, Gewicht und Raumbedarf der Anlage reduziert werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 6 sei folgendes bemerkt.
In dem dargestellten Zeitschalter wird der Kontakt (1) durch eine Einheit (6) betätigt, die aus der Spule (2) und einem bistabilen Mechanismus (3) mit insbesondere einem Hilfskontakt und einer Rückleitung (7) besteht. Zu den üblichen Verzögerungsmitteln (8) des Zeitschalters ist ein elektronischer Schaltkreis (9) verbunden, so daß ein Betätigungsimpuls mit einer beliebigen Dauer t5 aus dem Druckschalter (4) das Zuleiten zu den Anschlußklemmen C1, C2 der Spule eines Antriebsimpulses kurzer Dauer to auslöst, wodurch die Schließung des Schalters (1) und des Hilfskontaktes und somit das Einschalten der Verzögerungsmittel (8) verursacht wird. Am Ende der Periode t6 der Schaltuhr verursachen die Zeitschaltmittel (8) einen neuen Antriebsimpuls to vom Schaltkreis (9), der die Öffnung vom Kontakt (1) und somit das Umkippen vom Zustand F zum Zustand O veranlaßt.
In dieser Ausführung kann eine Abweisungsdauer t3 gleichermaßen vorgesehen werden und man kann insbesondere Zeitverzögerungsmittel vorsehen, die den Schaltkreis (9) für jede Betätigung des Druckschalters (4) unansprechbar werden lassen für die Dauer t6 und/oder für eine Abweisungsdauer t3, deren Dauer der Kapazität der Antriebsmittel angemessen ist, um einen erneuten Zyklus t6 zu gestatten.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 7.
Das dargestellte Relais besteht aus dem Druckschalter (1), der Spule (2) und dem, mit jenem aus Fig. 1 identischen Mechanismus (3). Ein elektronischer Schaltkreis (10) ist zwischen dem Druckschalter (4) (oder einem externen Steuerungsorgan) und den Anschlußklemmen C1, C2 der Spule zwischengeschaltet. Dieser Schaltkreis enthält eine Steuerungseinheit (10a), die durch ein NICHT UND -Glied gesteuert wird, ebenso wie im Falle von Fig. 1. Diese Einheit (10a) enthält bekanntlich zwei Thyristoren (10b, 10c) und eine Kapazität (10d). Der eine Thyristor (10b) erzeugt den ersten Impuls to bei der Schließung des Organs (4) und der andere (10c) erzeugt den zweiten Impuls t8 am Ende der Betätigungsdauer t7. Dieser Impuls t8 wird hier durch die Kapazität (10d) erzeugt. Wenn der Druckschalter (4) für eine Dauer t7 betätigt wird, veranlaßt die ansteigende Wellenstirn des Impulses t7 den Schaltkreis (10), einen Antriebsimpuls to zu erzeugen, der das Kippen vom Zustand O zum Zustand F verursacht. Wenn der Druckschalter (4) losgelassen wird, veranlaßt die absteigende Wellenstirn des Impulses t7 das Erzeugen eines neuen Antriebsimpulses t8, der das Relais entgegengerichtet zurückkippt.
Bei dieser Ausführung kann auch eine Abweisungsdauer nach jedem Impuls t7 vorgesehen werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 und 8.
Das dargestellte Relais enthält außer dem Kontakt (1) zwei Spulen (11, 12), jede Spule ist gleich mit der Spule (2), die eine bewirkt die Öffnung des Kontaktes (1), die andere seine Schließung. Ein Mechanismus (13) verbindet den Kontakt (1) mit den beweglichen Armaturen der beiden Spulen. Ein elektronischer Schaltkreis (14) ist zwischen dem Schaltkreis A1, A2 und jeweils den Anschlußklemmen C und C1 und C2 der Spulen (11) und (12) zwischengeschaltet. Der Betätigungsimpuls t7 veranlaßt durch seine Wellenstirn durch den Schaltkreis (14) die Lieferung eines Impulses to zu den Anschlußklemmen C1 und C der Spule (11) und dadurch das Kippen vom Zustand O zum Zustand F. Die absteigende Wellenstirn des Impulses t7 veranlaßt die Zuleitung zu den Anschlußklemmen C2 und C der Spule (12) eines anderen Impulses t8, der das Relais wieder vom Zustand F zum Zustand O zurückkippt. Es können auch Mittel vorgesehen werden, die den Schaltkreis für eine bestimmte Dauer unansprechbar werden lassen.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann in der Ausführung als Fernsteuerungsanlage verwirklicht werden, indem in einem gebräuchlichen Modulgehäuse der Anlage oder einem ähnlichen Gehäuse der auf das Steuerungsorgan ansprechende Schaltkreis eingebaut wird.
Als Variante kann der Schaltkreis in einem unabhängigen Modulgehäuse untergebracht werden, der einerseits mit dem Steuerungsorgan und anderseits mit der ferngesteuerten Anlage verbunden ist. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht dann aus der Gesamtheit der miteinander verbundenen beiden Elemente.

