DE4300736C2 - Kombinierte Erdschlußunterbrechungsschaltung mit Fernsteuerschalteinrichtung - Google Patents
Kombinierte Erdschlußunterbrechungsschaltung mit FernsteuerschalteinrichtungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanord
nung zum Fernsteuern eines elektrischen Gerätes.
Fernsteuerschaltungsanordnungen für elektrisch angetrie
bene Geräte sind bekannt. Allgemein enthalten solche Ge
räte zwei Einheiten: einen entfernt aufgebauten Sender
und eine Empfangseinheit, die in dem Gerät angebracht
ist, das betrieben werden soll. Ein Nachteil einer sol
chen Anordnung besteht darin, einen Empfänger in dem Ge
rät vorzusehen, das ferngesteuert werden soll. Dies er
fordert, daß für ein solches Gerät die Fernsteuerung als
integriertes Bauteil entwickelt werden muß. Die Folge
hieraus ist, daß ein Gerät, das nicht in dieser Art ent
wickelt worden ist, nicht ferngesteuert werden kann. An
derenfalls würden die Kosten durch den Einbau eines Emp
fängers in das Gerät steigen. Dieser Kostenzuwachs würde
manche Geräte, wie zum Beispiel Haushaltsgeräte, unwirt
schaftlich teuer machen.
Sowohl aus der US 4 935 733 als auch aus der US 4 959 647
sind derartige herkömmliche Fernsteuerungsschaltungen be
kannt, die ein Fernsteuern eines dafür vorgesehenen und
angepaßten elektrischen Verbrauchers über eine drahtlose
Verbindung ermöglichen. Auf der anderen Seite ist es aus
der US 4 063 299 bekannt, die Stromzufuhr zu einem Ver
braucher mit Hilfe einer Erdschlußunterbrechungsschaltung
über einen zugehörigen Schutzschalter, also ohne Betäti
gen des eigentlichen Verbraucherschalters zu unterbre
chen. Die US 4 947 278 offenbart schließlich noch eine
fernsteuerbare Schaltung zur Erdschlußüberwachung, womit
ein elektrischer Verbraucher, der nicht für ein Fern
steuern ausgelegt und vorbereitet ist, aus der Entfernung
manuell eingeschaltet werden kann. Dieser fernsteuerbare
Schalter hat allerdings den Nachteil, daß er nicht draht
los, sondern nur bei Ankopplung an den Stromkreis des
fernzusteuernden Verbrauchers arbeitet und nur zum Ein-,
nicht aber zum Ausschalten verwendet werden kann.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen
über eine Erdschlußunterbrechungsschaltung versorgten
elektrischen Verbraucher fernzusteuern, wobei der geräte
technische Aufwand gering gehalten werden soll.
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 angegebe
nen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der
vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü
chen.
Erdschlußunterbrechungsschaltungen unterbrechen das Zu
führen elektrischen Stromes zu einem Verbraucher aufgrund
eines Erdschlusses oder eines ähnlichen Schaltungsfeh
lers. Normalerweise enthält eine Erschlußunterbrechungs
schaltung einen Schutzschalter und eine Fehlerdetektier
schaltung. Wenn die Fehlerdetektierschaltung ein Un
gleichgewicht der Stromstärken in den jeweiligen mit dem
Verbraucher verbundenen Stromleitungen registriert, das
über einen vorgewählten Höchstwert hinausgeht, wird ein
Fehlersignal erzeugt, wodurch der Schutzschalter geöffnet
wird und hierdurch der Stromfluß zum Verbraucher unter
brochen wird.
In Übereinstimmung mit einem Teil der vorliegenden Erfin
dung weist die Fernsteuerschaltungsanordnung einen Hoch
frequenzsender auf zum Erzeugen eines Fern-Ein-/Ausschal
tesignals und einen Empfänger, der auf das empfangene Si
gnal des Senders anspricht, um ein Signal zum Schutz
schalter der Erdschlußunterbrechungsschaltung zu leiten,
wodurch der Schutzschalter geschlossen oder geöffnet
wird.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführung wird die Erfin
dung in Form einer Erdschlußunterbrechungsschaltung ange
wandt, die im Gehäuse des Netzsteckers sitzt. Dies hat
den Vorteil, daß die Fernsteuerung auch für elektrische
Geräte verfügbar wird, ohne irgendwelche Veränderungen an
den Geräten selbst vornehmen zu müssen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an
hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Schaltungsan
ordnung, die eine Fernsteuerschaltungsanordnung und eine
Erdschlußunterbrechungsschaltung beinhaltet;
Fig. 2 einen schematischen Aufbau eines Teils
der Fernsteuerschaltungsanordnung, der eine Sendeschal
tung bildet;
Fig. 3A und 3B stellen zusammen den sche
matischen Aufbau eines den Empfänger bildenden Teils
einer Fernsteuerschaltungsanordnung und die Verbindung
des Empfängers mit der Erdschlußunterbrechungsschaltung
dar, wobei die rechte Seite von Fig. 3A und die linke
Seite von Fig. 3B aneinander zu legen sind;
Fig. 4 zeigt einen schematischen Aufbau eines
einen aus dem Stand der Technik bekannten Operationsver
stärker darstellenden Teils des Empfängers aus Fig. 3;
Fig. 5 zeigt einen schematischen Aufbau eines
Teils des Empfängers aus Fig. 3, der eine aus dem Stand
der Technik bekannte Flip-Flop-Schaltung darstellt; und
Fig. 6 stellt einen schematischen Aufbau eines
Empfängers dar, der einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung entspricht.
