DE2821416A1 - Ferngesteuertes relais und zugehoeriges filter - Google Patents

Ferngesteuertes relais und zugehoeriges filter

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DE2821416A1
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Alain Bazin
Anthony John Ley
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Description

. Dipl.-lng
E. Prinz
P&tentan walte
Dipl.-Chem.
Dr. G. Hauser
Ernsbergerstrasse
8 München 60
Dipl.-lng.
G. Leiser
ENERTEC
12, Place des Etats-Unis
92120 Montrouge / Frankreich
16. Mai 1978
Unser Zeichen: E 938
Ferngesteuertes Relais und zugehöriges Filter
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Die Erfindung betrifft ein ferngesteuertes Relais zur Auslösung von einer Schalterwirkung auf Grund eines Steuersignals in Form einer Wechselspannung vorgegebener Frequenz, welches der Wechselspannung eines elektrischen Energieverteilungsnetzes überlagert ist. Weiters betrifft die Erfindung auch ein Filter zur Verwendung in einem solchen Relais.
Solche ferngesteuerte Relais, in der englischen Fachsprache "ripple-control relays" genannt, werden vornehmlich für zentralisierte Fernsteuerungen verwendet, um die Fernbedienung von elektrischen Einrichtungen durch Übermittlung einer kodierten Impulsfolge seitens einer Zentralstation auszuführen, wobei die Impulse der Folge aus Spannungswellenzügen bestehen, die der Netzspannung überlagert sind. Die Kodierung der Impulse dient zur Herbeiführung selektiver Steuerungen von elektrischen Einrichtungen. Die Spannung der genannten Wellenzüge wird in der Fachwelt "ripple voltage" genannt, und sie sei in der Folge kurz mit "Wellenspannung" bezeichnet.
Zur Ausführung einer Steuerung ist es zunächst erforderlich, die Wellenspannung aus der Netzspannung abzuleiten, der die Wellenspannung überlagert ist. Die von der Wellenspannung gebildeten Impulse werden detektiert und dekodiert, z.B. als Funktion ihrer Stellung in der Impulsfolge, bezogen auf den ersten, den sogenannten Startimpuls.
Bei bekannten fernbedienten Relais der genannten Art erfolgt die Trennung der Wellenspannungsimpulse von der Netzspannung mit Hilfe von Filtern, die auf die Frequenz der Wellenspannung abgestimmt sind. Die Netzspannung ist im allgemeinen 50 Hz und die Frequenz der Wellenspannung beträgt meist 175 Hz. Die Filter müssen eine solche Bandbreite aufweisen, dass sie das meist schwache Signal mit Wellenfrequenz sicher von der viel höheren Netzspannung und deren Harmonischen unterscheiden können. Ein hiefür geeignetes Filter ist beispielsweise in der GB-PS 1 434 037 beschrieben und besteht aus einem LC-Serienresonanzkreis und aus zwei in Serie geschalteten Schwinglamellen, von denen jede auf 175 Hz abgestimmt ist. Das Signal wird auf die Lamellen aufgegeben und mittels eines piezoelektrischen Wandlers wieder abgenommen.
Solche Filter sind schwierig und teuer. Sie erfordern eine sorgfältige Einstellung, um ein genaues Ansprechen auf die ge-
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wünschte Abstimm-fyequenz zu sichern und diese Einstellung ist überdies temperaturempfindlich. Ferner eignen sich solche Filter nicht für den Einbau in einen monolitischen integrierten Schaltungsblock.
Bei der Detektion der Impulse muß auf Rauschsignale und Störimpulse im Verteilungsnetz geachtet werden, weil sie fälschlich als Startimpulse ausgewertet werden können. Zur gleichen Zeit ist anzustreben, daß autentische Impulse nicht verlorengehen, denn sonst würden die Zyklen der Wellenspannungsimpulse fehlerhaft werden. Schaltungen für diesen Zweck sind ebenfalls in der genannten GB-PS beschrieben, sie sind aber sehr verwickelt aufgebaut.
Ein anderes" bekanntes System für die Absonderung der Impulse von der Netzspannung erfordert eine Korrelationstechnik durch Multiplikation der Netzspannung mit zwei Signalen, die mit der Frequenz der Wellenspannung erzeugt werden und zueinander in Phasenquadratur liegen. Die beiden Produktsignale bestehen im wesentlichen aus einer mit der Wellenfrequenz überlagerten Gleichspannung, und erstere wird ausgefiltert, um Gleichspannungssignale herzustellen. Die beiden Gleichspannungssignale wurden bisher in einer Schaltung kombiniert, welche die Wurzel aus der Summe der Quadrate bildet, um somit die genaue Wellenspannung zu ermitteln. Dieses bekannte System ist ebenfalls sehr kompliziert und die erwähnte Schaltung bedarf einer sehr sorgfältigen Behandlung.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines ferngesteuerten Relais, welches sich für den Einbau in integrierte Schaltungen eignet und die Filter- und Einstellschwierigkeiten bekannter Systeme vermeidet und damit eine einfache Detektion der Wellenspannung gestattet.
Gemäß der Erfindung ist ein ferngesteuertes a Relais zur Auslösung von einer Schalterwirkung auf Grund eines Steuersignals in Form einer Wechselspannung vorgegebener Frequenz, welches der Wechselspannung eines elektrischen Energieverteilungsnetzes überlagert ist, gekennzeichnet durch einen Eingangskreis zum Empfang der Netzspannung und zur Erzeugung eines davon abgeleiteten Signals; Einrichtungen zum Erzeugen
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eines in der Frequenz vom Signal der vorgegebenen Frequenz abweichenden zweiten Signals, welche Frequenz so bemessen ist, daß die Frequenzdifferenz geringer als die beiden Frequenzen und die Netzfrequenz ist; Einrichtungen zur Aufnahme und zum Mischen des zweiten Frequenzsignals und des vom Eingangskreis gelieferten Signals, wobei ein Ausgangssignal mit einer Komponente der Differenzfrequenz geliefert wird, wenn ein Steuersignal im Netz vorhanden ist; Filtereinrichtungen, die an den Ausgang der Mischeinrichtungen angeschlossen sind und das Differenzsignal durchlassen bzw. höhere Frequenzen dämpfen; mit den Filtereinrichtungen verbundene Einrichtungen zur Detektion der Anwesenheit der erwähnten Komponente und zur Herbeiführung einer davon abhängigen Schalterwirkung.
Die Frequenzverschiebung von der ersten zur Differenzfrequenz infolge der Mischung steigert das Verhältnis zwischen der Wellenspannung und der Netzspannung, wodurch die Ausfilterung des Steuersignals erleichtert und ein genaues Bandfilter für die Wellenfrequenz entbehrlich werden. Weil die zweite vorgegebene Frequenz unterschiedlich zur ersten Frequenz (der Wellenfrequenz) gewählt ist, wird die Schaltung weniger empfindlich für kleine Frequenzabweichungen der Wellenfrequenz, und Vorsorgen gegen verschiedene mögliche Phasenbeziehungen zwischen der Wellenspannung und einem Bezugssignal mit der gleichen Frequenz, welche beispielsweise bei Korrelationsfiltern auftreten, können unterlassen bleiben.
Weiters ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Filtereinrichtungen ein alle Frequenzen, einschließlich der ersten, zweiten und der Netzfrequenz, die über der Differenzfrequenz liegen, blockierendes Tiefpaßfilter enthalten, und daß hiebei vorzugsweise die Filtereinrichtungen ein aktives Filter dritter Ordnung enthalten.
Der Eingangskreis kann ein Bandfilter zur Dämpfung der Netzfrequenz und wenigstens der ungeraden Harmonischen derselben relativ zur ersten vorgegebenen Frequenz enthalten.
Ein anderes Erfindungsmerkmal ist dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung einen Multiplizierkreis, angeschlossen an den Eingangskreis und die Filtereinrichtungen aufweist, zur Aufnahme und Multiplikation des Signals mit der zweiten Frequenz und dem vom Eingangskreis gelieferten Signal.
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In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, vorherige zusätzliche Filter vorzusehen, oder in Kombination damit eine Mischung des zweiten Frequenzsignals und dem vom Eingang gelieferten Signal. Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß die Mischeinrichtungen eine auf die erste vorgegebene Frequenz abgestimmte Filtereinrichtung aufweisen.
Die zweite vorgegebene Frequenz kann niedriger sein als die erste. Der Detektor kann zum Vergleich jedes Differenz-Frequenzsignals, das durch das Filter geht, mit einem vorgegebenen Schwellwert und zur Feststellung der genannten einem Steuersignal entsprechenden Komponente, wie sie vorhanden ist, wenn das Differenz-Frequenzsignal über einen vorgegebenen Zeitabschnitt hinweg den Schwellwert übersteigt. Für diesen Fall besteht ein Erfindungsmerkmal darin, daß die Mischeinrichtung ein abgestimmtes Filter enthält; ein weiteres besteht aus Einrichtungen zur Erzeugung .erster und zweiter Korrelationssignale mit der ersten Frequenz und in Quadratur zueinander, erste und zweite Multipliziereinrichtungen, die in an sich bekannter Weise das vom Eingangskreis gelieferte Signal und die beiden Korrelationssignale multiplizieren und welche in der Mischeinrichtung aufgenommen sind, ferner durch erste und zweite Tiefpaßfilter, welche in an sich bekannter Weise die Ausgänge der beiden Multipliziereinrichtungen aufnehmen, eine dritte Multipliziereinrichtung zur Aufnahme und Multiplizierung der Signale des ersten und zweiten Tiefpaßfilters mit einem ersten und einem zweiten Faktor, welche vom ersten bzw. zweiten Frequenzsignal abhängen und in der gleichen Phasenlage wie die beiden Korrelationssignale liegen.
