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Empfänger für Fernsteuerungssysteme
EMI1.1
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Empfangszeit des Mechanismus für die Impulse künstlich herabgesetzt wird, und somit nicht die ange- strebte Steuerung eintritt.
Die Erfindung strebt die Beseitigung dieses Nachteiles mit Hilfe von Einrichtungen an, durch die die
Empfangszeit für die Impulse im Relais unabhängig von der Funktionszeit des Frequenzauswahlelemen- tes ist, wie hoch auch immer die Amplitude dieser Impulse ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, den mechanischen Aufbau zu vereinfachen und den Preis der An- ordnung durch Vermeidung des Differentialgetriebes zu senken.
Gemäss der Erfindung ist ein Empfänger für Fernsteuersysteme, bei welchen ein Steuerbefehl durch das Zeitintervall bestimmt wird, das zwischen dem Auftreten zweier elektrischer Impulse von Tonfrequenz verstreicht und welcher ein Schwingzungenrelais elektromagnetischer Resonanz, einen Synchronmotor, der die Drehung von auf Schalter derSteuerkreise wirkenden Armen steuert, einen den zeitweiligen Schluss des Synchronmotorkreises steuernden und die zeitweilige Verbindung zwischen den genannten Armen und den Schaltern der Steuerkreise sichernden Bügel enthält, wobei die Schwingzunge des Relais die Drehung einer Welle bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass einerseits die Welle von der Schwingzunge des Relais durch Vermittlung einer Schlupfkupplung mitgenommen wird und eine erste, bei ihrer Drehung den Bügel freigebende Nocke trägt,
und dass anderseits ein Hebel, der sich in an sich bekannter Weise ständig an eine zweite vom Synchronmotor angetriebene Nocke anlegt, die zeitweilige Blockierung der ersten Nocke steuert.
Eine andere Besonderheit der Erfindung besteht darin, die Schwellen der Funktion und der Nicht- funktion des Relais praktisch unabhängig von der Dauer der Einwirkung der Tonfrequenz zu machen und anderseits die Schwelle des Nichtfunktionierens des Relais erheblich zu erhöhen ohne, dass die Schwelle des Funktionierens selbst geändert würde und dies zufolge eines auf die den ersten Nocken tragende Welle einwirkenden magnetischen Drehmomentes, welches mit der Winkelstellung veränderlich ist.
In der Zeichnung ist Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung der beispielsweisen Ausführung eines erfindungsgemässen Relais und Fig. 2 zeigt die Funktionskurven des Relais.
In Fig. 1 ist das auf die Fernsteuerfrequenzen ansprechende Relais nur durch seine Schwingzunge 51 veranschaulicht, deren freies Ende die Klinke 52 trägt, welche bei Schwingungen der Zunge 51, das Rad 53 im Sinne des Pfeiles F dreht. Letzteres treibt die Welle 54 mittels einer Schlupfkupplung 50 an.
Die Zunge 51 ist auf die Femsteuerfrequenz abgestimmt. Dieses resonante Relais enthält ausserdem, wie dies bekannt ist, einen elektrischen Kreis mit einer Erregerwicklung und einen Kondensator, abgestimmt auf die Steuerfrequenz sowie einen magnetischen Kreis. Diese verschiedenen Elemente sind nicht dargestellt, um die Zeichnung nicht zu überladen. Die Welle 54 nimmt unter Vermittlung eines mechanischen, durch die Räder 81 und 82 und ein Kardan 55 dargestellten Untersetzungsgetriebes eine Welle 56 mit. Ein Nocken 57 ist auf derWelle 56 aufgekeilt, die unter der Wirkung einer Rückholfeder 63 steht, die bestrebt ist, die Gesamtheit der auf die Wellen 56 und 54 aufgekeilten Organe in eine bestimmte Stellung zu bringen. Die Einrichtung als solche ist in Ruhestellung dargestellt.
Wenn der Nocken 57 eine halbe Umdrehung im Sinne desPfeiles F'beschreibt, bewirkt der Teil 58 des Nockens 57 eine Schwingung des Hebels 64, um seine Achse 71. Anschläge 60,61 halten die Bewegung des Nockens 57 an, so dass sein Teil 58 vom Hebel 64 nicht abschnappen kann. Wird letzterer aus seiner Stellung gebracht, gibt seine um die Achse 80 schwingbare Nase 62 den Hebel 70 frei, der um die Welle 65 beweglich ist.