In Fig. 1 ist eine Erdschlußunterbrechungsschaltung 10
dargestellt, die selektiv durch eine Fernsteuerschal
tungsanordnung 11 gesteuert wird, welche einen Sender 12
und einen Empfänger 13 enthält.
Üblicherweise enthält die Erdschlußunterbrechungsschal
tung 10 einen oder mehrere Differentialtransformatoren
14, um jeweils den Strom durch die Strom- bzw. Nulleiter
16 bzw. 17 zu messen, welche eine Wechselstromquelle 18
mit einem Verbraucher 19 verbinden. Jedesmal, wenn ein
Ungleichgewicht zwischen den Stromstärken der Strom- bzw.
Nulleiter 16 bzw. 17 besteht, generieren die Differen
tialtransformatoren ein Fehlersignal. Das Fehlersignal
wird normalerweise durch eine Fehlerdetektierschaltung 21
überwacht, welche den Betrieb eines Schutzschalters 22
kontrolliert, der in normalem Betrieb die Strom- bzw.
Nulleiter 16 bzw. 17 mit dem Verbraucher 19 verbindet.
Eine typische Erdschlußunterbrechungsschaltung beinhaltet
außerdem eine Stromquelle, die zweckmäßig als ein Wech
sel-/Gleichstrom-Netzteil 23 ausgebildet ist, einen
Resetschalter 24 und einen Testschalter 26. Wird während
des Betriebes ein Fehler, wie zum Beispiel ein Ungleich
gewicht zwischen den Stromstärken in den Strom- und
Nulleitern 16 bzw. 17 registriert, öffnet der Schutz
schalter 22 und trennt die Leitungen 16 und 17 vom Ver
braucher 19. Nach erfolgter Korrektur des Fehlers wird
der Resetschalter 24 geschlossen, um ein Resetsignal zur
Fehlerdetektierschaltung 21 zu leiten, damit der Schutz
schalter wieder geschlossen wird und die Verbindung zwi
schen der Stromquelle 18 und dem Verbraucher 19 wieder
hergestellt wird. Die Testschaltung funktioniert in der
Art, daß ein Ungleichgewicht zwischen Strom- und Null
leiter hergestellt wird, wodurch bei normaler Funktions
weise der Erdschlußunterbrechungsschaltung ein Ungleich
gewicht in den Differentialtransformatoren hervorgerufen
wird, was die Fehlerdetektierschaltung 21 dazu veranlaßt,
den Schutzschalter 22 zu öffnen.
In Fig. 2 ist der Sender 12 dargestellt, der einen
Niederfrequenz-Oszillator 27 beinhaltet, der an einen
Hochfrequenz-Oszillator/Modulator 28 gekoppelt ist,
außerdem eine an den Ausgang des Hochfrequenz-Oszillator/Mo
dulators 28 gekoppelte Antenne 29 und eine Stromquelle
in Form einer Batterie 31 und eines Ein-/Ausschalters 32.
Der Niederfrequenz-Oszillator 27 erzeugt Modulationssig
nale und beinhaltet ein Invertierer-Paar 33 bzw. 34, das
mit Widerständen 36, 37 und 38 und einem Kondensator 39
zur Bildung eines Niederfrequenz-Oszillators verbunden
ist, welcher normalerweise mit einer Frequenz von 1 Kilo
hertz schwingt.
Der Hochfrequenz-Oszillator/Modulator 28 erzeugt eine
hochfrequente Trägerfrequenz und besteht aus einem Tran
sistor 41 und einem Schwingkreis 42, der zwischen der
Basis 43 und dem Kollektor 44 des Transistors über ein
Kondensator-Paar 46 bzw. 47 gebildet ist. Die Antenne 29
ist mit dem Kollektor 44 des Transistors 41 verbunden.
Der Emitter 48 des Transistors 41 ist über einen Wider
stand 49 geerdet und die Basis 43 des Transistors 41 ist
über einen Widerstand 51 mit dem Ausgang des Niederfre
quenz-Oszillators 27 verbunden. Über einen Widerstand 52
und eine Drosselspule 53 wird dem Hochfrequenz-Oszilla
tor/Modulator Gleichstrom zugeführt. Zur Ableitung unge
wünschter Frequenzen ist ein Ende der Drosselspule 53
über einen Kondensator 54 geerdet.
Die Bestandteile des Hochfrequenz-Oszillators/Modulators
28 sind so dimensioniert, daß der Hochfrequenz-Oszilla
tor/Modulator nahe dem unteren Ende des Mittelwellenfre
quenzbandes arbeitet. Hierdurch können kleinere Bauteile
benutzt werden, so daß die Gesamtgröße des Senders 12
klein gehalten werden kann. Normalerweise liegt die
Frequenz im Bereich zwischen 300 Kilohertz und ungefähr
600 Kilohertz. Eine größere Wellenlänge wird für größere
Sendebereiche und bei größerer Beeinträchtigung der
Sendeleistung, hervorgerufen durch zwischen dem Sender 12
und dem Empfänger 13 liegende Objekte, benutzt.
Wird an der Schaltung bestehend aus dem Niederfrequenz-Oszil
lator 27 und dem Hochfrequenz-Oszillator/Modulator 28
durch Schließen des Schalters 32 Spannung angelegt,
beginnen sowohl der Niederfrequenz-Oszillator als auch
der Hochfrequenz-Modulator/Oszillator entsprechend ihren
Frequenzen zu schwingen. Die Ausgangsleistung des Nieder
frequenz-Oszillators 27, die über den Widerstand 51 auf
die Basis 43 des Transistors 41 übertragen wird, modu
liert die Amplitude der Ausgangsleistung des Kollektors
44 des Transistors 41 auf die Frequenz des Niederfre
quenz-Oszillators. Dieses modulierte Signal wird dann vom
Sender 12 über die Antenne 29 ausgegeben. Da lediglich
ein momentaner Signalstoß vom Sender 12 benötigt wird,
ist der Schalter 32 bevorzugterweise ein Druckknopfschal
ter.
