-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerschaltung fig einen
Fernschalter oder ein fernbetätigtes Schaltgerät und umfaßt einen
beweglichen Leistungskontakt mit einer stabilen Einschaltstellung und einer
stabilen Ausschaltstellung, einen bistabilen Mechanismus zur
Betätigung des genannten beweglichen Kontakts, eine Spule zur
Überführung des genannten Mechanismus' bei jedem die Spule
durchfließenden Stromimpuls von einer Stellung in die andere sowie ein örtliches
bzw. mit hoher Priorität ausgestattetes Betätigungsorgan.
-
Ein Fernschalter der genannten Art umfaßt in der Regel mehrere
elektrische oder manuelle Betätigungsorgane, die teilweise fig eine
Vor-Ort- und teilweise für eine Fernbetätigung ausgelegt sind. Dabei
ist es wichtig, eine gegenseitige Beeinflussung der
Ansteuerungsbefehle zu verhindern, und das belgische Patent Nr. 816.045 sowie die
Druckschrift FR-A-2274151 beschreiben einen Schaltungsaufbau, der
bei Fernschaltern mit verzögerten Wechslern deren Ansteuerung über
einen bzw. mehrere örtliche Drucktaster oder über eine
Zweidraht-Steuerleitung erlaubt. Diese Schaltung weist mit Doppelkontakten
versehene Drucktaster auf, die eine außerordentlich komplizierte
Verdrahtung erfordern.
-
In bestimmten Anwendungen kann eines der Betätigungsorgane durch
die Ausgangskontakte einer Schaltuhr oder eines beliebigen
Meßfühlers bzw. einer Schaltvorrichtung gebildet werden, die den
Steuerstromkreis so lange unter Spannung hält, daß die Umschaltung des
Fernschalters sicher erfolgen kann. Wird während dieser Zeitspanne
ein anderes Betätigungsorgan, z.B. der Drucktaster einer
Vor-Ort-Ansteuerung aktiviert, können unerwünschte Schaltreaktionen auftreten.
Sobald der Fernschalter nämlich umschaltet, erhält er automatisch
einen Schaltimpuls über die genannten geschlossenen Kontakte, die
uber die Schaltuhr bzw. Schaltvorrichtung angesteuert werden. Die
Funktionsweise des Fernschalters kann dadurch über einen nicht
unerheblichen Zeitraum blockiert werden.
-
In der Druckschrift EP-A-199.612 wird eine elektronische
Steuerschaltung beschrieben, die ein solches Blockieren verhindert und
darüber hinaus erlaubt, das fernbetätigte Schaltgerät so anzusteuern, daß
dem jeweils letzten Schaltbefehl die höhere Priorität eingeräumt wird,
unabhängig davon, ob dieser über das zentrale Betätigungsorgan, über
den Drucktaster der Vor-Ort-Betätigung oder über den am Schaltgerät
befindlichen Handantrieb erteilt wird. Die elektronische
Steuerschaltung ist relativ kompliziert und teuer, und der vorliegenden Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte Schaltung zu schaffen,
die dem zuletzt erteilten Steuerbefehl die höhere Priorität einräumt.
-
Die erfindungsgemäße Steuerschaltung ist in Anspruch 1 beschrieben.
-
Der Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten bewirkt nach
Ablauf einer bestimmten, über der Kontakt-Umstellzeit des
Fernschalters liegenden Zeitdauer die Absenkung des die Spule durchfließenden
Stroms auf einen Wert unterhalb des Stroms, der für die Erregung
dieser Spule erforderlich ist, wobei die Absenkung auch dann erfolgt,
wenn der Stromkreis mit niedriger Priorität geschlossen bleibt. Der
Widerstandswert dieses Widerstands mit positivem
Temperaturkoeffizienten ist so bemessen, daß die Stromversorgung der Spule über den
Stromkreis mit niedriger Priorität gerade so lange aufrechterhalten
bleibt, wie dies für die Umstellung des Schaltmechanismus'
erforderlich ist, und daß der Reststrom fiir die Erregung der Spule zu niedrig
ist, für die Aufrechterhaltung des hohen Widerstandswerts des
Widerstands mit positivem Temperaturkoeffizienten jedoch ausreicht. Der
Steuerstromkreis mit niedriger Priorität kann ein für mehrere
Fernschalter gemeinsam verwendeter Fernbetätigungskreis mit einem
zentralen Drucktaster sein. Der Fernschalter kann einen als Wechsler
ausgeführten Hilfskontakt umfassen, der die Stellung der
Hauptkontakte abbildet, wobei in diesem Fall der Fernbetätigungskreis
vorteilhaft ein zentrales Einschaltorgan und ein zentrales Ausschaltorgan
umfaßt, die über einen Hilfs-Steuerstromkreis mit dem genannten
Wechsler verbunden sind. Die Ansteuerung mit hoher Priorität kann
das manuelle Betätigungsorgan des Fernschalters oder eine die Spule
erregende örtliche Ansteuerung über einen Drucktaster sein. Die Höhe
des über den Steuerstromkreis in die Spule geleiteten Stroms entspricht
vor der Umschaltung des Widerstands mit positivem
Temperaturkoeffizienten etwa dem doppelten Umschalt-Schwellwert dieses
Widerstands. Auf diese Weise werden eine schnelle Umschaltung und eine
Begrenzung des Spulenstroms gewährleistet. Der Wert dieses
begrenzten Strom reicht nicht aus, um den Anker des Magnetkreises des
Fernschalters in der angezogenen Stellung zu halten, so daß der
Fernschalter über den Schaltbefehl eines anderen Betätigungsorgans erneut
angesteuert werden kann. Gleichzeitig ist dieser begrenzte Strom
jedoch ausreichend hoch, um eine Selbsterwärmung des Widerstands
mit positivem Temperaturkoeffizienten zu gewährleisten, so daß
dieser nicht in den Bereich mit niedrigem Widerstandswert kippt.