Es ist extrem unwahrscheinlich, daß ein Störimpuls diese drei Forderungen erfüllt. Anderseits ist das Verhalten (Vorhandensein oder Abwesenheit des Differenz-Frequenzsignals während der Gleichheitszeiten) unwichtig. Somit behindert die Abwesenheit einiger Zyklen der Wellenspannung während eines Steuerimpulses zwischen den Gleichheitszeiten nicht die-Aufnähme autentischer Steuerimpulse.
Vorteilhaft beträgt die Differenzfrequenz nicht mehr als 20 Hz, vorzugsweise kann sie angenähert 2 1/2 Hz betragen.
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Die vorstehend beschriebene Erzeugung und Detektion einer Schwebungsfrequenz ergibt eine einfache und wirkungsvolle Methode zum Filtern und Detektieren von Signalen. In diesem Zusammenhange schafft die Erfindung ein Filter zum Detektieren von Signalen einer ersten vorgegebenen Frequenz in einem Eingangssignal, welches aus einem aktiven oder^passiven linearen, auf diese Frequenz abgestimmten Filter besteht, bestimmt zum Empfang des Eingangssignals und Abgabe eines davon abgeleiteten gefilterten Signals, ferner Einrichtungen zum Erzeugen eines Signals mit einer von der ersten abweichenden zweiten^ Frequenz mit solchem Wert, daß der Unterschied zwischen beiden geringer als diese Frequenzen ist, Einrichtungen für den Empfang und die Mischung des Signals mit der zweiten Frequenz und dem gefilterten SignaFmit dem Ziele, ein Ausgangssignal zu schaffen, welches, wenn das Signal wie der ersten Frequenz vorhanden ist, eine Komponente mit der Differenzfrequenz enthält, Filtereinrichtungen, die das Ausgangssignal des Mischers aufnehmen und das Differenzfreqauenzsignal mit gedämpften TiÖheren Frequenzen hindurchlassen und einem an die Filtereinrichtungen angeschlossenen Detektor zur Feststellung der besagten Komponente.
Im besonderen schafft diese Technik einen vorteilhaften Weg zur Detektion eines in Phasenquadratur befindlichen Signals mit einem Filter des Korrelationstyps. Zu diesem Zwecke sieht die Erfindung weiters ein Filter zur Detektion von Signalen mit einer ersten Frequenz in einem Eingangssignal vor, bestehend aus Einrichtungen zur Erzeugung erster und zweiter Korrelations signale mit der ersten Frequenz und in Quadratur miteinander, erste und zweite Einrichtungen zum Empfang und zur Mischung der beiden Korrelationssignale, erste und zweite Tiefpaßfiltereinrichtungen zum Empfang der Signale der ersten und zweiten Mischer, Einrichtungen zum Erzeugen eines Signals mit einer von der ersten Frequenz abweichenden Frequenz, so daß die Differenzfrequenz zwischen beiden niedriger als die beiden Frequenzen ist, Einrichtungen zum Mischen der Ausgänge beider Tiefpaßfilter mit je einem von den beiden Frequenzsignalen abhängigen Multiplikationssignalen und mit der gleichen Phasenlage wie die bei-
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den Korrelationssignale, wobei ein Ausgangssignal erhalten wird, welches, bei Anwesenheit des ersten Frequenzsignals, eine Komponente mit der Differenzfrequenz enthält.
An Hand der Zeichnung wird nun ein erfindungsgemäßes AusführungsbeispieL beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 Zeitdiagramme der Betriebsweise eines Relais, Fig. 2 ein Blockschaltbild des Relais-/--
Fig. 3A und 3B Zeitdiagramme der an verschiedenen Punkten der Schaltung auftretenden Signale,
-"^r-^^Figv^4—ein Schaltbild der Spannungsversorgung und einer Schutzeinrichtung für das Relais,
Fig. 5 Schaltbilder des Bandfilters, des Oszillators, des Zerhackers und des Tiefpaßf-ilters>■■—--. ^_
Fig. 6 Schaltbilder des Vergleichers und des Schwellwertdetektors ,
Fig. 7 das Schaltbild der Zeitbasis und des Fensterdetektors t _ _ — — -"'
Fig. 8 das Schaltbild des Vorwahl- und des Instruktionstores,
Fig. 9 das Blockschaltbild eines abgewandelten Teiles des Relais gemäß Fig. 2,
Fig. 10 ein Schaltbild einer Abwandlung der Schaltung gemäß Fig. 8,
Fig. 11 ein Schaltbild einer Abwandlung des Schaltbildes gemäß Fig. 9,
Fig. 12 eine weitere Abwandlung des Schaltbildes gemäß Fig. 9, und
Fig. 13 eine Abwandlung des Schaltbildes gemäß Fig. 8.
Das fernsteuerbare Relais besteht aus zwei bistabilen Relaiseinheiten, die durch Signale fernsteuerbar sind, welche über ein 50 Hz-Versorgungsnetz übertragen werden. Diese Signale bestehen aus von Wellenzügen gebildeten Impulsen, welche der Spannung des Versorgungsnetzes überlagert und je eine Sekunde lang sind. Die Frequenz der Wellenzüge beträgt 175 Hz. Der Stromkreis zur Detektion muß Impulse erfassen, die in irgendeinem von 40 Zeitschlitzen auftreten, welche je eine Sekunde dauern und die voneinander durch einen Zeitabstand von einundeinehalbe Sekunde getrennt sind. Impulse sind nur in jenen
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Zeitschlitzen vorhanden, die für einen bestimmten Befehl kennzeichnend sind. Der Start, von dem aus die 40 Zeitschlitze gezählt werden, wird durch einen "Startimpuls" von einer Sekunde Dauer gekennzeichnet, der zwei und dreiviertel Sekunden vor dem ersten Zeitschlitz auftritt. Wenn der Detektor diesen Startimpuls feststellt, wartet er für weitere zwei und dreiviertel Sekunden und prüft die mögliche Anwesenheit eines ersten Einsekundenimpulses, wartet eine und eine halbe Sekunde und prüft auf einen zweiten möglichen Impuls und fährt so fort für den ganzen möglichen Zeitraum eines 40-Impulszuges, der gesendet werden könnte.
Jedes vollständige Relais ist für die Wirkung seiner beiden Relaiseinheiten in Übereinstimmung von Impulsen in ausgewählten Gruppen innerhalb der 40 Zeitschlitze eingestellt. Die Relaiseinheiten arbeiten zusammen aufgrund desselben Impulses oder unabhängig aufgrund verschiedener Impulse in derselben oder in verschiedenen Gruppen. Weiters können die Relais so angeordnet sein, daß die ersten siebenlmpulse in einer Gruppe von 40 Zeitschlitzen nicht unmittelbar die Wirkung der Relaiseinheiten in jedem Relais steuern, daß wohl aber das Relais auf Impulse anspricht, die in aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen einer Gruppe auftreten. In diesem Falle erfordert das Ansprechen einer Relaiseinheit zwei Impulse, einen zum Vorwählen des Relais, das diese Einheit enthält, und den anderen im folgenden Zeitschlitz, für den das Relais zum Ansprechen vorbereitet ist. Ein typischer Impulszug für diese Vorwahlmethode ist in der Fig. 1a dargestellt, wobei die 50 Hz-Welle der Versorgungsnet zspannung der Klarheit wegen nicht gezeichnet ist.
Beim Vorwahlsystem dieser Art werden die sieben Vorwahl-Zeitschlitze von drei nicht-benützten Zeitschlitzen gefolgt, und die restlichen 30 Zeitschlitze sind in sechs Gruppen zu je fünf Impulsen unterteilt, wohingegen ohne Vorwahl acht Gruppen zu fünf Zeitschlitzen bestehen würden. Nur die ersten fünf Zeitschlitze jeder Gruppe werden verwendet: die Kontakt« eines ersten der Relaiseinheiten werden durch Impulse I* ersten und zweiten Zeitschlitz geschlossen bzw. geöffnet; die Kontakte der zweiten Relaiseinheit werden entweder durch Impulse im ersten oder zweiten Zeitschlitz geschlossen bzw. geöff-
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net; die Kontakte der zweiten Relaiseinheit werden entweder durch Impulse im ersten oder zweiten Zeitschlitz geschlossen bzw. geöffnet (d.i. gleichzeitig mit der Arbeitsweise der Kontakte der ersten Relaiseinheit), oder durch Impulse im dritten oder vierten Zeitschlitz, d.i. unabhängig von der Arbeitsweise der ersten Relaiseinheit.
Die Vorwahl wird durch Voreinstellung des Relais durch eine binäre Zahl zwischen 011 bis 111 gesteuert, d.h. die Identifizierung eines der sieben anfänglichen Zeitschlitze, in dem ein Impuls erscheinen kann, muß erfolgen, ehe das Relais auf den Rest der 40 Impulsreihen ansprechen kann. Indessen kann das Relais auch auf die Zahl 000 voreingestellt werden, in welchem Falle die Voreinstellung entfällt und das Relais auf jeden Impuls anspricht, der in einem bestimmten der Zeitschlitze in den sechs Gruppen jedes Impulszuges vorhanden ist, unabhängig~vt>n ^~ der An- oder Abwesenheit eines Vorwahlimpulses.
Die 175 Hz-Spannungswelle, welche das Steuersignal und die Startimpulse darstellt, wird indirekt abgefühlt. Zuerst wird sie in eine sehr niedrige Frequenz umgesetzt und dann wird die Amplitude dieses niederfrequenten Signals durch Vergleich mit einer festen positiven oder negativen Bezugsspannung abgefühlt. Eine Gesamtheit von drei aufeinanderfolgenden Kreuzungen dieser beiden Signale (d.i. +,-,+ oder -,+,-) genügt für die Feststellung eines Impulses. Im Falle des Startimpulses triggert die erste dieser Kreuzungen den Anlauf einer Zeitbasis, deren Signal die Untersuchung für die An- oder Abwesenheit jedes der 40 möglichen Steuersignalimpulse koordiniert.
Die Gesamtanordnung der verschiedenenBauteile eines für diese Wirkungsweise dienenden Relais zeigt die Fig. 2.