Der in den Fig. 3A und 3B dargestellte Empfänger 13
beinhaltet eine Antenne 56, die mit einem Eingangshoch
frequenzverstärker 57 verbunden ist. Der Eingangshochfre
quenzverstärker 57 beinhaltet einen Transistor 58, wobei
die Antenne 56 an die Basis 59 des Transistors 58 über
einen Kondensator 61 gekoppelt ist und über einen Konden
sator 62 mit der Erde oder ähnlichem verbunden ist. Eben
falls mit der Basis 59 des Transistors sind Widerstände
63 und 64 verbunden. Ein RC-Glied, bestehend aus einem
Widerstand 66 und einem Kondensator 67, ist zwischen der
Erde und dem Emitter 68 des Transistors 58 angeordnet.
Der Kollektor 69 des Transistors 58 ist über einen Aus
gangswiderstand 71 und einen Widerstand 72 mit einer
Gleichstromleitung verbunden. Kondensatoren 74 und 76
sind ausgehend von der Verbindung der beiden Widerstände
71 und 72, mit dem Emitter 68 des Transistors 58 bzw. mit
der Erde verbunden.
Der Ausgang des Verstärkers 57 gelangt über den Wider
stand 71 zu einer Primärwicklung eines Parallelschwing
kreises 78, die induktiv mit der Sekundärwicklung 79 ge
koppelt ist, welche den Eingang zu einem Mischer/Oszilla
tor 81 bildet. Der Mischer/Oszillator beinhaltet einen
Transistor 82, wobei ein Ende 83 der Sekundärwicklung 79
des Parallelschwingkreises 78 mit dem Kollektor 84 des
Transistors 82 verbunden ist. Eine Drosselspule 86 und
ein Widerstand 87 sind mit dem Emitter 88 des Transistors
82 verbunden, während ein Widerstand 89 an die Basis 91
des Transistors 82 gekoppelt ist, um die Gleichstromvor
magnetisierung des Transistors 82 einzustellen. Ein Kon
densator 92 ist einerseits mit dem Ende 93 der Sekundär
wicklung 79 und andererseits mit der Verbindung der Dros
selspule 86 mit dem Widerstand 87 verbunden, wobei ein
Kondensator 94 zwischen dieser Verbindung und der Basis
91 des Transistors 82 angeordnet ist. Ein Widerstand 96
ist zwischen dem Ende 93 der Sekundärwicklung 79 und der
Basis 91 des Transistors 82 angeordnet, während ein Kon
densator 98 parallel zur Sekundärwicklung 79 geschaltet
ist.
Die Komponenten des Mischer/Oszillators 81 werden so ge
wählt, daß der Oszillator mit einer lokalen Hochfrequenz
schwingt, die der Hochfrequenz des Oszillator/Modulators
27 und 28 des Senders 12 entspricht. Der Mischer/Oszilla
tor 81 verbindet die lokal generierte Hochfrequenz mit
dem hochfrequenzmodulierten Signal, das über induktive
Kopplung vom Ausgang des Hochfrequenzverstärkers 57 er
halten wird, in der Art, daß die zwei Hochfrequenzsignale
sich im wesentlichen auslöschen, wobei lediglich im
wesentlichen die Modulationsfrequenz übrigbleibt, das
heißt der Ausgang des Niederfrequenzoszillators 27 des
Senders 12.
Der Ausgang des Mischer/Oszillators 81 wird dann zum Ein
gang 102 eines Rechteck-Generators 103 über einen Wider
stand 101 übertragen. Ein Kondensator 104 ist mit dem
Widerstand 101 verbunden und sorgt dafür, daß etwaige
Hochfrequenzanteile des Ausgangssignals des Mischer/
Oszillators 81 unterdrückt werden.
Der Rechteck-Generator 103 beinhaltet eine Operationsver
stärkungseinheit 106 mit zweifachem Eingang, von der ein
Blockschaltbild in Fig. 4 dargestellt ist. Wie aus Fig.
4 ersichtlich, enthält die Einheit 106 zwei Operations
verstärker 107 bzw. 108. Der Operationsverstärker 107
weist einen invertierenden Eingang bei Stift 2, einen
nicht invertierenden Eingang bei Stift 3 und einen Aus
gang bei Stift 1 auf. Der Operationsverstärker 108 be
inhaltet einen invertierenden Eingang bei Stift 6, einen
nicht invertierenden Eingang bei Stift 5 und einen Aus
gang bei Stift 7. Positive Gleichspannung wird an Stift 8
und negative Gleichspannung an Stift 4 angelegt.
In den Fig. 3A und 3B, insbesondere in Fig. 3A, ist
ersichtlich, daß ein Widerstand 109 zwischen dem Eingang
102 und dem nicht invertierenden Eingang 5 des Opera
tionsverstärkers 108 angeordnet ist und ein Widerstand
111 zwischen dem Eingang 102 und dem invertierenden Ein
gang bei Stift 6 des Operationsverstärkers 108. Der Ein
gang bei Stift 5 ist über einen Kondensator 112 geerdet.