Claims

1. Elektrische ferngesteuerte Anlage mit bistabilen Mechanismus, wie z. B. Fernschalter, der gewickelte Antriebsmittel enthält, welche dazu bestimmt sind, von einem Antriebswechselstrom durchströmt zu werden, um bei jeder Durchströmung eine Schaltzustandsänderung der Anlage herbeizuführen, der neue Schaltzustand bleibt ohne Verbrauch von elektrischer Antriebsenergie erhalten, bis eine erneute Durchströmung der gewickelten Antriebsmittel durch Wechselstrom das Umkippen der Anlage zum anderen Schaltzustand verursacht und mit Steuerungsmittel, die für eine bestimmte oder unbestimmte Dauer betätigt werden, um den Wechselstrom zu den gewickelten Antriebsmitteln zu leiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Dimensionierung der gewickelten Antriebsmittel (2, 11, 12) geringer ist als diejenige, die eine ständige Durchströmung durch den elektrischen Antriebsstrom oder die bezüglich der Einspeisung der Antriebsmittel höchste Spannung ertragen würde, und daß die Steuerungsmittel (A1, A2, C1, C2) einen elektrischen Schaltkreis (5, 9, 10, 14) enthalten, der auf ein Steuerungsorgan (4) anspricht und der von einer Wechselstromquelle aus betätigt werden kann, um während der Betätigungsdauer den gewickelten Antriebsmitteln einen elektrischem Antriebswechselstromimpuls kurzer Dauer zuzuleiten.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des Antriebsimpulses zwischen einigen Millisekunden und einigen Hundert Millisekunden liegt.

3. Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schaltkreis die Unterbrechung der Betätigung des Steuerungsorgans (4) erfaßt, um wieder für das Steuerungsorgan ansprechbar zu werden.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schaltkreis nach einem Antriebsimpuls für eine im voraus festgelegte Abweisungsdauer für das Steuerungsorgan unansprechbar ist.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schaltkreis (5, 9, 10, 14) in einem Gehäuse der ferngesteuerten Anlage eingebaut ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schaltkreis (5, 9, 10, 14) in einem Gehäuse einer ferngesteuerten, auf diesen Schaltkreis geschalteten Anlage getrennten Gehäuse eingebaut ist.

7. Fernschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schaltkreis (5) auf die ansteigende Wellenstirn des aus dem Steuerungsorgan (4) kommenden Steuerungsimpulses anspricht, um die aufeinanderfolgenden Zustandsveränderungen zu verursachen.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schaltkreis Mittel enthält, die der Anlage gestatten, zusätzliche Funktionen zu gewährleisten, wie Schaltuhren, Relais, Verzögerungsrelais, ferngesteuerter Zeitschalter.

9. Anlage nach Anspruch 8, Bestandteil einer Schaltuhr, bei der der elektronische Schaltkreis (9) mit dem Zeitschaltmittel (8) der Schaltuhr verbunden ist, hierbei spricht der elektronische Schaltkreis auf die ansteigende Wellenstirn eines aus dem Steuerungsorgan (4) kommenden Steuerungsimpulses und auch auf das Zeitschaltmittel an, um am Ende der Zeitschaltung einen Antriebsimpuls zu senden.

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitschaltuhr nach einer Leistungsfähigkeit der Antriebsmittel angemessenen Abweisungszeit (t3) erneut eingestellt werden kann.

11. Anlage nach Anspruch 8, Bestandteil eines Relais, bei dem der elektronische Schaltkreis (10) einerseits auf die ansteigende Wellenstirn eines aus dem Steuerungsorgan (4) kommenden Steuerungsimpulses anspricht, um eine erste Zustandsveränderung zu verursachen, und andererseits auf die absteigende Wellenstirn des Impulses, um eine zweite Zustandsveränderung zu verursachen.