Wenn das Rad 53 durch die Klinke 52 der Zunge 51 nicht mehr betätigt wird, bringt die Feder 63 den Nocken 57 in seine Ruhestellung zurück. Der Teil 58 des Nockens 57 gibt den Hebel 64 frei, der seinerseits durch die Feder 79 in seine Ruhestellung zurückgeführt wird. Der Teil 59 des Nockens 57 verriegelt den Hebel 64 in dieser Stellung. Die Nase 62, gegen die das Ende des Hebels 70 stösst, verschwindet, da sie um die Achse 80 schwingt und vermeidet dadurch jegliche erhebliche Reibung zwischen Nase 62 und diesem Hebelende.
Der Synchronmotor 1 bringt unter Vermittlung von Untersetzungsgetrieben 2 die Welle 3 im Sinn des Pfeiles F zum Drehen, wenn er durch Schliessen der Kontakte 29-29'die von elastischen Zungen 27 und 28 getragen sind, unter Spannung gesetzt wird. Die Zunge 27 ist an einem der Pole des Motors, die Zunge 28 an denleiter A des Verteilnetzes angeschlossen, auf welches Fernsteuerspannungen von Tonfrequenz überlagert werden können. Der Leiter B ist unmittelbar an den andern Pol des Motors gelegt. Der auf Tonfrequenz abgestimmte Kreis des Schwingzungenrelais ist ebenfalls an die Leiter A und B gelegt.
Auf der Welle 3 sitzen Unrundscheiben 30 und 31 sowie eine gewisse Anzahl kreisförmiger Platten 32, welche Arme 33 tragen, die ihrerseits Hebel 34 antreiben können, welche die Fernsteuerschalter öffnen oder schliessen. Die Unrundscheibe 30 besitzt auf ihrem Umfang eine Anzahl Kerben und Zähne ; diese Scheibe betätigt vermittels des Fingers 4 den Hebel 5, der um die Welle 6 schwingbar ist. Der He-
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bel 5 steht unter der Wirkung einer Feder 7, welche den Finger 4 ständig an die Unrundscheibe andrückt.
20 ist ein Bügel, der um die Welle 21 schwingen kann, und im entgegengesetzten Sinn des Pfeiles F durch eine Feder 22 angetrieben wird, wenn er nicht unter der Wirkung der Feder 7 steht. Ist letzteres der Fall, legt sich der Bügel 20 in der in der Zeichnung veranschaulichten Stellung, gegen den Ansatz 70' des Hebels 70.
Wenn der Hebel 70 durch Freigabe der Nase 62, die vom Hebel 64 angetrieben wird, entriegelt ist, schwingt der Bügel 20 um die Welle 21 im Sinne des Pfeiles F, unter der Wirkung der Feder 7, soferne im gleichen Augenblick die Feder 7 gespannt ist, was jedesmal der Fall ist, wenn der Finger 4 oben, d. i. am Scheitel eines Zahnes der Unrundscheibe 30 anliegt. In diesem Falle ist die Feder 7, die einerseits an der festen Achse 77 des Hebels 5 und anderseits an der Achse 72 des Hebels 73 befestigt ist, gespannt und zieht den Hebel 73 im Sinne des Pfeiles . Die vom Hebel 73 getragene Achse 75 stösst im Inneren einer Gabel 76 auf den Teil 74, der auf den Bügel 20 einwirkt.
Wenn dieser Bügel 20 im Sinne des Pfeiles F, schwingt, schliesst er die Kontakte 29-29'durch Vermittlung seines Fingers 23 aus isolierendem Material. Diese Kontakte werden später durch den Druck geschlossen gehalten, der auf sie durch den Teil 8 aus isolierendem Material ausgeübt wird. Dieser Teil 8 sitzt am Hebel 24 und schwingt um die Achse 25. Der Hebel 24 trägt einen Finger 26, der sich in einer Ausnehmung der Unrundscheibe 31 befindet, wenn der Synchronmotor 1 stillsteht. Wird letzterer durch Schliessen der Kontakte 29-29'mit Strom versorgt, so treibt er die Welle 3 an und die Scheibe 31 stösst bei ihrer Drehung den Finger 26 zurück, wodurch sich der isolierte Teil 8 gegen diese Kontakte anlegt.
Nur am Ende einer vollständigen Drehung der Scheibe 31 fällt der Finger 26 wieder in die Ausnehmung der genannten Scheibe ein, öffnet auf diese Weise die Kontakte 29-29* und bringt das Anhalten des Synchronmotors 1 hervor.