Der Ausgang bei Stift 7 des Operationsverstärkers 108 ist
mit dem nicht invertierenden Eingang bei Stift 3 des Ope
rationsverstärkers 107 verbunden. Ein Widerstand 113 ist
zwischen dem invertierenden Eingang bei Stift 2 und dem
nicht invertierenden Eingang bei Stift 3 des Operations
verstärkers 107 angeordnet, während die Eingänge bei
Stift 2 und 3 über einen Kondensator 114 bzw. einen Wi
derstand 116 geerdet sind. Ein Widerstand 117 ist zwi
schen dem invertierenden Eingang bei Stift 6 des Opera
tionsverstärkers 108 und dem nicht invertierenden Eingang
bei Stift 3 des Operationsverstärkers 107 angeordnet. Po
sitive Gleichspannung wird an Stift 8 angelegt, während
Stift 4 geerdet ist. Der Verstärkungsgrad der Operations
verstärkungseinheit 106 (das heißt der hintereinander an
geordneten Operationsverstärker 107 und 108) wird durch
die Werte der Widerstände 109 und 117 festgelegt. Eine
Zener-Diode 118 und Widerstände 119 und 121 bestimmen den
Betriebswechselpunkt der Operationsverstärkungseinheit
106.
Der Rechteckschwingungsausgang bei Stift 1 der Opera
tionsverstärkungseinheit 106 wird zu einer Wellenformge
staltungsschaltung geleitet, die eine Diode 122, einen
Kondensator 123 und einen Widerstand 124 enthält, und wo
der Ausgang des Operationsverstärkers in einen Trigger-Impuls
umgewandelt wird, der einen Flip-Flop-Schalter
(bistabiles Kippglied) 126 betätigt. Genauer gesagt, lädt
der Rechteckschwingungsausgang der Operationsverstär
kungseinheit 106 nach erfolgter Gleichrichtung durch die
Diode 122 den Kondensator 123 auf. Hierdurch entsteht ein
einzelner Trigger-Impuls für jeden Rechteckschwingungs
zug.
Der Flip-Flop-Schalter 126 ist ein doppelter Flip-Flop,
bevorzugterweise ein Dual-Flip-Flop einer integrierten
Schaltung. In Fig. 5 ist ein Funktionsblockschaltbild
eines handelsüblichen integrierten Schaltkreises abgebil
det, dort weist der Flip-Flop-Schalter 126 einen Q-Aus
gang bei Stift 1, einen Q-Ausgang bei Stift 2, einen
Zeitgebereingang bei Stift 3, einen Reseteingang bei
Stift 4, einen Dateneingang bei Stift 5, einen Mengenein
gang bei Stift 6 und Plus- und Minus-Strom-Anschlüsse bei
den Stiften 14 bzw. 7 auf. Wie aus den Fig. 3A und 3B,
insbesondere aus Fig. 3A, ersichtlich, ist der Flip-
Flop-Schalter 126 in der Art angeordnet, daß die anstei
gende Flanke jedes einzelnen Trigger-Impulses, welcher
über Stift 3 (den Zeitgebereingang) angelegt wird, die
jeweiligen Ausgänge des Flip-Flop-Schalters 126 zur Zu
standsänderung veranlaßt. Der Q-Ausgang des Flip-Flop-Schal
ters 126 bei Stift 1 wird über einen Widerstand 127
zu der Basis 128 eines Ausgangstransistors 129 geleitet,
welcher in einer üblichen Emitter-Konfiguration geschal
tet ist. Der Kollektor 131 des Ausgangstransistors 129
ist parallel zum Resetschalter 24 mit der Erdschlußunter
brechungsschaltung 10 verbunden und soll, ähnlich wie der
Resetschalter 24, das Betriebsverhalten des Schutzschal
ters 22 überwachen.
Um verstehen zu können, wie dies funktioniert, muß der
Aufbau und das Betriebsverhalten der Erdschlußunterbre
chungsschaltung 10 etwas genauer untersucht werden. Der
Schutzschalter 22 wird vom einem Relais 132 geregelt,
welches seinerseits mit dem Kollektor 133 eines Transi
stors 134 verbunden ist. Der Transistor 134 wird norma
lerweise über den Stromfluß durch die Widerstände 151 und 152
unter Vorspannung gesetzt und somit leitend geschal
tet, wodurch das Relais 132 durch das Leiten des Transi
stors 133 in Geschlossenstellung geschaltet wird. Der
Transistor 134 wird durch eine elektronische Sperrschal
tung gesteuert, die einen Siliziumthyristor 136 beinhal
tet, der normalerweise ausgeschaltet oder nicht leitend
ist. Wird ein Fehler ermittelt, so wird ein Signal an die
Steuereinheit 137 des Siliziumthyristors 136 gesandt, um
den Siliziumthyristor 136 anzuschalten. Wenn der Silizi
umthyristor 136 angeschaltet wird, werden Basis und Emit
ter in Nebenschluß geschaltet und der Basisstrom vom
Transistor 134 abgeleitet, wodurch der Siliziumthyristor
ausgeschaltet wird. Dies wiederum verursacht einen Span
nungsabfall im Relais 132, wodurch der Schutzschalter 22
geöffnet wird. Die Spannung am Siliziumthyristor 136 ist
zu diesem Zeitpunkt ausreichend, um den Siliziumthyristor
angeschaltet zu halten (das heißt verriegelt), dies sogar
dann noch, wenn an der Steuereinheit 137 keine Spannung
mehr anliegt. Der Resetschalter 24 ist parallel zum Sili
ziumthyristor 136 geschaltet und sorgt für ein Entriegeln
des Siliziumthyristors 136 durch momentanes Kurzschlie
ßen, wobei der Strom von der Anode 138 des Siliziumthyri
stors 136 abgeführt und der Siliziumthyristor ausgeschal
tet wird. Wenn der Resetschalter 24 losgelassen worden
ist, kann der Siliziumthyristor 136 erst wieder ange
schaltet werden, wenn ein einen anderen Fehler anzeigen
des Signal die Steuereinheit 137 erreicht. Demgemäß wird,
wenn der Resetschalter 24 losgelassen worden ist, am
Transistor 134 Basisstrom angelegt, wodurch wieder Strom
fluß am Relais 132 anliegt und der Schutzschalter 22
wieder geschlossen wird.