Das 50 Hz-Netz ist an den Eingang 10 eines Spannungslieferungs- und Schutzgerätes 40 angeschlossen. Dieses Gerät 40 leitet aus dem Netz die Versorgungsspannungen für das Relais ab, nachdem mögliche Überspannungen aus dem Netz ausgefiltert wurden, welche das Relais beschädigen könnten.Im besonderen liefert das Gerät 40 eine Gleichspannung von 220 V zur Speisung der Relaiseinheiten im Relaiskreis 42, und eine niedrige 50 Hz-Spannung an einen Kippkreis 44, der Taktsignale mit 50 Hz liefert. Schließlich liefert das Gerät 40 eine 11 V-Spannung für die elektronischen Bauteile, jedoch wurde dieser Teil wegen
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der Übersichtlichkeit ausgelassen.
Die 220 V-Speiseeinrichtung für das Relais 42 ist weiters noch mit einem Bandfilter 50 verbunden, welches den Eingang der Schaltung zur Abtrennung und Detektion der 175 Hz-Wellenspannung bildet. Das Bandfilter 50 dämpft die Amplitude der 50 Hz-Spannung gegenüber dem 175 Hz-Signal, um eine Sättigung der folgenden hochempfindlichen Shaltungen zu verhindern, und es dämpft auch die ungeraden Harmonischen höherer Ordnung, im besonderen die 11. und 13. der 50 Hz-Zulieferung, aus Gründen, die noch später beschrieben werden.
Der Stromkreis zum Abtrennen der Wellenspannung enthält einen Zerhacker (chopper) 52 und ein Tiefpaßfilter 54. Der Zerhacker 52 schaltet zwischen einen leitenden und einen nichtleitenden Zustand in Abhängigkeit von Impulsen eines über einen Frequenzteiler 58 angeschlossenen Oszillators 56. Die Oszillatorfrequenz und ihr geteilter Wert sind so bemessen, daß die Zerhackerfrequenz nahe, aber nicht gleich 175 Hz ist. Das Ausgangsspektrum des Zerhackers 52 umfaßt ein Impulssignal mit der Differenzfrequenz zwischen der Zerhackerfrequenz und der Wellenfrequenz, entsprechend in dem einen aäir tiefen Frequenzbereich (2 bis 3 Hz) umgesetzten Wellenspannungssignal. Das Tiefpaßfilter 54 ist auf diese niedrige Frequenz abgestimmt und sperrt höhere Frequenzen, einschließlich der· Netzfrequenz, der Wellenfrequenz und der Zerhackerfrequenz.
Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 54 mit der 2-3 Hz-Frequenz erscheint, wenn eine 175 Hz-Welle im Netz über einen Zweifachvergleicher 60 und ein Folgetor 62 läuft, welche zusammen die Amplitudenbewertung und die Kreuzdetektion bewirken, wie schon erwähnt wurde.
Der Zweifachvergleicher 60 vergleicht die augenblickliche Höhe des niederfrequenten Impulssignals mit positiven und negativen Bezugsspannungen und erzeugt entsprechende Ausgangssignale, wenn das Impulssignal eine dieser Bezugsspannungen überschreitet. Diese Ausgangssignale werden im Folgetor 62 bewertet, welches ein Detektionssignal über eine Leitung 90 ausgibt, wenn drei Kreuzungen der Bezugsspannungen, wie durch den Ausgang des Vergleichers angezeigt, in der Folge +,-,+ oder -,+,- innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne (etwa 960 rnsek) festgestellt werden.
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Die Erzeugung eines Deteksionssignals bedeutet, daß ein 175 Hz-Wellenzug, der für ein Startsignal oder ein Steuersignal ausreicht, im Netz vorhanden ist.
Im Falle eines Startimpulses, d.h. wenn die Schaltung nicht in Ruhe und nicht bereit ist, Codesignale aufzunehmen und zu dekodieren, bewirkt das Auftreten der ersten Kreuzung einer der Bezugsspannungen die Lieferung eines Signals durch das Folgetor 62 an die Leitung 91 und die Triggerung des Zeitbasiskreises 70. Wenn dann ein entsprechendes Deteksionssignal darauffolgend durch das Folgetor 62 erzeugt wird, erzeugt der Zeitbasiskreis 70 einen ersten Taktimpuls (20 in Fig.1c), welcher nach einer vorgegebenen Verzögerung von 640 msek. einsetzt und nach weiteren 3,2 sek. wieder erlischt, und der von weiteren Taktimpulsen 21 gefolgt wird,welche jeweils nach weiteren 2,5 sek. beendet werden. Die Hinterflanken dieser Impulse 20,21....markieren den richtigen Zeitpunkt für mögliche dem 50 Hz-Netz überlagerte Steuerimpulse und koordinieren die Arbeitsweise eines Zählers und Vergleichers 80, dem diese Taktimpulse 20, 21 über eine Leitung 92 zugeführt werden.
Beim Start jedes Taktimpulses 20, 21 erzeugt der Zeitbasiskreis 70 außerdem einen Steuer-Fensterimpuls 22 und dieser wieder einen Prüf-Fensterimpuls 23. Diese Fensterimpulse laufen über Leitungen 95a und 95b je an einen Fensferdetektor 72,der auch vom Folgetor 62 die Deteksionssignale auf einer Leitung sowie über eine weitere Leitung 93 Signale erhält, welche anzeigen, daß ein Impulssignal eines der beiden Bezugssignale überschreitet. Der Fensterdetektor 72 arbeitet während eines Steuerfensterimpulses (ausgenommen er entspricht dem Zeitbasis-Startimpuls 20) und prüft die Abwesenheit aller 175 Hz-Wellen während SteuersigndrZeitschlitzen. Die Taktierung und Dauer der Fensterimpulse 22, 23 sind so gewählt, daß die Steuersignalimpulse (durch die Deteksionssignale dargestellt) zur darauffolgenden Erstellung des entsprechenden Befehls richtig empfangen werden, daß aber störende 175 Hz-Wellen zufolge unrichtiger Taktierung oder Dauer (durch Fehler verursacht), als solche erkannt werden und keinen falschen Start oder falschen Steuerimpuls ergeben können.
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Die Prüfung der Startimpulse weicht von der der Steuerimpulse ab. Im Falle der Steuerimpulse prüft der Fensterdetektor 72 die Leitung 90 auf ein Deteksionssignal während jedes Steuer-Fensterimpulses 22. Die Abwesenheit eines Deteksionssignals bedeutet, daß kein Steuerimpuls während des betreffenden Zeitschlitzes übertragen wurde, und der Fensterdetektor wartet dann auf den nächsten Steuer-Fensterimpuls 22. Wenn eine 175 Hz-Welle während eines Prüf-Fensterimpulses 23 nach einem Steuersignal-Zeitschlitz festgestellt wird, wird jedes während dieses Zeitschlitzes erzeugte Deteksionssignal einfach unterdrückt, und der Fensterdetektor 7 2 wartet weiter auf die folgenden Steuersignal-Fensterimpulse 22.
Für einenStartimpuls wird jedoch die Tätigkeit des Fensterdetektors 72 unterdrückt und der entsprechende Steuer-Fensterimpuls 22 wird nicht verwendet (in Fig. 1 punktiert angedeutet) . Stattdessen triggert eine Kreuzung der Bezugsspannungen durch ein 2-3 Hz-Impulssignal die Zeitbasisechaltung 70, doch ist dieses Ereignis nicht gefolgt vom Start nach 960 msek durch die richtigen zweiten und dritten Kreuzungen, und das Folgetor 62 liefert auf der Leitung 94 an die Zeitbasisschal tunj 70 ein anderes Signal, um diese wieder stillzusetzen. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist die Leitung 93 noch mit den Fensterdetektor 7 2 verbunden, und wenn ein die Anwesenheit einer 175 Hz-Welle anzeigendes Signal erscheint, während die Zeitbasisschaltung 70 auf der Leitung 95 b den ersten Prüf-Fensterimpuls 23 erzeugt, reagiert die Zeitbasisschaltung 70 durch Abstellen ihrer Wirkung. Wenn also ein sehr kurzer 175 Hz-Stör-Wellenstoß erfolgt oder wenn eine 175 Hz-Welle fortdauernd übertragen wird, ist das Relais gegen eine fälschliche Anregung eines vollständigen Arbeitszyklus, als Antwort darauf selbst geschützt.
In Fig.1b sind Teile des 175 Hz-Signals der in Fig.1a nochmals dargestellt und die Fig.1c und 1d zeigen mögliche Extrene in der Taktierung der aufeinanderfolgenden Signale 20 und 21 der Zeitbasisschaltung 70. Die Änderungen im möglichen Startzeitpunkt dieser TaJctimpulse rühren von einer asynchronen Arbeitsweise des Oszillators 56 gegenüber der 175 Hz-Welle im Netz her. Somit kann die sehr niedrigfrequente Impulsfolge
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an jedem Ort ihrer Wellenform anlaufen. Weiters kann bei der Wellenfrequenz eineToleranz von - 1/2 Hz vorliegen und die Amplitude des Wellensignals kann zwischen ihrem Modulator (meist im Kraftwerk) und dem eigentlichen Steuerrelais wegen der Entfernung merklich abnehmen. In einer Extremstellung kann das Impulssignal gerade dann anlaufen, wenn es die eine Bezugsspannung überschreitet und das Wellensignal bei maximaler Frequenz und Amplitude ist., wodurch ein rapides überqueren des Bereiches zwischen den Bezugsspannungen auftritt. Im anderen Extremfall kann das Impulssignal gerade dann anlaufen, wenn es unter einen Bezugswert fällt und das Wellensignal bei einer minimalen Frequenz und minimaler Amplitude ist. Im ersten Fall (Fig. 1c) wird die Zeitbasis 70 meist gleichzeitig mit dem Beginn eines Startimpulses anlaufen (wodurch nur die 640 msek Verzögerung vor dem Takt-impuls 2O auftritt), und das Folgetor 62 wird nach 3 50 msek jeden Impuls an seiner Vorderflanke erfassen. Im zweiten Falle (Fig.id) startet der Taktimpuls 20 nur nach einer weiteren Verzögerung von etwa 4O0 msek, und die Erfassung braucht 750 msek. Demnach muß ein Steuer-Fenster impuls 22 lange genug sein, damit 175 Hz-Steuerimpulse zu jeder extremen Taktierung der Taktimpulse 21, mit denen die Fensterimpulse 22 synchronisiert sind, genau festgestellt werden. Ähnlich haben die Prüf-Fensterimpulse 23 eine Dauer, um die Feststellung von 175 Hz-Wellen zwischen dem Start- oder Steuerimpuls-Zeitschlitz zu ermöglichen, jedoch eine Fehlidentifizierung solcher spurenhafter Signale gegenüber richtig anwesender Start- oder Steuersignalwellen zu verhindern.