Der Arm 33 der von der Platte 32 mitgenommen wird, geht dem Ende des um die Welle 21 schwingbaren Hebels 34 gegenüber an diesem vorbei. Wenn im Augenblick, wo der Arm 33 in der Nähe des Hebels 34 vorbeigeht, der Bügel 20 im Sinne des Pfeiles F2 schwingt, nimmt sein unterer Teil den Hebel 34 derart mit, dass dessen Ende in die Bahn des Armes 33 gelangt. Letzterer nimmt alsdann den Hebel 34 mit, der um die Welle 21 um einen Winkel weiterschwingt, der ausreicht, dass sein Ansatz 34'die Wirkung eines (nicht dargestellten) Schalters eines Steuerkreises auslöst. Diese bekannte Anordnung bzw. sonstige äquivalente Einrichtungen bilden keinen Teil der Erfindung ; deshalb sind sie auch nicht näher beschrie- ben.
Der Winkelhebel 11 wird vom Hebel 5 mittels der Achse 12 betätigt, die sich an einen Teil des Hebels 5 anlegt und deren Kontakt mit dem Hebel 5 durch eine Feder 13 aufrechterhalten wird. Eine, aus einer Schraube 14 und Feder 15 bestehende Einrichtung lässt eine Regelung der Stellung der Nase 11'zur Achse 12 zu.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Empfängers Ist folgende :
Die verschiedenen Organe des Empfängers sind in jener Stellung dargestellt, die sie bei in Ruhe befindlichem Empfänger einnehmen. Dieser ist bereit, einen ersten Impuls (Anlassimpuls) aufzunehmen.
Der Teil 59 des Nockens 57 hält den Hebel 64 in der in der Figur dargestellten Lage. Die Nase 62 blokkiert den Hebel 70, der sich im Sinne der Figur nach vorne um die Achse 65 drehen will, wenn sich der Finger 4 des Hebels 5 am Scheitel eines Zahnes der Unrundscheibe 30 befindet. Der Bügel 20 ist gegen den Ansatz 70'des Hebels 70 durch die Feder 7 und die Hebel 73 und 74 angehalten. Wenn der erste Impuls mit Fernsteuerfrequenz den Leitern A, B aufgedrückt wird, beginnt die Zunge 51 des Relais mit elektromechanischer Resonanz zu vibrieren und bringt durch die Klinke 52 das Rad 53 im Sinne des Pfeiles F zur Drehung. Diese Drehbewegung wird durch die Welle 54 und das Kardangelenk 55 auf die Welle 56 übertragen. Die Feder 63 wird gespannt. Der Teil 59 des Nockens 57 gibt den Hebel 64 frei und ermöglicht dessen Drehung um die Achse 71.
Der Teil 58 des Nockens 57 stösst nach einer halben Umdrehung den Hebel 64 zurück, die Nase 62 gibt den Hebel 70 frei, und er schwingt um die Achse 65 infolge des Druckes, den der von der Feder 7 gezogene Bügel 20 auf den Ansatz 70'ausübt.
Der Bügel 20 dreht sich um seine Achse 21 im Sinne des Pfeiles F. Die Bewegung des Bügels 20 bringt zwei'Wirkungen hervor : l. Beim Anlassen ruft der Bügel durch den Finger 23 das Schliessen der Kontakte 29-29'hervor und speist den Synchronmotor 1 mit der Netzspannung.
2. Führt er das Ende des Hebels 34 in die Bahn des Armes 33.
Dank der eben beschriebenen Einrichtungen ist die vom Schwingzungenrelais geforderte Kraft sehr gering, da sie nur die Nase 62 vom Hebel 70 abzuziehen hat.
Infolge der Drehbewegung der Unrundscheibe 30 fällt der Finger 4 des Hebels 5 in die erste Kerbe dieser Scheibe ein. Der Hebel 5 dreht sich im Sinne des Pfeiles F um seine Achse 6 und der Bügel 20,
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der nicht mehr von der Feder 7 gezogen wird, wird durch die Feder 22 zurückgeholt und dreht sich entge- gengesetzt zum Pfeil F. so dass das obere Ende dieses Bügels in den Ansatz 70'des Hebels 70 eingreift.
Der Hebel 70 wird in seine Ruhestellung durch eine Feder 35 von geringerem Moment als jenes, das die
Feder 7 auf den Teil 70 ausgeübt hingeführt, sobald der Finger 4 am Scheitel eines Zahnes der Unrund- i scheibe 30 ist.