Der Transistor 129 ist parallel zum Siliziumthyristor 136
und zum Resetschalter 24 geschaltet, wobei die Funktion
des Transistors 129 im wesentlichen identisch zu der des
Resetschalters 24 ist. Wenn der Ausgangstransistor 129
angeschaltet ist, ist der Siliziumthyristor kurzgeschal
tet, wobei der Basisstrom vom Transistor 134 entfernt
wird und der Schutzschalter 22 geöffnet wird. Wenn der
Ausgangstransistor 129 ausgeschaltet wird, zum Beispiel
durch Schalten des Flip-Flop-Schalters 126 in seine unte
re Stellung, wird die Erdung des Siliziumthyristors 136
aufgehoben und der Basisstrom an den Transistor 134
wieder angelegt, wobei der Transistor 134 angeschaltet
und das Relais 132 wieder erregt wird, so daß der Schutz
schalter 22 geschlossen wird.
Im folgenden werden verschiedene Betriebszustände tabel
larisch aufgezeigt:
Obwohl ein zusätzliches Netzteil angeschlossen werden
kann, wird die Leistung für den Empfänger bevorzugterwei
se von der Erdschlußunterbrechungsschaltung 10 erhalten.
Genauer gesagt ist der Ausgang des Teils der Erdschluß
unterbrechungsschaltung 10, der einen Doppelwegbrücken
gleichrichter 135 bildet, über einen Widerstand 141 mit
dem Eingang eines Spannungsreglers 142 verbunden. Konden
satoren 143, 149 und 146 sorgen dafür, daß unerwünschte
Wechselstromkomponenten herausgefiltert werden, außerdem
ist eine Zener-Diode 147 an den Eingang des Spannungsreg
lers 142 angeschlossen, um die Eingangsspannung zu
begrenzen. Der Ausgang des Reglers 142 ist hierauf mit
der Stromzuführung 73 verbunden.
Der Empfänger 13 kann entweder im gleichen Gehäuse wie
die Erdschlußunterbrechungsschaltung 10 untergebracht
werden, oder wie im vorliegenden Fall, hiervon getrennt,
wobei der Empfänger 13 mit der Erdschlußunterbrechungs
schaltung 10 über ein zusätzliches Kabel 148 verbunden
ist. Während die Erdschlußunterbrechungsschaltung 10 von
einem separaten Gehäuse umgeben wird, kann der Empfänger
bevorzugterweise auch in den Netzstecker eines (nicht
dargestellten) Netzkabels eingebaut werden.
Der Betrieb des ferngesteuerten Ein-/Ausschaltegerätes 11
wird im folgenden unter Bezugnahme auf das Fernsteuern
des Verbrauchers 19 beschrieben. Es wird vorausgesetzt,
daß die Erdschlußunterbrechungsschaltung 10 und der Emp
fänger 13 durch das zusätzliche Kabel 148 verbunden sind,
so daß an der Erdschlußunterbrechungsschaltung 10 Strom
anliegt und der Schutzschalter 22 offen ist, das heißt,
daß der Siliziumthyristor 136 ein- und der Transistor 134
ausgeschaltet ist.
Um aus der Entfernung den Verbraucher 19 einzuschalten,
wird der Schalter 32 im Sender 12 zweimal gedrückt. Das
erste Drücken verursacht das Aussenden eines hochfre
quenzmodulierten Signals vom Sender 12 zum Empfänger 13.
Hierdurch wird ein Rechtecksignal zu der Wellenformge
staltungsschaltung gesandt, die die Diode 122 und den
Kondensator 123 enthält und einen einzelnen Trigger-Impuls
generiert. Der Trigger-Impuls verursacht bei der
Ausgangsladung bei Stift 1 des Flip-Flop-Schalters 126
ein Übergehen vom niedrigen in den hohen Zustand, wodurch
der Ausgangstransistor 129 eingeschaltet wird. Durch das
Einschalten des Transistors 129 wird der Silizium
thyristor 136 kurzgeschaltet, wodurch er ausgeschaltet
wird. Wird der Schalter 32 losgelassen, so stoppt das
Hochfrequenzsignal ebenso wie die Rechteckschwingung des
Operationsverstärkers. Hierdurch wird das Entladen des
Kondensators 123 über den Widerstand 124 ermöglicht. Es
sollte erwähnt werden, daß das Loslassen des Schalters 32
keinen Einfluß auf den Flip-Flop-Schalter 126 hat, da der
Flip-Flop-Schalter 126 lediglich die ansteigende Flanke
des Trigger-Impulses triggert. Demgemäß bleibt der
Flip-Flop-Schalter 126 in seiner oberen Stellung, auch wenn
der Schalter 32 losgelassen wurde. Wird hiernach der
Schalter 32 noch einmal gedrückt, wird wieder ein Hoch
frequenzsignal durch den Sender 12 generiert und durch
den Empfänger 13 in ein Rechtecksignal umgewandelt,
welches dann in einen Trigger-Impuls umgeformt wird. Die
ansteigende Flanke dieses Trigger-Impulses löst den Flip-
Flop-Schalter 126 aus und verursacht, daß dessen Aus
gangsladung vom hohen in den niedrigen Zustand übergeht.