-
Durch die zeitliche Begrenzung der Stromversorgung der Spule wird
letztere nicht so stark erwärmt, so daß weniger wärmefeste
Isolierstoffe verwendet werden können, die eine leichtere Abisolierung oder
ein Verlöten ohne Abisolierung erlauben. Ein weiterer Vorteil liegt in
einem höheren Antriebsmoment bei gleichen Abmessungen, so daß
sich kleinere Baugrößen herstellen lassen. Durch die Begrenzung der
Erwärmung auf einen sehr niedrigen Wert können direkt vor dem
fernbetätigten Schaltgerät beliebige Vorrichtungen ohne thermische
Beeinträchtigung montiert werden. Durch die Verwendung eines
Widerstands mit positivem Temperaturkoeffizienten wird jedes, durch den
permanent geschlossenen Magnetkreis verursachte Brummen
unterdrückt und die Stromaufnahme durch Halten eines elektrischen
Betätigungsorgans in geschlossener Stellung erheblich reduziert.
-
Die erfindungsgemäße Steuerschaltung kann in Installationen mit
programmierbaren Schaltuhren oder mit Meßwertgebern eingesetzt
werden, die ein Schließen und Halten der Kontakte in der Schließstellung
bewirken. Sie kann für alle Arten von Fernschaltern oder
fernbetätigten Schaltgeräten verwendet werden, die über zwei stabile
Schaltstellungen verfügen und über einen Elektromagneten oder ein sonstiges
elektromechanisches System angesteuert werden.
-
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter
Angabe weiterer Vorteile und Merkmale näher erläutert. Dabei
zeigen:
-
- Fig. 1 den Schaltplan einer vereinfachten Installation mit einem über
eine erfindungsgemäße Steuerschaltung angesteuerten Fernschalter;
-
- Fig. 2 eine erfindungsgemäße Schaltung mit zwei Fernschaltern mit
Vor-Ort-Ansteuerung sowie zentraler Ansteuerung über einen
Steuerstromkreis;
-
- Fig. 3 den Schaltplan eines über einen Bewegungsmelder
angesteuerten erfindungsgemäßen Fernschalters.
-
Die Abbildungen zeigen einen zweipoligen Fernschalter 10 mit zwei
Leistungskontakten 12, die einerseits mit dem Phasenleiter 14 und
dem Neutralleiter 16 eines elektrischen Leitungsnetzes und anderer.
seits mit einer Last wie z.B. einer Lampe 18 verbunden sind. Die
Leistungskontakte 12 werden über einen Mechanismus 20 mit einer
Spule 21 angesteuert, die einerseits an den Neutralleiter 16 und
andererseits an einen mit dem Phasenleiter 14 verbundenen
Steuerstromkreis 22 angeschlossen ist. Der Steuerstromkreis 22 umfaßt zwei
Parallelstromkreise, insbesondere einen Stromkreis 24 mit hoher
Priorität, in den ein Ansteuerungs-Drucktaster 26 eingesetzt ist, und einen
Stromkreis 28 mit niedriger Priorität, in den eine Reihenschaltung aus
einem Ansteuerungs-Drucktaster 30 und einem Widerstand 32 mit
positivem Temperaturkoeffizienten eingesetzt ist. Der Mechanismus 20
ist bistabil ausgeführt und bewirkt bei jedem die Spule 21
durchfließenden Stromimpuls eine Stellungsänderung der Leistungskontakte 12.