Wenn keine falschen 175 Hz-Wellen während entsprechender Prüf-Fensterimpulsen festgestellt werden, zeigt ein Detektionssignal die Feststellung eines Steuersignalimpulses an und ermöglicht es einem vom Fensterdetektor 72 erzeugten Impuls 24, am Ende des Fensterimpulses 23 auf der Leitung 97 zu erscheinen (Impuls 22, Fig.1c und 1d).
Die Taktimpulse 20, 21 auf der Leitung 92 (Fig.2) und die Impulse 24 auf der Leitung 97 gehen an eine Vergleich- und Zählschaltung 80, welche die Hinterkanten der Impulse 20, 21 zählt und mit einer im Vorwahlspeicher 82 enthaltenen Drei-Digit-Binärzahl vergleicht. Diese Zahl gibt an, welcher der sieben
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ersten Steuerimpulse an das Relais übertragen werden muß,ehe ein durch folgende Impulse dargestellter Befehl befolgt werden darf. Wie vorstehend schon angegeben wurde, kann diese . Vorwahl durch Speicherung der Zahl 0OO ausgeschaltet werden.
Wenn der Speicher 82 mit 000 eingespeichert wurde, hält eine.erste Stufe 80a der Schaltung 80 einen Torkreis 84 offen, und ein Impuls 24 kann vom Fensterdetektor 72 empfangen werden.
Der Impuls 24 geht sodann iter den Torkreis 84 und die Leitung 98 zu einer zweiten Stufe 80b der Schaltung 8O, welche Gruppen zu fünf Taktimpulsen 20, 21 zählt und miineinem Instruktionsspeicher 86 gespeicherten Zahlen X und Y vergleicht.Die Zahl X stellt die Gruppe von fünf Zeitschlitzendar, an die die erste Relaiseinheit des Relais 42 anspricht und an die die zweite Relaiseinheit gegensinnig anspricht, wohingegen die Zahl Y die Gruppe der fünf Zeit-Schlitze darstellt, auf welche die erste Relaiseinheit gegensinnig anspricht.
Wenn in der Stufe 30b die Zahl X gezä-hlt wurde, ist die Leitung 98 mit zwei Torkreisen 88a und 88b verbunden, so daß jeder Impuls 24, der in der bedeutenden Gruppe von vier Zeitschlitzen erscheint, an diese Torkreise geleitet wird. Gleicherweise wird die Leitung 98 an zwei weitere Torkreise 88c und 88d gekuppelt,wenn die Zahl Y gezählt wird.
Die Torkreise 88a bis 88d werden durch den Kreis 80b in Abhängigkeit von den Taktimpulsen 20, 21 für den ersten und vierten Zeitschlitz in jeder Fünfergruppe geöffnet. Somit kann ein während des ersten Zeitschlitzes in der durch die Zahl X identifizierter Impuls 24 an die Torkreise 88a und 88b gehen, von welchen aber nur der Torkreis 88a offen ist.
Ein Eingang A/B des Torkreises 88 steuert einen Verbinduncjskreis zwischen den Torkreisen 88a und 88c und zwischen den Torkreisen 88b und 88d, so daß im Zustand A die Ausgänge der Torkreise 88c und 88b tatsächlich die gleichen Ausgangssi^nale wie die Torkreise 88a und 88b liefern, die vom ersten und zweiten Zeitschlitz in der Gruppe X abgeleitet werden. Im Zustand B liefern die Torkreise 88c und 88cf ihre eigenen Ausgangssignale, die vom dritten und vierten Zeitschlitz der Gruppe Y abgeleitet sind (doch kann X und Y gleich sein).
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Signale an den Torkreisen 88a und 88c schließen Kontakte der ersten und der zweiten Relaiseinheit, während Signale an den Torkreisen 88b und 88d die Kontakte jeweils öffnen.
Ein Rückstellsignal für das Folgetor 62, den Fensterdetektor 72 und die Zähl-Vergleichsschaltung 80 wird von der Zeitbasisschaltung 70 auf die Leitung 96 gegeben, wenn Leistung an das Relais angelegt oder wiederangelegt wird, wenn das Relais nach einem Startimpuls 40 Steuersignal-Zeitschlitze gezählt hat oder wenn die Arbeitsweise der Schaltung 70, wie noch beschrieben wird, eingestellt wird.
Die verschiedenen in Fig. 2 dargestellten Schaltungen werden nun näher an Hand der Fig. 3-8 beschrieben, wobei die Fig. 3A bis 3B die verschiedenen Spannungsverläufe an Punkten der Schaltungen nach den Fig. 4-8 wiedergeben. Die Spannungszufuhr- und Schutzeinheit 40 enthält einen Strombegrenzungswiderstand 401 und einen Varistor 402, die in Serie an die Eingangsleitungen 10 angeschlossen sind. Ein an den Verbindungspunkt beider Schaltelemente angeschlossener Kondensator 403 dämpft schnelle Spannungsanstiege.
Ein zweiter
solcher Kreis, bestehend aus einem Widerstand 404, einem Varistor 405 und einem Kondensator 406 ist in Serie mit dem ersten Kreis geschaltet, und die Spannung an dem Varistor 405 ist damit auf 470 V begrenzt. Der Kondensator 406 ist unmittelbar an den Varistor 405 angeschlossen, wobei ein Anschluß unmittelbar mit einer gemeinsamen Leitung 407 verbunden ist. DerKondensator 403 ist?ml?ceiner gemeinsamen Leitung 407 über eine 12-V-Zenerdiode 408 verbunden. Diese Zenerdiode 408 bildet eine 12-V-Spannungsquelle für einen Halbwellengleichrichter, der einen Gleichrichter 409 und einen Glättungskondensator 410 enthält, welcher eine 11-V-Gleichspannung für die elektronischen Schaltelemente dieser Schaltung liefert. Ein Differenzierkreis aus einem Kondensator 411 und einem Serienwiderstand 412 ist zwischen der 11-V-Quelle und der gemeinsamen Leitung 407 eingefügt. Zum Widerstand 412 ist eine Diode 413 parallel geschaltet. Immer wenn die Netzspannung an die Schaltung angeschlossen wird, erzeugt der Differenzierkreis einen
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einzigen unipolaren Impuls RI zum Rückstellen der Zeitbasisschaltung 70, die ihrerseits über eine Leitung 96, das Folgetor 62, den Fensterdetektor 72 und den Kreis 80 rückstellt. Der Ausgang des zweiten Schutzkreises ist von den Aschlüssen des Kondensators 406 abgenommen und ist zum Kippkreis 44, dem Relaiskreis 42 und zum Bandfilter 5O geführt.
Der Kippkreis 44 enthält einen Widerstand 441 und einen Kondensator 442 in Serie zwischen dem Ausgang des zweiten Schutzkreises und der gemeinsamen Leitung 407. Die verhältnismässig niedrige und geglättete Spannung an deren Verbindung ist an zwei Schmitt-Trigger 441 angelegt, die in Serie rechteckige Taktimpulse mit der Netzfrequenz (meist 50 Hz) erzeugen.
Der Relaiskreis 42 enthält zwei bistabile Relaiseinheiten 421 und 422 mit durch Spulen 424 betätigten Kontakten 423. Die Spulen 424 sind je an die Anoden zweier Thyristoren 425 und 426 angeschlossen, deren.Kathoden mit der gemeinsamen Leitung verbunden sind. Die Anoden der Thyristoren 425, 426 in jeder Relaiseinheit 421, 422 sind je über einen Widerstand 427 bzw. 428 an den Ausgang des zweiten Schutzkreises angeschlossen.Vier Eingangsanschlüsse 429a bis 429 4 sind durch jeweilige Spannungsteiler 430 an die Torelektrode je eines der vier Thyristoren 425 und 426 angeschlossen.
Wenn ein Impuls angelegt wird, z.B. an den Eingang 429a der Relaiseinheit 421, wird der zugeordnete Thyristor 425 leitend, und ein entsprechender Impuls des Halbwellenstromes durchfließt die Spule 424 und den Widerstand 428 der Relaiseinheit 4 21. Deren Kontakte werden dabei geschlossen und durch magnetischen Schluß festgehalten. Wenn der Anschluß 429b statt dessen erregt wird, durchfließt die Spule 424 ein entgegengesetzter Strom vom Thyristor 426 und den Widerstand 427, und die Kontakte 423 öffnen und bleiben offen. Die Relaiseinheit 422 arbeitet in gleicher Weise in Abhängigkeit von Signalen an den Eingängen 429c und 429d.
Das Bandfilter gemäß Fig. 5 besteht aus einer Tiefpaßstufe 33. und einer Hochpaßstufe 502 in Serie. Die Stufe 501 liegt mit einem Widerstand 503 an dem Eingang des Kreises 40 und ein Kondensator 504 liegt zwischen dem Widerstand und der gemeinsamen
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Leitung 407. Die Werte dieser Schatlvingselemente sind so bemessen, daß sie einen minus 3-dB-Punkt bei 225 Hz bilden. Die Hochpaßfilterstufe 502 enthält einen Kondensator 505 in Serie mit zwei Widerständen 506, die ebenfalls einen minus 3dB-Punkt bei 250 Hz bilden. Die Stufe 502 dämpft um einen Faktor 3 1/2 das 50 Hz-Signal gegenüber dem 175 Hz-Signal.