Hierdurch wird der Ausgangstransistor 129 ausgeschaltet,
wobei die Erdung der Basis von Transistor 134 entfernt
wird und der Basisansteuerungsstrom wieder angelegt
werden kann. Hierdurch schaltet der Transistor 134 an,
wodurch das Relais 132 zum Schließen des Schutzschalters
22 und zum Verbinden der Stromquelle 18 mit dem Verbrau
cher 19 angeregt wird.
Wird nun ein Ausschalten des Verbrauchers 19 gewünscht,
so wird der Schalter 32 wieder gedrückt, wodurch ein
anderer Trigger-Impuls generiert wird und der Zustand des
Flip-Flop-Schalters 126 geändert wird, was zur Folge hat,
daß der Transistor 129 eingeschaltet wird und der Ba
sisansteuerungsstrom vom Transistor 134 abgeleitet wird.
Hierdurch wird der Transistor 134 ausgeschaltet, das
Relais zum Abfallen gebracht und der Schutzschalter 22
geöffnet.
Fig. 6 stellt eine alternative und bevorzugte Ausgestal
tung des Empfängers 13 dar. Eine Antenne empfängt hierbei
Impulsbündel eines Hochfrequenzsenders, wie zum Beispiel
eines in Fig. 2 dargestellten Senders, die durch einen
Hochfrequenzverstärkungstransistor 162 verstärkt werden.
Die Trägerfrequenz liegt ungefähr bei 600 Kilohertz und
die Modulationsfrequenz bei ungefähr 1 Kilohertz. Die
verstärkten Impulsbündel werden zu einem Abstimmungskreis
163 weitergeleitet und zu einem Oszillator/Mischer-Tran
sistor 164, der im Bereich der Trägerfrequenz arbeitet
und diese herausfiltert. Das sich hieraus ergebende
Niederfrequenzmodulationssignal wird in den Eingang eines
Operationsverstärkers 166 eingespeist. Ein Kondensator
167 entfernt etwaige verbleibende hochfrequente Träger
frequenzen und eine Diode 168 setzt das Nullniveau des
Signals fest, das an den Operationsverstärker 166 abgege
ben wird. Das Modulationssignal wird durch den Verstärker
166 verstärkt und zu der Diode 169, dem Kondensator 171
und dem Widerstand 172 geleitet. Das Signal wird durch
die Diode 169 gleichgerichtet und durch den Kondensator
171 gefiltert, wobei eine positive Gleichspannung an
einer Ausgangsleitung 173 als Antwort auf vom Sender 12
empfangene Impulsbündel gebildet wird. Werden die Impuls
bündel unterbrochen, bildet der Widerstand 172 einen Ent
ladeweg für den Kondensator 171, wobei die Schaltung für
das nächste Impulsbündel vorbereitet wird.
Durch einen Vergleich der Fig. 6 und 3A bzw. 3B ist
bereits ersichtlich, daß der Aufbau und der Betrieb des
Teils des in Fig. 6 gezeigten und entsprechend beschrie
benen Empfängers identisch mit dem des Empfängers aus
Fig. 3A und 3B ist. Dementsprechend wäre eine ausführli
che Beschreibung der Schaltungskomponenten und deren Be
triebsverhalten eine übertriebene Wiederholung und un
nötig.
Die Ausgangsleitung 173 ist mit der Basis 175 eines Tran
sistors 176 verbunden, während dessen Emitter mit einer
Zentral- oder Erdungsleitung 175 verbunden ist. Der
Kollektor des Transistors 176 ist mit dem Emitter eines
Transistors 178 (der dem Transistor 134 aus Fig. 3A ent
spricht) der Erdschlußunterbrechungsschaltung 10 verbun
den. Eine Relaisspule 179 ist mit dem Kollektor des Tran
sistors 178 verbunden, wobei die Emitter-Kollektor-Schal
tungen der beiden Transistoren 176 und 178 in Reihe mit
der Relaisspule 179 zwischen ein Gleichspannungsnetzteil
181 und der Zentralleitung 177 geschaltet sind.
Durch Stromfluß durch die drei Widerstände 182, 183
und 184 wird normalerweise eine Vorspannung an den Tran
sistor 178 angelegt, wobei die drei Widerstände zwischen
dem Gleichstromnetzteil 181 und der Basis des Transistors
178 in Reihe geschaltet sind. Ein Siliziumthyristor 186
befindet sich zwischen der Zentralleitung 177 und der
Verbindung der Widerstände 183 und 184; wird der Sili
ziumthyristor 186 angeregt, so entfernt er den Basisstrom
vom Transistor 178. Hierdurch wird der Stromfluß durch
den Transistor 178 und die Relaisspule 179 unterbrochen
und der Schutzschalter geöffnet. Es erscheint als Antwort
auf das Registrieren eines Erdschlusses ein Impuls bei
Stift 187 eines Steuergerätes, der den Siliziumthyristor
186 anregt. Ein (in Fig. 6 nicht dargestellter) Reset
schalter ist zum Siliziumthyristor 186 parallel geschal
tet.