Der Winkelhebel 11 schwingt derart, dass seine Nase 11'in die Bahn des vorspringenden Teiles 78 des Nockens 57 gelangt. Da der Hebel 34 durch den Bügel 20 nicht mehr vorgestossen wird, verlässt sein
Ende die Bahn des Armes 33. Hört der Impuls auf, so führt die Feder 63 den Nocken 57 in seine Ruhe- stellung zurück und auch der Hebel 64 wird seinerseits durch die Feder 79 in diese Stellung zurückgeholt.
Der zweite Impuls von Fernsteuerfrequenz wird auf die Leiter A, B aufgedrückt (Ausführungsimpulse) im Augenblick, wo der Finger 4 des Hebels 5 am Scheitel eines der Zähne der Unrundscheibe 30 ist. Es wiederholt sich nunmehr der nämliche Vorgang wie vorhin beschrieben. Insbesondere führt der Bügel 20 das Ende des Hebels 34 in die Bahn des Armes 33. Wenn das Zeitintervall zwischen den beiden Fern- steuerimpulsen jener Zeit entspricht, die notwendig ist, damit der Arm 33 der vom Synchronmotor 1 an- getriebenen Platte 32, dem Ende des Hebels 34 gegenüber zu liegen kommt (letzterer wird vom unteren
Teil des Bügels 20 angetrieben, der im Sinne des Pfeiles F, eine Schwingung ausgeführt hat) schwingt der
Hebel 34 um die Welle 21, und sein Ansatz 34'bringt den Schalter eines Steuerkreises zur Wirkung.
Die Zeitspanne, welche den Anlassimpuls vom ersten Ausführungsimpuls trennt, ist von dem Zeitin- tervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ausführungsimpulsen sowie einem vielfachen dieses Zeit- intervalles verschieden. Das bekannte Fernsteuerverfahren lässt Empfänger ausführen, die unempfind- lich gegen Impulse sind, welche dem ersten empfangenen Impuls folgen, wenn letzterer kein Anlassimpuls, sondern ein Ausführungsimpuls ist.
Die vorbeschriebenen Einrichtungen des Empfängers nach der Erfindung ermöglichen diesem, gegen
Impulse unempfindlich zu sein, die dem ersten empfangenen Impuls folgen, sobald dieser nicht ein An- lassimpuls ist. In diesem Falle bringt der erste empfangene Impuls den Empfänger in der bereits beschrie- benen Weise zur Funktion. Der zweite Impuls aber wird aufgenommen, wenn der Finger 4 des Hebels 5 in einer Kerbe der Unrundscheibe 30 liegt. In dieser Stellung kehren, wie vorhin erläutert, der Hebel 70 sowie der Bügel 20 und der Hebel 34 in ihre Ruhestellung zurück und der Hebel 11 schwingt derart, dass seine Nase 11 t sich nunmehr in der Bahn des vorspringenden Teiles 78 des Nockens 57 befindet.
Der zwei- te, unter solchen Verhältnissen empfangene Impuls ist alsdann wirkungslos, denn die Drehung der Welle 56 wird augenblicklich durch die Nase 11'des Hebels 11 blockiert, auf welche der Anschlag 78 des Nockens 57 auftrifft und der Bügel 20 kann nicht entriegelt werden. Das Rad 53 kann nichtsdestoweniger seine Drehung fortsetzen und dies dank der Schlupfkupplung 70 welche, weil das zu übertragende Moment zu gross ist, schleift und die Bewegung nicht mehr der Welle 54 übermittelt. Daher kann kein unzeitiges Manöver der Fernsteuerung entstehen.
Bekanntlich werden bei diesem Fernsteuersystem die Impulse mit Fernsteuerfrequenz in einer Dauer der Grössenordnung einer Sekunde und bei einem höheren Niveau als einem bestimmten Niveau gesen- det.