Der Ausgang der Hochpaßstufe 502 liegt am Eingang des Zerhackers (choppers) 52, der eine MOS-Schaltereinheit 521 und zwei Dioden 522, 523 in entgegengesetzter Parallelschaltung zwischen dem Eingang der Schaltereinheit 521 und einer gemeinsamen Leitung 524 mit einer Spannung von etwa 5V aufweist. Diese Dioden in der Form eines Basis-Emitter-Überganges zweier Transistoren begrenzen die an der Schaltereinheit 521 bei deren geöffnetem Zustand anliegende Spannung, und bilden einen Überspannungsschutz. Der Kondensator 505 der Stufe 502 bildet eine Gleichspannungsisolation zwischen den Leitungen 407 und 524.
Die Schaltereinheit 521 arbeitet abhängig von Impulsen des Oszillators 56 und des Teilers 58. Der Oszillator weist einen auf 32768 Hz abgestimmten Quarz 561 auf und ist rückkoppelnd an einen Verstärker 562 angeschlossen.Verstärker 563 formen die Oszillatorschwingung und leiten diese an eine Zählschaltung 581 im Teiler 58. Wenn die Zählschaltung 95 Impulse gezählt hat, liefert sie einen Ausgangsimpuls, der einen bistabilen Kreis 582 setzt. Dieser Kreis 582 liefert ein Signal für die Rückstellung der Zählschaltung 581 und für das Schalten eines bistabilen Kreises vom D-Typ 583. Der Kreis 582 selbst wird durch ein Signal vom Oszillator 56 rückgestellt. Die Zählschaltung 581 arbeitet also als Frequenzteiler mit dem Teilverhältnis 95.
Der Kippkreis vom D-Typ 583 teilt das Signal weiter noch durch zwei, so daß ein gesamtes Teilverhältnis von 190 zustandekommt und somit die Rechteckwelle eine Impulswiederholung von 17 2,62 bei einem Impuls zu Abstandv^rhältnis von 1:1 aufweist. Die Schaltsreinheit 521 schaltet mit diesem Ausgangssignal , welches somit ein Gemisch mit einem von Netz über das Filter 50 abgeleiteten Signal ist. Diese Mischung erzeugt eine
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Anzahl von Summen- und Differenzimpulsen, welche im besonderen das Differenzsignal aus der überlagerung der Schaltfrequenz und dem Wellensignal darstellt (wenn letzteres dem Netz überlagert ist) .
Die Frequenz des Schaltersignals (172,46 Hz) ist so bemessen, dass sie in einem kleinen Abstand von der Wellenfrequenz liegt und der Toleranz von - 102 Hz der Wellenfrequenz (175 Hz) Rechnung trägt und eine Differenz zwischen 2,o4 und 3/04 Hz ergibt. Die Bemessung der Schaltfrequenz ist auch durch die Notwendigkeit bestimmt, Signale ähnlicher Frequenz, die aus dem Zusammenwirken mit Harmonischen der Netzfrequenz (die 11. und 13.) und Harmonischen der Schaltfrequenz (die 3. und 5.) entstehen können, zu vermeiden. Die Risken dieser Frequenz sind auch vermindert durch Herabsetzung der Amplitude der Harmonischen der Netzfrequenz durch die Tiefpaßstufe 5Ol.
Die Wirkung der Schältereinheit 521 besteht in der Verschiebung der Wellenfrequenz von 175 Hz in den Bereich von 1 1/2 Hz. Diese Frequenz ist hoch genug, um ein Steuersignal von 1 sek. Dauer verlässlich zu identifizieren, aber auch klein genug, verglichen mit 50 Hz und den Harmonischen, um eine sichere Ausfilterung zu erzielen. Das Verhältnis zwischen 5O Hz und 175 Hz beträgt nur 3,5. Die FrequenzverSchiebung durch den Zerhacker 52 von 175 Hz auf 2 1/2 Hz steigert dieses Verhältnis auf etwa 20 (16,5 wenn die Impulsfrequenz 3,O4 Hz beträgt).
Die Ausfilterung der gewünschten 2 1/2-Impulsfrequenz wird durch ein Tiefpaßfilter dritter Ordnung 541 üblicher Bauweise bewirkt. Die Werte der Kondensatoren und Widerstände sind dabei so bemessen, dass eine Kennlinie mit einem minus 3-dB-Punkt bei etwa 4 1/2 Hz erhielt wird. Wenn hochwertige Widerstände verwendet werden, bedarf so ein Filter keiner Nachstellung, auch nicht der Kondensatoren, und kann auch als integrierte Schaltung ausgeführt werden. Die auf 175 Hz abgestimmten Filter und der "Wurzel-aus-der-Summe-der-Quadrate-Kreis". bei den bisherigen Systemen sind hingegen sehr kompliziert und bedürfen genauer Einstellung.
Das ausgefilterte 2 bis 3 Hz-Signal vom Filter 541 wird einem Pufferverstärker 542 zugeleitet, der eine Impedanzanpassung zwischen dem Filter 541 und dem zweifachen Vergleichskreie
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60 bewirkt.
Der zweifache Vergleichskreis 60 (Fig. 6) besteht aus zwei Vergleichskreisen 601 und 602 und einem Spannungsteiler 603. Das Signal des Tiefpaßfilters 54 (Fig.3A) ist dem Invertiereingang des Vergleichskreises 601 und dem normalen Eingang des FiI-tarkreises 602 zugeleitet. Der Spannungsteiler 603 enthält vier Widerstände 604 bis 607 und liegt in Serie zwischen einer stabilisierten Spannung von 10V, die aus der 11-V-Quelle abgeleitet ist. Die Mittelabzapfung zwischen den Widerständen 604 und 605 ist mit der Leitung 542, und die Anzapfung zwischen den Widerständen 604 und 605 ist mit dem normalen Eingang des Vergleichskreises 601, und die negativere Anzapfung zwischen den Widerständen 606 und 607 ist mit dem invertierenden Eingang des \ö:gleichskreises 602 verbunden. Wenn somit die Höhe des 2-3 Hz-Frequenzsignals vom Filter 54 positiver ist als die Bezugsspannung V0+ (relativ zur gemeinsamen Leitung 524),liefert der Vergleichskreis 601 ein Nullsignal am Ausgang. Wenn die Höhe des Signals negativer als die negative Bezugsspannung V- ist, liefert der Vergleichskreis 602 den Nullausgang. Die Widerstände 604 und 607 sind zueinander gleich, die Widerstände 605 und 606 aber ungleich. Daher ist die Spannung der Leitung 524 nicht in der Mitte zwischen den Bezugsspannungen. Diese Asymmetrie kompensiert die kleine Spannung^sv er Schiebung am Ausgang des Filters 54, bewirkt durch die Begrenzerdioden 522 und 523 und der ungleichen Empfindlichkeit des invertierenden und nichtinvertierenden (normalen) Einganges des Verstärkers im Filter 541.
Die Nullausgänge der Vergleichskreise 601 und 602 werden in Konvertern 608 und 609 in logische Signale (mit dem logischen Pegel 1) umgesetzt und an das Folgetor 62 geliefert. Im Folgetor 62 gehen diese Signale an die Setzeingänge von entsprechenden bistabilen Kreisen 611 und 622. über UND-Kreise 623 und sind diese Signale auch an die Setzeingänge von zwei weiteren bistabilen Kreisen 625 und 626 angelegt. Die beiden UND-Kreise 623 und 624 erhalten auch Signale von den Q-Ausgängen der bistabilen Kreise 622 und 621. Wenn die augenblickliche Höhe der 2-3 Hz-Signale die positive und negative und dann wieder die positive Schwelle V + und V- kreuzt (Fig.3A), dann liefern
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bei der ersten Kreuzung der Vergleichskreis 601 und der Inverter 608 eine logische 1 an den bistabilen Kreis 621 und den UND-Kreis 623. Der bistabile Kreis 621 wird ges±zt, nicht aber der UND-Kreis 625, weil der durch das O-Signal vom Q-Ausgang des bistabilen Kreises 622 blockiert ist.
Bei der zweiten Kreuzung liefern der Vergleichskreis 602 und der Inverter 608 (Fig.3Ac) eine logische 1, die den bistabilen Kreis 622 setzt (Fig.3Ae), und weil der UND-Kreis 624 vom Kreis 621 eine logische 1 erhält, wird auch der bistabile Kreis 626 gesetzt (Fig.3Ag). Der UND-Kreis 623 erhält eine logische 1 vom bistabilen Kreis 622.
Bei der dritten Kreuzung liefert der Vergleichskreis 601 erneut eine logische 1 und der Inverter 608 setzt den bistabilen Kreis 625 über den UND-Kreis 623 (Fig.3Af).
Ein UND-Kreis 627 erhält die Q-Ausgänge der vier bistabilen Kreise 621 bis 625, und wenn alle diese vier Kreise gesetzt sind, geht ein Ausgang an den Eingang eines UND-Kreises 628. Dessen anderer Eingang erhält über einen ODER-Kreis 629 entweder Signale vom Inverter 608 oder vom Inverter 609. Das logische 1-Signal vom Inverter 608 bei der dritten Kreuzung öffnet den UND-Kreis 628 (Fig.3Ai) und liefert das Detektionssignal an den Fensterdetektor 72 über die Leitung 90. Der ODER-Kreis 629 liefert ein Signal von einem der Inverter. 608 oder 609 direkt an den Fensterdetektor 72 über die Leitung 93.
Wenn die Größe des 2-3 Hz-Signals die Schwellen im Sinne negativ, positiv, negativ kreuzt, entsteht der ähnliche Vorgang wie vorstehend beschrieben, nur daß die bistabilen Kreise in der Folge 622 : 621 und 623 : 624 (Puls 21 in"Fig.3A) schalten.