Da die beiden Transistoren 176 und 178 zusammen mit der
Relaisspule 179 zwischen dem Gleichstromnetzteil 181 und
der Zentralleitung 177 in Reihe geschaltet sind, wird die
Spule 179 nur dann angeregt, wenn beide Transistoren
unter Vorspannung stehen. Hieraus ergibt sich, daß dem
Verbraucher 19 nur so lange Leistung aus der Leitung zu
geführt wird, wie kein Fehler auftritt und so lange der
Sender aktiviert ist und ein elektromagnetisches Signal
aussendet, das durch den Empfänger 13 in Fig. 6 aufge
nommen wird. Der Stromfluß durch die Relaisspule 179 wird
entweder durch einen Erdschluß oder durch Deaktivierung
des Senders unterbrochen, wobei der Schutzschalter ge
öffnet wird.
Der in Fig. 6 dargestellte Empfänger kann vorteilhafter
weise zum Beispiel in einem Hochdruckreiniger eingesetzt
werden, der eine Handdüse oder einen Auslösekontrollhebel
beinhaltet. In diesem Beispiel stellt der Verbraucher 19
einen Elektromotor dar, der die Pumpe des Reinigers an
treibt. Der "Ein"-Schalter des Senders würde durch
Drücken des Hebels geschlossen werden, wodurch der Tran
sistor 176 angeschaltet wird und der Strom durch die
Relaisspule 179 zu fließen beginnt. Folglich würde die
Motorpumpe durch den Kontrollhebel betätigt, welcher wie
derum den Sender betätigt. Der in den Fig. 3A und 3B
dargestellte Empfänger ist allerdings eher einer Situa
tion angepaßt, in der ein Verbraucher durch Drücken und
Loslassen des Senderschalters angeschaltet wird und spä
ter durch ein wiederholtes Drücken und Loslassen des
Senderschalters ausgeschaltet wird.
In der, in Fig. 6 dargestellten,
Ausführung verbindet ein dreiadriges Kabel den
Empfänger mit dem Erdschlußunterbrecher. Entsprechend
einem spezifischen Beispiel produziert der Ausgang des
Brückengleichrichters 181 ungefähr 100 Volt Gleichspan
nung in Leitung 191, was durch einen Widerstand 192 und
eine Diode 193 zu ungefähr 27 Volt Gleichspannung redu
ziert wird. Ein Regler 1C 194 produziert ungefähr 8 Volt
Gleichspannung, was die Empfängerbauteile speist. Eine
Leitung 196 bildet eine Erdungs- oder Zentralrückführlei
tung, und eine Leitung 197 verbindet die Transistoren 176
und 178.
Claims (22)
1. Schaltungsanordnung zum Fernsteuern eines elektrischen
Gerätes, welche einen elektrischen Verbraucher (19) und
Stromleitungen (16, 17) zum Anschließen des Verbrauchers
(19) an eine Stromquelle (18) beinhaltet und folgendes
aufweist:
- a) eine Erdschlußunterbrechungsschaltung (10), die einen zwischen Stromquelle (18) und Verbraucher (19) angeordneten Schutzschalter (22) aufweist und diesen ansteuert;
- b) einen auf Strahlungssignale ansprechenden Empfänger (13), der auf die Erdschlußunter brechungsschaltung (10) derart einwirkt, daß im störungsfreien Zustand der Schutzschalter (22) zum Steuern der Stromzufuhr zum Verbrau cher (19) ein- bzw. ausgeschaltet werden kann.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Erd
schlußunterbrechungsschaltung (10) den Schutzschalter
(22) über einen zweiten Schalter (132, 134) ansteuert.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Empfän
ger (13) über einen dritten Schalter (129) auf die Erd
schlußunterbrechungsschaltung (10) einwirkt.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 und 3, wobei be
sagter zweiter Schalter (132, 134) und besagter dritter
Schalter (129) unabhängig voneinander den Betrieb des
Schutzschalters (22) steuern.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, wobei der besagte
zweite Schalter (132, 134) und der besagte dritte Schal
ter (129) parallel geschaltet sind.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 und 3, wobei der
besagte zweite Schalter (132, 134) und der besagte dritte
Schalter (129) zusammengefaßt sind und den Betrieb des
Schutzschalters (22) steuern.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, wobei der besagte
zweite Schalter (132, 134) und der besagte dritte Schal
ter (129) in Reihe geschaltet sind.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Empfän
ger (13) folgendes beinhaltet:
Mittel (56, 57) zum Empfangen der elektromagne tischen Strahlung und zum Erzeugen eines ge mischten Signals, welches eine erste Komponente mit einer Frequenz gleich dem Trägersignal und eine zweite Komponente mit einer Frequenz gleich dem Modulationssignal aufweist; und
einen Mischer/Oszillator (81), der eine lokale Frequenz gleich der Frequenz des Trägersignals aufweist und auf das gemischte Signal anspricht, um ein demoduliertes Signal mit der gleichen Frequenz wie das Modulationssignal zu erzeugen.