Damit derZeitwähler zur Wirkung kommt, ist es tatsächlich nötig, dass das Relais eine gewisse Ener- gemenge erhalte, die von der Sendestation geliefert wird. Die Funktionsschwelle des Relais hängt bei einem gegebenenniveau von der Frequenz der Fernsteuerung und von der Einwirkungszeit dieser Frequenz ab. Auch hängt die Schwelle der Nichtfunktion des Relais, d. h. das minimale Niveau, bei welchem der
Zeitwähler durch den von der Schwingzunge betätigten Reduktor nicht betätigt wird, von den gleichen Variablen ab. Wenn man die Einwirkungszeit t der Impulse mit Fernsteuerfrequenz als Abszisse, und das Sendeniveau, oder genauer das Verhältnis U der Spannung bei Femsteuerfrequenz zur Netzspannung als Ordinate aufträgt, so erhält man eine Kurve (I) der Funktion des Relais, die den in Fig. 2 dargestellten Verlauf hat.
Um einerseits die Schwellen des Funktionierens und Nichtfunktionierens des Relais, praktisch unabhängig von der Einwirkungszeit der Fernsteuerfrequenz zu gestalten und anderseits die Schwelle des Nichtfunktionierens erheblich zu erhöhen, ohne die Schwelle des Funktionierens selbst zu verändern, wird ein mit der Winkelstellung veränderliches magnetisches Moment auf den beweglichen Teil der vom Frequenzwähler erregten Einrichtung zur Einwirkung gebracht, z. B. auf eines der Räder 82, des von der Schwingzunge 51 betätigten Reduktors. Diese Einrichtung hat zur Folge, dass a) das Anfangsmoment des Reduktors vergrössert wird und dass b) die Variierung des auf den Reduktor als Funktion seiner Winkelstellung ausgeübten Widerstandmomentes modifiziert wird.
Eine Ausführungsform besteht darin, ein magnetisches Stück 83 auf dem von der Schwingzunge ange-
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triebenen Rad 82 des Reduktors anzuordnen, welches mit einem Magneten 84 am Gehäuse des Reduktors derart zusammenarbeitet, dass in Ruhestellung zwischen diesen beiden Teilen ein Luftspalt besteht. Die- ser kann geregelt werden, bis dass die Schwelle des Nichtfunktionierens über einem vorbestimmten Wert liegt und dass die Änderung der Schwelle des Funktionierens des Relais als Funktion der Einwirkungszeit i der Fernsteuerfrequenz jenseits einer Untergrenze der Zeit gering ist, während welcher diese Fernsteuer- frequenz an den Klemmen des Relais liegt.
Die Verwendung dieses zusätzlichen magnetischen Momentes, das sich hauptsächlich beim Anlassen auswirkt, wenn der Spalt zwischen den beiden Teilen am kleinsten ist und rasch vernachlässigbar wird, sobald der Spalt zunimmt, wirkt sich in einer neuen Kurve II durch eine Erhöhung der horizontalen Asymptote der Schwelle des Nichtfunktionierens und durch eine Verflachung der Kurve innerhalb der Gren- zen des üblichen Funktionierens (um eine Sekunde herum) aus. Man sieht, dass in bezug auf die Kurve I das Relais gleichzeitig für Impulse von geringerem Niveau weniger empfindlich ist und dass seine Funk- tionsschwelle unter diesen neuen Bedingungen annähernd unabhängig ist, insbesondere in der schraffier- ten Zone, von der Dauer der Anlage der Impulse an den Klemmen des Relais.
Die schraffierte Zone i schliesst die Sendedauer ein und trägt den verschiedenen Parametern Rechnung, welche beim Empfang die Einwirkungsdauer der Impulse auf das Relais beeinflussen können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Empfänger für Fernsteuersysteme, bei welchen ein Steuerbefehl durch das Zeitintervall bestimmt wird, das zwischen dem Auftreten zweier elektrischer Impulse von Tonfrequenz verstreicht und welcher ein Schwingzungenrelais elektromagnetischer Resonanz, einen Synchronmotor, der die Drehung von auf
Schalter der Steuerkreise wirkender Armen steuert, einen den zeitweiligen Schluss des Synchronmotor- kreises steuernden und die zeitweilige Verbindung zwischen den genannten Armen und den Schaltern der
Steuerkreise sichernden Bügel enthält, wobei-die Schwingzunge des Relais die Drehung einer Welle be- wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass einerseits die Welle (56) von der Schwingzunge des Relais durch Ver- mittlung einer Schlupfkupplung (50) mitgenommen wird und eine erste, bei ihrer Drehung den Bügel (20)
freigebende Nocke (57) trägt, und dass anderseits ein Hebel (5), der sich in an sich bekannter Weise stän- dig an eine zweite vom Synchronmotor angetriebene Nocke (30) anlegt, die zeitweilige Blockierung der ersten Nocke (57) steuert.