Die Q-Ausgänge der Kreise 6ZL und 622 sind über einen ODER-Kreis 630 an den Steuereingang eines ^Zählers 631 und an die Zeitbasisschaltung 70 angeschlossen. Der Zähler 631 zählt die 50 Hz-Taktimpulse (gesetzte Kreise 621 und 622) und nach 48 Impulsen (960 msek) liefert er ein Setzsignal an den bistabilen Kreis 632. Dieser liefert dann von seinem Q-Ausgang (Fig. 3Ah) an die Rückstelleingänge des Zählers 631 und der bistabilen Kreise 621, 622, 625 und 626 Rückstellsignale. Es besteht daher eine Zeitgrenze,innerhalb derer diese vier bistabilen Kreise gesetzt sein müssen, wenn durch den UND-Kreis 627 ein
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Detektionssignal erzeugt wird. Wenn nur drei bistabile Kreise an Emde der 96OnBek-Grenze gesetzt sind, werden sie rückgesetzt, ohne daß ein Efetektionssignal erzeugt wird. Ein kurzes Störsignal im Netz oder eine Störung im Filter 54 würde also keine drei Kreuzungen der;Bezugäaignale in der erforderlichen Reihenfolge erzeugen, welche für das Setzen der Kreise 621 bis 626 notwendig sind, und nur eine autentische 175 Hz-Wellenspannung kann ein Deteksionssignal hervorrufen.
Das durch den bistabilen Kreis 632 erzeugte Rückstellsignal geht auch an den UND-Kreis 633, der einen zweiten Eingang vom Q-Ausgang des bistabilen Kreises 634 empfängt. Normal wird der bistabile Kreis 634 durch das Ausgangssignal vom UND-Kreis rückgestellt, und der UND-Kreis 633 bildet dafür kein Signal. Wenn jedoch vom bistabilen Kreis 632 ein Rückstellsignal erzeugt wird, ohne daß ein Ausgang am UND-Kreis 627 erscheint (z.B. wenn etwa ein Störsignal eine teilweise Operation des Folgetores 62 bewirkt hätte), dann bleibt der bistabile Kreis 634 gesetzt. In diesem Fall liefert der UND-Kreis 633 ein Signal zur Zeitbasisschaltung 70 auf der Leitung 94, und wenn . das Relais noch keinen Startimpuls erhalten hat, setzt dieses Signal das Relais in Gang, wie schon beschrieben.
Der Ausgang des ODER-Kreises 630 im Folgetor 62 (Fig.7) ist über die Leitung 91 mit dem Takteingang eines bistabilen Kreises vom D-Typ 701 verbunden. Dessen Q-Ausgang ist mit dem Steuereingang eines Zählers 702 verbunden, welcher auch die 50 Hz-Taktimpulse erhält. Der Zähler 72 liefert Ausgänge bei verschiedenen Zählweisen: bei- 32 an einen Setzeingang eines bistabilen Kreises 703, bei 8 und 40 an die Eingänge eines Steuer-Fenster-impulsgenerators 704, bei 68 und 96 an die Eingänge eines Prüf-Fensterimpulsgenerators 705 und bei 125 und 192 an die Eingänge eines Zeitbasis-Steuerkreises 706.
Wenn der Kreis ein Signal vom ODER-Kreis 630 erhält (wenn die Kreise 621 und 622 gesetzt sind oder ein 175 Hz-Impuls begonnen hat), wird der bistabile Kreis 701 gesetzt (Fig.3Ai) und bewirkt das Zählen des Zählers 702 .
Nach 32 Impulsen (640 msek) setzt der Zähler 72 den Kreis 703,der dann einen Zeitbasisimpuls 20 auf die Leitung 92 gibt (Fig.3Ak). Wenn der 175 Hz-Impuls ein Startimpuls ist, erzeugt
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die Zeitbasissteuerung 706 kein Ausgangssignal, bis 192 Taktimpulse gezählt wurden (d.i. nach 3840 msek). In dieser Zeit erregt der Kreis 706 einen Ausgang 707 und erzeugt an ihm ein dauerndes logisches 1-Signal (Fig.3Am) und erzeugt ein kurzes Rückstellsignal am Ausgang 708 (Fig.3Al). Dieses Rückstellsignal geht an den bistabilen Kreis 703 zur Beendigung des Zeitimpulses 20, und an den Zähler 702, der dann wieder von Null an weiterzählt und einen Zeitimpuls 21 nach 32 weiteren Taktimpulsen auslöst (Fig.3Ak). Hienach erzeugt die Zeitbasissteueerung 706 ähnliche Rückstellsignale am Ausgang alle 125 Taktimpulse (d.i. alle 25OO msek) zum Beenden der Zeitimpulse 21. Während jedem Zählzyklus des Zählers 7O2 erzeugt der Fensterimpulsgenerator 704 einen 640 msek Steuer-Fensterimpuls 22 auf der Leitung 95a (Fig.3An), der nach 8 Taktimpulsen (160 msek) beginnt. Der Prüf-Impulsgenerator 705 erzeugt einen 56o msek-Prüf-Fensterimpuls 23 auf der Leitung 95b(Fig. 3Ap), der nach 68 Taktimpulsen (nach 1360 msek) beginnt und nach 96 Taktimpulsen (192Omsek) endet. Die Generatoren 704 und 705 und der Kreis 706 sind aus bistabilen Kreisen und UND-Kreisen ohne erfinderisches Zutun zu erstellen.
Der Fensterdetektor 72 enthält einen ÜND-Kreis 721, der Impulse vom Ausgang 707 des Zeitbasis-Steuerkreises 7O6 auf der Leitung 95a vom Steuer-Fenstergenerator 704, und die Detektionsimpulse auf der Leitung 90 vom ÜND-Kreis 628 des Folgetores 62 empfängt. Während des ersten 3200 msek Zeitimpulses 20, der von einem Startimpuls getriggert wurde, ist kein Signal am Ausgang 707, und der UND-Kreis 721 kann keinen Ausgang abgeben. Der ÜND-Kreis 721 jedoch leitet jedes Detektionssignal vom UND-Kreis 628 weiter, welches zur richtigen Zeit einlangt, d.i. während eines Steuer-Fensterimpulses 22.Der Ausgang des UND-Kreises 721 ist mit dem Setz-Eingang des bistabilen Kreises 72 verbunden, dessen Q-Ausgang mit einem UND-Kreis 723 verbunden ist. Dieser erhält auch ein Signal vom Zähler 702, nachden dieser 96 Taktimpulse (d.i. das Ende eines Prüf-Fensterimpulses) gezählt hat, und ist seinerseits auch mit dem Setzeingang eines bistabilen Kreises 724 verbunden,der Steuerimpulse 24 über die Leitung 97 an den Zähler-Vergleicher 80 liefert.
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721 laufendes DeteKsIonssignal
Ein durch den UND-Kreis 721 laufendes Detei (Fig.3Ai) setzt den bistabilen Kreis 722 (Fig.3Ao) und, wenn dieser nicht schon vorher gesetzt wurde (siehe später),treibt es den UND-Kreis 723 zum Setzen des bistabilen Kreises 724, wenn der UND-Kreis 723 nach 96 Taktimpulsen ein Signal empfängt.
Der Q-Ausgang des bistabilen Kreises Έ4 ist an einen Zähler 725 angeschlossen, der vier 50 Hz-Impulse zählt und sodann die bistabilen Kreise 722 und 724 und sich selbst über einen bistabilen Kreis 726 und einen ODER-Kreis 727 rückstellt. Sodann bleibt der bistabile Kreis 724 für 80 msek. zurückgestellt und liefert dabei einen Steuerimpuls 24 (Fig.3Aq).
Das den bistabilen Kreis 722 rückstellende Signal geht an seinen Rückstelleingang über einen ODER-Kreis 728. Dieser ODER-Kreis erhält einen zweiten Eingang von einem UND-Kreis 729, der auf einen Prüf-Fensterimpuls vom Generator 705 über die Leitung 95b und auf den ODER-Kreis 629 über die Leitung im Folgetor 62 (Fig.6) anspricht Der UND-Kreis 729 liefert ein Ausgangssignal nur dann, wenn der ODER-Kreis 629 ein Signal während der Periode eines Prüf-Fensterimpulses 23 abgibt. Ein Signal vom ODER-Kreis 629 zeigt an, dass einer der Vergleicher 601 oder 602 einf2 - 3 Hz-Impuls festgestellt hat, d.i. daß eine 175 Hz-Welle auf der Netzspannung vorhanden ist. Die Prüf-Fensterimpulse 23 werden dann erzeugt, wenn keine 175 Hz-Welle vorhanden ist, d.i. in den Intervallen zwischen den Steuersignalzeitschlitzen. Daher entspricht ein Ausgang vom UND-Kreis 729 einer falschen Anwesenheit eines 175 Hz-Signals, also einem Fehler im System. Dieses Signal ist daher dem ODER-Kreis 728 zugeführt, um den bistabilen Kreis 722 vor dem am Ende des Prüf-Fensterimpulses öffnenden UND-Kreis zurückzustellen, und um so die Erzeugung eines Steuerimpulses 24 zu verhindern.
Die Prüf-Fensterimpulse 23 und die Ausgangssignale vom ODER-Kreis 629 sind korreliert durch einen UND-Kreis 709 im Zeitbasiskreis 70, aber dieser UND-Kreis kann n^ü dann ein Ausgangssignal bereitstellen, wenn er durch einen Inverter 710 dazu veranlasst ist, der auf das Signal am Ausgang 707 des Zeitbasissteuerkreises 706 anspricht. Das Signal am Aus-
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gang 707 ist eine logische 0 (so ist der Inverterausgang eine logische 1) bis zum Ende des ersten Zeitimpulses 20, der in Abhängigkeit vom Startimpuls erzeugt wird (Fig.3Am). Hernach ist das Signal eine logische 1. Somit ist der UND-Kreis 709 nur während des ersten Zeitimpulses 20 arbeitsfähig. Der Inverter 710 liefert auch ein Ausgangssignal an -einen UND-Kreis 711, der ein zweites Signal auf der Leitung 94 vom UND-Kreis 633 im Folgetor 62 (Fig.6) erhält. Der UND-Kreis 633 liefert nur dann ein Signal, wenn einige, aber nicht alle vier bistabile Kreise 62. bis 626 gesetzt worden sind, am Ende einer 960 msek Periode, und ein Störsignal irgendeiner Art im Netz angezeigt haben.