-
Der in Fig. 1 gezeigte Fernschalter arbeitet wie folgt:
-
Befindet sich der Fernschalter 10 entsprechend der Darstellung in Fig. 1
z.B. in der Ausschaltstellung, so kann er durch Betätigung des
Drucktasters
26 des die Spule 21 speisenden Stromkreises 24 mit hoher
Priorität eingeschaltet werden. Nach der Freigabe des Drucktasters 26
kann der Fernschalter dann durch erneute Betätigung des Drucktasters
26 auf eine unter Fachleuten bekannte Art und Weise wieder
ausgeschaltet werden.
-
Der Fernschalter 10 kann auch durch Betätigung des Drucktasters 30 des
Stromkreises 28 mit niedriger Priorität angesteuert werden, der die
Spule 21 über den Widerstand 32 mit positivem
Temperaturkoeffizienten speist. Dabei ist der Widerstandswert zunächst gering, und die
Spule 21 wird von einem Strom i durchflossen, der etwa genauso groß
ist wie bei einer Schaltung ohne Widerstand 32. Dieser kleine
Widerstandswert wird über eine Zeitdauer aufrechterhalten, die ausreicht,
um die Stellungsänderung der Leistungskontakte 12 durch den
Mechanismus 20 zu gewährleisten. Der den Widerstand 32 durchfließende
Strom bewirkt dessen Erwärmung und Umschaltung auf den Bereich
mit hohem Widerstandswert. Dadurch wird der die Spule 21
durchfließende Strom erheblich verringert und nimmt einen Wert an, der zur
Erregung der Spule, insbesondere zum Halten des Maguetankers in
der angezogenen Stellung nicht mehr ausreicht. Dieser, zur Erregung
der Spule 21 nicht ausreichende verringerte Strom ist jedoch
andererseits hoch genug, um die Erwärmung des Widerstands 32 mit
positivem Temperaturkoeffizienten zu bewirken und diesen daran zu
hindern, in den Bereich niedriger Widerstandswerte umzuschalten. Der
Schwellwert für diese Umschaltung kann z.B. so gewählt werden, daß
er dem halben Wert des Stroms i entspricht, der normalerweise zur
Erregung der Spule 21 verwendet wird. Der Widerstand 32 bewirkt
auch dann die Entregung der Spule 21, wenn der Drucktaster 30 in der
Einschaltstellung gehalten wird, so daß der Fernschalter 10 z.B. durch
Einschalten des Drucktasters 26 über den Stromkreis 24 mit hoher
Priorität erneut angesteuert werden kann. Nach Freigabe des
Drucktasters 30 des ,Stromkreises 28 mit niedriger Priorität kühlt sich der
Widerstand 32 ab und schaltet in den Bereich niedriger
Widerstandswerte um, so daß eine erneute Ansteuerung erfolgen kann. Diese
Umschaltung erfolgt mit einer gewissen Verzögerung, die sich jedoch im
allgemeinen nicht störend auswirkt.
-
Fig. 2 zeigt eine komplexere Installation mit zwei Fernschaltern,
nämlich einem zweipoligen Fernschalter 34 sowie einem vierpoligen
Fernschalter 36, die jeweils mit Leistungskontakten 12 zur
Versorgung einer Last 18 bestückt sind. Der zweipolige Fernschalter 34
umfaßt eine Steuerspule 38 und einen als Wechsler ausgeführten
Hilfskontakt 40, der die Stellung der Leistungskontakte 12 abbildet. Der
vierpolige Fernschalter umfaßt analog dazu eine Steuerspule 42 und
einen Hilfskontakt 44. Zur Vermeidung von unerwünschten
Schaltbeeinflussungen sind Dioden 46 in die Stromkreise der Hilfskontakte 44,
46 eingesetzt. Die Fernschalter 34, 36 sind über einen Schutzschalter
50 an das Netz 48 angeschlossen.