Mittel (56, 57) zum Empfangen der elektromagne tischen Strahlung und zum Erzeugen eines ge mischten Signals, welches eine erste Komponente mit einer Frequenz gleich dem Trägersignal und eine zweite Komponente mit einer Frequenz gleich dem Modulationssignal aufweist; und
einen Mischer/Oszillator (81), der eine lokale Frequenz gleich der Frequenz des Trägersignals aufweist und auf das gemischte Signal anspricht, um ein demoduliertes Signal mit der gleichen Frequenz wie das Modulationssignal zu erzeugen.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, wobei der Empfän
ger (13) folgendes beinhaltet:
eigen Rechteck-Generator (103), der auf das demodulierte Signal des Mischers/Oszillators (81) anspricht, um ein Rechtecksignal zu erzeu gen, das die gleiche Frequenz wie das demodu lierte Signal aufweist;
eine Schaltung (122, 123, 124), die auf den Rechteck-Generator (103) anspricht, um einen Trigger-Impuls mit einer ansteigende Flanke zu erzeugen;
einen Flip-Flop-Schalter (126), der auf besagte ansteigende Flanke des besagten Trigger-Impulses anspricht, wodurch er seine Stellung ändert; und
einen Ausgangstransistor (129), der auf eine Änderung der Stellung des besagten Flip-Flop-Schal ters (126) anspricht und dadurch an- oder ausgeschaltet wird.
eigen Rechteck-Generator (103), der auf das demodulierte Signal des Mischers/Oszillators (81) anspricht, um ein Rechtecksignal zu erzeu gen, das die gleiche Frequenz wie das demodu lierte Signal aufweist;
eine Schaltung (122, 123, 124), die auf den Rechteck-Generator (103) anspricht, um einen Trigger-Impuls mit einer ansteigende Flanke zu erzeugen;
einen Flip-Flop-Schalter (126), der auf besagte ansteigende Flanke des besagten Trigger-Impulses anspricht, wodurch er seine Stellung ändert; und
einen Ausgangstransistor (129), der auf eine Änderung der Stellung des besagten Flip-Flop-Schal ters (126) anspricht und dadurch an- oder ausgeschaltet wird.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, wobei besagter
Recht-Generator (103) einen Operationsverstärker (106,
107, 108) beinhaltet.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, wobei besagte
Schaltung (122, 123, 124) eine Diode (122) zum Gleich
richten besagten Rechtecksignals des Rechteck-Generators
(103) und einen Kondensator (123) zum Aufladen bis zum
Spitzenwert des Rechtecksignals aufweist.
12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, wobei ein zwei
ter Transistor (129, 176) mit der elektronischen Sperr
schaltung (136, 186) in der Art verbunden ist, daß die
elektronische Sperrschaltung dann entriegelt wird, wenn
der zweite Transistor (129, 176) eingeschaltet ist und
hierdurch der erste Transistor (134, 178) ebenfalls ein
geschaltet werden kann.
13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, wobei der Emp
fänger (13) Mittel zum Aktivieren des besagten dritten
Schalters (129) als Antwort auf ein erstes Strahlungssi
gnal und zum Deaktivieren des besagten dritten Schalters
(129) als Antwort auf ein nachfolgendes zweites Strah
lungssignal beinhaltet.
14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, wobei der
Empfänger (13) Mittel beinhaltet, die nur während des
Empfangs eines Strahlungssignals den besagten dritten
Schalter (129) aktivieren.
15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, wobei der zweite
Schalter (132, 134) aus einem Relais (132) zum Betreiben
des Schutzschalters (22) und aus einem ersten Transistor
(134) zum Betreiben des Relais (132) besteht und wobei
die Erdschlußunterbrechungsschaltung (10) außerdem eine
elektronische Sperrschaltung (136) enthält, um besagten
ersten Transistor (134) auszuschalten und ihn ausge
schaltet zu halten, wenn sich besagte elektronische
Sperrschaltung im Sperrzustand befindet.
16. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, die außerdem
einen Sender (12) enthält, der in Entfernung vom besagten
Empfänger (13) selektiv ein Strahlungssignal erzeugt.
17. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, wobei besagtes
Strahlungssignal elektromagnetische Wellen mit ein
schließt.
18. Schaltungsanordnung nach Anspruch 17, wobei besagte
elektromagnetische Strahlung aus einem Trägersignal und
einem Modulationssignal besteht und wobei der Empfänger
(13) auf das Modulationssignal anspricht.
19. Schaltungsanordnung nach Anspruch 16, wobei der
Sender (12) folgendes beinhaltet:
einen Oszillator (27) zum Erzeugen des Modula tionssignals;
einen Mischer/Oszillator (28) zum Erzeugen des Trägersignals und zum Modulieren der Amplitude des Trägersignals mit dem Modulationssignal; und
eine Antenne (29), die auf den Mischer/Oszilla tor (28) anspricht, um die elektromagnetische Strahlung zu erzeugen.
einen Oszillator (27) zum Erzeugen des Modula tionssignals;
einen Mischer/Oszillator (28) zum Erzeugen des Trägersignals und zum Modulieren der Amplitude des Trägersignals mit dem Modulationssignal; und
eine Antenne (29), die auf den Mischer/Oszilla tor (28) anspricht, um die elektromagnetische Strahlung zu erzeugen.
20. Schaltungsanordnung nach Anspruch 19, wobei der
Sender (12) außerdem einen Schalter (32) zum Anlegen von
Strom am Oszillator (27) und am Mischer/Oszillator (28)
für ein bestimmtes Zeitintervall beinhaltet, um einen
Impuls elektromagnetischer Strahlung zu erzeugen.
21. Schaltungsanordnung nach Anspruch 17, wobei der
Sender (12) zum gezielten Erzeugen von elektromagneti
scher Strahlung nur dann arbeitet, wenn der Schutzschal
ter (22) betätigt werden soll.
22. Schaltungsanordnung nach Anspruch 20, wobei der Emp
fänger (13) auf einen einzelnen Impuls elektromagneti
scher Strahlung anspricht, um den Verbraucher auszuschal
ten, und auf zwei Impulse elektromagnetischer Strahlung
anspricht, um den Verbraucher einzuschalten.
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