Beide UND-Kreise 709 und 711 liefern ihre Ausgangssignale über einen ODER-Kreis 712 zu den Rückstelleingängen des bistabilen Kreises 701. Wenn somit am Ende eines einem Startimpuls entsprechenden Zeitimpulses entweder das Folgetor 62 keine vollständige Feststellung eines 175 Hz-Signals liefert, oder ein 175 Hz-Signal im diesem Impuls folgenden Zeitintervall festgestellt wird, wird der bistabile Kreis 701 sofort rückgestellt und eine weitere Detektion und Dekodierung von Impulsen ver- · hindert,
Der ODER-Kreis 712 empfängt auch Eingangssignale vom Spannungsgerät 40 (d.i. das Signal RI von Fig.4) und vom Zähfer-Vergleichc-er 80, wenn 41 Zeitimpulse 20, 21 gezählt wurden. Das Signal RI wird erzeugt, sobald das Spannungs-erät angeschaltet wird und sichert eine anfängliche Rückstellung der ganzen Schaltung, z.B. nach einem Stromausfall. Die Zählung der 41 Zeitimpulse zeigt an, daß der Steuersignal-Impulszug beendet ist, worauf das Relais zurückgestellt werden muß, um weitere Impulszüge abzuwarten.
Wenn der bistabile Kreis 701 zurückgestellt wird, erzeugt er ein Signal RG auf der Leitung 96, welche an den bistabilen Kreis 634, den Zähler 802 und den bistabilen Kreis 703 (über den ODER-Kreis 713), die Generatoren 704 und 705, und an den Zähler-Vergleicher 80 geht (Fig.8). Das Zurückstellen des bistabilen Kreises 701, aus welchem Grunde immer, bringt das Relais in volle Rückstellung und Wartestellung auf neue Impulszüge mit 175 Hz-Wellen.
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Die Aufbringung der Steuersignale zeigt die Fig. 8 und die dabei auftre-tenden Wellenformen sind in Fig.3B dargestellt.
Die Zeitimpulse 20, 21 vom bistabilen Kreis 703 werden über die Leitung 92 den Zählern 801 und 802 in der ersten und zweiten Stufe 80a bzw. 80b des Zähler-Vergleichers 80 zugeführt (Fig.8). Diese Zähler 801 und 802 sprechen auf die Hinterkanten der Impulse 20 und 21 an.
Der Zähler 8Ol empfängt die Zeitimpulse 20, 21 über einen UND-Kreis 803 und, wenn er die ersten acht Impulse 20, 21 in jedem Impulszug gezählt hat, liefert er ein Signal (Fig.3Bd) an einen ersten Ausgang 804, an einen Inverter 805 und einen NAND-Kreis 806. Der Inverter 805 ist an den UND-Kreis 803 angeschlossen und auf einen Empfang des Signals am Ausgang 804 schließt er diesen UND-Kreis 803 und verhindert damit eine weitere Zählung von Impulsen 20, 21 durch den Zähler 801. Der NAND-Kreis 806 liefert eine logische 0 (Fig.3Bf) nur dann, wenn er sowohl Signale vom Ausgang 804 und vom Q-Ausgang des bistabilen Kreises 807 aufnimmt (Fig.3Be).
Der bistabile Kreis 807 kann durch ein Signal vom UND-Kreis 808 gesetzt werden, welcher seinerseits auf Impulse 24 (Fig.3Bb), die auf der Leitung 97 vom bistabilen Kreis 724 geliefert werden, und auf ein Signal (Fig.3Bc) vom zweiten Ausgang 809 des Zählers 801 anspricht. Der Zähler 801 liefert ein Signal an seinem Ausgang 809, wenn die Anzahl der gezählten Zeitimpulse 20, 21 einer 3-Digit-Binärzahl entspricht, die in binärer Form an drei Eingängen 510 vorliegt. Diese Zahl wird an einen ODER-Kreis 811 geliefert, der den Voreinstellkreis 82 (Fig.2) darstellt und selbst an einen Eingang eines NAND-Kreises 812 angeschlossen ist, welcher das Ausgangssignal der Stufe 80a abgibt.
Wenn die hfaäre Zähl an den Eingangsanschlüssen gleich 000 ist, liefert der ODER-Kreis 811 eine logische O, und der NAND-Kreis 812 erzeugt fortlaufend eine logische 1. Wenn jedoch eine Binärzahl 111 anwesend ist, gibt der ODER-Kreis 811 eine logische 1 und der NAND-Kreis 812 kann nur dann ein logisches °1"-Signal bei Empfang einer logischen 0 vom NAND-Kreis 806 abgeben. Dieses Signal (Fig.3Bf) wird während der acht Zeitimpulse gebildet (wenn ein Ausgangssignal am Zähler 801 - Fig.3Bd -
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? β 9 1 A ΐ-fi vorhanden ist)/ wenn vorher, bei Koinzidenz der eingestellten Binärzahl mit der Zählung im Zähler 801, ein Impuls am Ausgang 809 erscheint (Fig. 3Bc), und gleichzeitig ein Impuls 24 (der ein 175 Hz-Steuersignal vom bistabilen Kreis 124 Fig. 3Bc - darstellt) auftritt. Nur in diesem Fall wird der UND-Kreis 808 fähig sein, den bistabilen Kreis 807 (Fig.3Be) zu setzen und dabei die NAND-Kreise 806 und 812 zur Erzeugung logischer "0" und logischer "1" zu veranlassen.
Ein vom NAND-Kreis erzeugtes logische "1"-Signal geht an den Kreis 84, der einen UND-Kreis enthält, der daraufhin die Impulse 24 hindurchlässt (Fig.3Bg), vom bistabilen Kreis 724 zur Leitung 98.
Die Zeitimpulse 20, 21, die dem Zähler 802 zugehen, werden gezählt und bewirken acht Zyklen von aufeinanderfolgenden Erregungen von fünf Ausgängen. Jeder Ausgang wird in jedem Zyklus für 2500 msek erregt und die Erregung des ersten Ausganges im ersten Zyklus beginnt am Ende des Zeitimpulses 20 entsprechend dem Startimpuls auf der Netzspannung (Fig.3Bh). Die ersten vier Ausgänge sind mit je einem Tor 88a - 88d verbunden. Der fünfte Ausgang ist mit einem bistabilen Kreis 813 verbunden, der über einen ODER-Kreis 814 ein Rückstellsignal für den Zähler 802 und einen Einschritt-Zählimpuls an einen anderen Zähler 815 abgibt.
Der Zähler 815 zählt aufeinanderfolgende Gruppen zu vier benutzbaren Zeitschlitzen (Fig.3Bi). Er enthält den Instruktionskreis 86 und empfängt die beiden voreingestellten Zahlen X und Y auf Eingängen 816. Er empfängt weiters über die Leitung 98 jeden durch das Tor 84 laufenden IMpuls 24. Wenn die Zählung der Zeitschlitze der Zahl X oder der Zahl Y entspricht, liefert der Zähler 815 jeden Impuls 24, den er während dieser Zählung auf einem seiner zwei Ausgänge 817 und 818 erhält (Fig.3Bj bzw. 3Bk).
Wenn der Zähler 815 acht Gruppen gezählt hat, liefert er ein Signal an einen NAND-Kreis 819, der dann auf die nächste Erregung amjzweiten Ausgang des Zählers 802 antwortet und ein Signal zur Anzeige des 41. Zeitimpulses erzeugt, wobei der bistabile Kreis 701 in der Zeitbasis 70 zurückgestellt wird.
Jeder Impuls 24 am Ausgang 817 des Zählers 815 geht zu beiden Toren 88a und 88b. Desgleichen erscheinen Impulse 24 am
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Ausgang 818 und gehen an die Tore 88c und 88d. Jeder Impuls 24 geht über einen der Tore 88, in Übereinstimmung mit der Stellung des entsprechenden Steuersignal-Impulses im Impulszug, unter der Steuerung des Zählers 802, der die Tore 88 aufeinanderfolgend öffnet (Fig.3Bl und 3Bo). Also z.B. ein Impuls 24 aus einem Steuersignal-Impulszug, der den ersten Zeitschlitz in einer Gruppe einnimmt, wird den Toren 88a und 88b zugeführt. Die aufeinanderfolgende Erregung der Tore 88 öffnet nur das Tor 88a zusammen mit dem Erscheinen des Impulses 24, der somit nur am Ausgang dieses Tores auftritt (Fig. 3Bl).
Die Ausgänge der Tore 88a und 88b sind direkt mit den Klemmen 429a und 429b der Relaiseinheit 421 (Fig.4) verbunden.Die Klemmen 429a und 429b der Relaiseinheit 422 können jedoch selektiv durch einen Schalterkreis 881 an die Ausgänge entweder der Tore 88a und 88b oder der Tore 88c und 88d angeschaltet werden. Somit können die Relaiseinheiten 421 und 422 zusammen oder unabhängig in Übereinstimmung mit dem Signal A/B, das im Schalterkreis 881 vorhanden ist, arbeiten.