-
Die Steuerstromkreise der Fernschalter 34, 36 sind identisch
aufgebaut, und nachfolgend soll lediglich der Steuerstromkreis des
Fernschalters 34 genauer beschrieben werden, wobei die Kennziffern
denen des anderen Fernschalters entsprechen. Die Spule 38 ist mit
einem örtlichen bzw. mit hoher Priorität ausgestatteten
Steuerstromkreis 52 verbunden, der zwei parallelgeschaltete und über einen
Schutzschalter 50 vom Netz 43 gespeiste Drucktaster umfaßt. Parallel
zum Steuerstromkreis 52 ist ein zentraler bzw. mit niedriger Priorität
ausgestatteter Steuerstromkreis 56 mit einer Zweidrahtleitung 58
geschaltet. Die zentrale Ansteuerung umfaßt zwei Drucktaster 60, 62>
die jeweils in einen Pfad der Zweidrahtleitung 58 eingesetzt sind und
zur Ausschalt- bzw. zur Einschaltsteuerung des Fernschalters 34
dienen. Die Zweidrahtleitung 58 ist über den als Wechsler ausgeführten
Hilfskontakt 40 sowie einen Widerstand 32 mit positivem
Temperaturkoeffizienten an die Klemme der Spule 38 angeschlossen. Der
vierpolige Fernschalter 36 ist ebenfalls an die Zweidrahtleitung 58
angeschlossen, so daß bei Betätigung eines der Drucktaster 60 bzw. 62
beide Fernschalter 34, 36 oder auch eine höhere Anzahl von an die
Zweidrahtleitung 58 angeschlossenen Schaltern gleichzeitig mit einem
Steuerbefehl beaufschlagt werden.
-
Die Schaltung aus Fig. 2 arbeitet wie folgt:
-
Eine örtliche Ansteuerung erfolgt wie oben beschrieben über einen der
Drucktaster 54. Eine zentrale oder fernbetätigte
Einschalt-Ansteuening der beiden Fernschalter 34, 36 erfolgt durch Betätigung des
Drucktasters 60, wodurch die Spulen 38, 42 über die Hilfskontakte
40, 44 und die Widerstände 32 mit positivem Temperaturkoeffizienten
an Spannung gelegt werden. Die Erregung der Spulen 38, 42 bewirkt
die Umscha1tung der Kontakte 12 sowie die Stellungsänderung der
Hilfskontakte 40, 44. Durch die Stellungsänderung der Hilfskontakte
40, 44 wird die Stromversorgung der Spulen 38, 42 unterbrochen,
wobei die verstrichene Zeit für die Widerstände 32 mit positivem
Temperaturkoeffizienten zu kurz ist, um ihren Umschalt-Schwellwert
zu erreichen. Es kann daher entweder zentral über den Ausschalt-
Drucktaster 62 oder örtlich über einen der Drucktaster 54 ein erneuter
Ausschaltbefehl erfolgen. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen,
daß bei zentral erfolgtem Einschaltbefehl über den Drucktaster 60
dieser ohne weiteres in der Einschaltstellung gehalten werden kann,
ohne daß dadurch ein örtlicher Ausschaltbefehl verhindert würde.
Unmittelbar nach dem Ausschalten der Leistungskontakte 12 und der
Stellungsänderung der Hilfskontakte 40 wird die Spule 38 erneut über
die Zweidraht-Steuerleitung 58 gespeist, wobei diese zentrale
Ansteuerung jedoch durch Umschaltung des Widerstands 32 mit positivem
Temperaturkoeffizienten in den Bereich hoher Widerstandswerte
schnell wieder deaktiviert wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß
ein örtlicher Ausschaltbefehl durch die Fernbetätigung bzw. die
zentrale Ansteuerung mit niedriger Priorität nicht beeinträchtigt wird.
-
Fig. 3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Schaltung, die z.B. für
eine Außenbeleuchtungsanlage eingesetzt werden kann und einen
Fernschalter 64 mit örtlicher Ansteuerung über einen Drucktaster 66
umfaßt, bei dessen Betätigung die Spule 68 des Fernschalters 64 an
Spannung gelegt wird. Dieser Fernschalter kann auch automatisch
über einen Meßfühler 70, beispielsweise einen Bewegungsmelder
angesteuert werden, der die Einschaltung des Kontakts für die
Spannungszufuhr zur Spule 68 über einen als Wechsler ausgeführten
Hilfskontakt 74 des Fernschalters 64 sowie einen Widerstand 76 mit
positivem Temperaturkoeffizienten bewirkt. Die Funktionsweise einer
solchen Ansteuerung ergibt sich aus obiger Beschreibung und es soll
lediglich hervorgehoben werden, daß ein durch den Bewegungsmelder
erteilter Einschaltbefrhl für die Beleuchtung einen örtlichen
Ausschaltbefehl durch Betätigung des Drucktasters 66 nicht blockiert.
Unmittelbar nach dem Öffiien der Kontakte des Fernschalters 64 und
der Stellungsänderung des Hilfskontakts 74 wird der vom
Bewegungsmelder erteilte Einschaltbefehl für die Beleuchtung dadurch
unterdrückt, daß der Widerstand 76 mit positivem Temperaturkoeffizienten
auf einen hohen Widerstandswert umschaltet. Die örtliche
Ansteuerwig hat also eine höhere Priorität, und es ist leicht erkennbar, daß
weitere Anwendungen denkbar sind und die gesamte Schaltungsaufbau
außerordentlich einfach ist.