Sooft also ein Impuls empfangen wird, sind die Tore 88 offen. Wenn an den Klemmen 801 ein anderer Code als 000 eingestellt wurde, und ein richtiggestellter Steuersignal-Impuls gesendet wird, öffnet das Tor 84 und leitet den sich ergebenden Impuls 24. Das Tor 84 öffnet auch, wenn ein Kode 000 an den Klemmen 810 eingestellt wird. In jedem Fall werden dann Impulse 24 dem Zähler 815 zugeteilt, der nur jene Impulse 24 durchlässt (wenn vorhanden), die während der durch den Kode X definierten Gruppe der Zeitschlitze für die Relaiseinheit 421 (und möglicherweise auch für die Relaiseinheit 422) erscheinen, und für den Kode Y (wenn die Relaiseinheit unabhängig arbeiten kann). Jeder der Impulse 24 wird dann den Toren 88 zugeleitet, die sie zur entsprechenden Klemme 429 leiten, um die gewünschte Wirkungsweise der Relaiseinheiten hervorzurufen.
Die meisten der in Fig. 2 gezeigten Schaltungen können vorteilhaft in integrierter Form gestaltet werden, mit Ausnahme der großen Kondensatoren der Relaiseinheiten 421 und 4 22, des Quarzkristalles und der Gleichrichter und des Varistors in der Spannungs- und Schutzeinheit 40.
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Das vorstehend beschriebene Relais eignet sich besonders zur Verwendung bei hohen Anforderungen an die Betriebssicherheit und Genauigkeit, wie z.B. bei der Fernsteuerung von Spitzenlastzählern u.dgl. Bei anderen Verwendungen wie z.B. die Fernsteuerung von Straßenbeleuchtungen und zur Lastregelung "in Kraftwerken usw., kann die Schaltung geändert und vereinfacht werden. Das Kriterium für die Erkennung der 2-3 Hz-Frequenz kann auf die Kreuzung von nur einem der Bezugswerte, oder etwa zwei Kreuzungen von nur einem Bezugswert vermindert werden. Auch andere Formen von Detektorschaltungen können verwendet werden. Zur Frequenzverschiebung des Wellensignals vor der Detektion können andere Schaltungen als mit Zerhackern (chopper) verwendet werden. Beispielsweise kann ein üblicher Multiplizierkreis zur Multiplikation des ankommenden 175 Hz-Signals mit einer Sinuswelle mit 172,46 Hz verwendet werden.
Die Wellenspannung und die Schaltfrequenz können für besondere Umstände geändert werden, vorausgesetzt, die sich ergebende Schwebungsfrequenz ist niedrig genug und Störschwebungen zwischen Harmonischen der Netzfrequenz und den Schaltfrequenzen werden vermieden. Beispielsweise kann eine Wellenfrequenz von 290 Hz mit einer Schaltfrequenz von 292,57 Hz verwendet werden (erreicht durch Division von 32768 Hz durch 112), um eine nominale Schv/ebungsfrequenz von 2,57 Hz zu gewinnen.
Unter bestimmten Umständen kann es vorteilhaft sein, die Bandpaßfilterung durch das Filter 50 zu steigern (Fig.l). Z.B. kann ein besonderes Filter 51 (Fig. 6) mit engerer Bandbreite als das Filter 50 zwischen dem Filter 50 und dem Zerhacker 52 eingeschaltet werden. Dieses Filter 51 kann ein übliches passives LC-Filter sein (Fig.10) mit einem Durchgangsband von 15 Hz symmetrisch zu 175 Hz, oder auch ein dreistufiges RC-Filter.
Auch kann ein Filter mit Korrelation als Filter 51 verwendet werden, wie dies die Fig. 11 zeigt.
Fig. 11 zeigt auch eine zweite Art des Bandfilters 50, die wie üblich mit einem Korrelationsfilter verwendet werden kann. Dieses Filter 5O enthält einen Verstärker 507 in einem
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aktiven Filternetzwerk für die erwünschte Hochpaß-Klennlinie mit einem minus 3dB-Punkt bei 250 Hz und einer Tiefpaß-Kennlinie mit einem minus 3 dB-Punkt bei 225 Hz. Ein Eingangskondensator 508 liefert die Gleichstromtrennung zwischen den Schaltungen 40 und 50, wie der Kondensator 505 in Fig. 5.
Das Signal vom Breitbandfilter 50 geht an zwei parallele Signalwege 510 und 511 im zweiten Bandfilter 51. Beide Signalwege sind gleich aufgebaut und es wird daher nur einer davon näher beschrieben.
Ein Eingangswiderstand 512 im Weg 51O ist an eine MOS-Schaltereinrichtung 513 (ähnlich 521 in Fig. 5) angeschlossen, die ihrerseits an ein Tiefpaßfilter 514 angeschlossen ist. Dieses Filter 514 ist vom Typ 2. Ordnung üblicher Bauart,mit einem Band bis zu etwa 1 1/2 Hz.
Der Ausgang dieses Filters 514 ist über einen Kopplungswiderstand 515 mit einer zweiten MOS-Schaltereinrichtung 516 verbunden.
Der Weg 511 enthält zwei weitere MOS-Schaltereinrichtungen
517 und 518. Die Ausgänge der MOS-Einrichtungen 513 und 516 in den beiden Wegen werden durch einen Pufferverstärker 519 sumniert, der einen Kondensator 520 enthält und mit dem Schalter 521 im Zerhacker 52 verbunden ist.
Der 32768 Hz-Ausgang des Oszillators 56 wird im Teiler durch 190 geteilt und in eine Rechteckwelle geformt, welche mit 172,62 Hz die Schaltereinrichtung 521 betätigt (Fig.5). Ein weiterer Teiler 58 teilt das 32768 Hz-Signal durch 187 und ergibt einen Ausgang von 175,23 Hz. Der Teiler 59 umfaßt eine an sich bekannte Schaltung zur Erzeugung zweär Rechteckwellen, von denen die eine, C, mit der anderen, S, in Phasenquadratur liegt. Das S-Signal betätigt die Sehalter 513 und 516 im Weg 510, und das C-Signal betätigt die Schalter 517 und
518 im Weg 511.
Die Schalter 513 und 517 multiplizieren das Signal vom Bandfilter 50 durch das 175 Hz-Korrelationssignal auf dem Teiler{59. Die Produkte aus der Multiplikation durch den Schalter 513 (Wechselsignale verschiedener Frequenz überlagert einer Gleichspannung) gehen an das Tiefpaßfilter 514, das das fiquivalent der Integration auf diesen Produkten zur Abtrennung der
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Gleichspannung ausf-ührt. Der Gleichspannungsausgang des Fitters 514 besitzt einen Spitzenwert, wenn das Signal von Bandfilter 5O eine Komponente hat, die wenigstens nahe und in Phase oder Antiphase mit der Frequenz S vom Teiler 59 ist. Im Falle einer Komponente in Quadraturphase mit dem S-Signalr würde das Filter 514 kein Ausgangssignal liefern, das dieser Komponente entspräche. Diese Komponente ist jedoch in Phase oder Antiphase mit dem C-Signal vom Teiler 59 und wird daher ein Signalan Ausgang des Tiefpaßfilters im Weg 511 hervorrufen. Für eine Komponente von ungefähr 175 Hz, die nicht in Phase oder Antiphase rait dem S- oder C-Signal ist, werden beide Tiefpaßfilter in den Wegen 510 und 511 Ausgänge erzeugen, die orthogonale Bestandteile eines resultierenden Ausgangssignals entsprechend der 175 Hz-Komponente sind.
Um die Detektion dieser Ausgangssignale zu erleichtern, werden sie zur Modulation der S- und C-Signale in den Wegen 510 und 511 benützt, indem sie durch die Schalter 516 und 518 multipliziert werden. Die modulierten 175 Hz-S- und C-Signale werden im Pufferverstärker 518 summiert und an den Zerhacker und an das Tiefpaßfilter 54 zur Detektion gegeben. Der Kondensator 520 bildet die Isolation gegen unerwünschte Gleichspannungen, die bei der Tätigkeit der Schalter 513, 516, 517 und 518 eingeführt werden können.
Die Anwesenheit einer 175 Hz-Wellenspannung auf dem Netz ergibt durch die Schalter 516 und 518 sekundäre 175 Hz-Signale, deren Amplituden von der Phasenbeziehung zwischen der 175 Hz-Spannung und den S- und C-Signalen vom Teiler 59 abhängt. Diese sekundären 175 Hz-Signale können durch die Kreise 52, 54 und 60 detektiert werden. Wenn hingegen keine 175 Hz-Welle im Netz vorhanden ist, ergeben die Filter in den Wegen 510 und 511 kein signifikantes Ausgangssignal, und es besteht kein sekundäres 175 Hz-Signal von einem der Schalter 516 und 513.
Das Filter 51, in dem die Eingangssignale mit den 175 Hz-S- und -C-Signalen korreliert werden, ergibt eine Hilfsfilterung, ehe die Hauptfilterung und Detektion durch die Kreise 52, 54 und 60 erfolgt. Die Schalter 513 und 517 zusammen mit dem Tiefpaßfilter 514 und ihre Gegenstücke im Weg 511, gemäß
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Efc. 11, können ebenso als ein Korrelationsfilter betrachtet werden, wobei die Summation und Detektion der Phasenkomponenten durch die Schalter 516 und 518, den Verstärker 519, den Zerhacker 52, den Tiefpaßfilter 54 und den Detektor 60 erfolgt. Die Kreise 516, 518, 519, 52, 54 und 60 bilden eine geeignete Alternative zum "WurEl-aus-der-Summe-der-Quadrate" -kreis früherer Art.
Die Erzeugung der 2 1/2 Hz Schwebungsfrequenz zur Detektion durch die Kreise 54 und 60 erfordert, daß die Arbeitsfrequenz des Zerhackers 52 um die erforderliche Schwebungsfrequenz von der Frequenz des Signals abweicht, welches über den Verstärker 519 geht. Statt die Shalter 516 und 518 mit einem 175 Hz-Signal und die Schalter 521 mit einem 173 Hz-Signal zu beaufschlagen, können die SÖialter 516 und 518 mit 173 Hz in Phasenquadratur (gestrichelte Linien in Fig. 11) und die Schalter mit 175 Hz (lang gestrichelt in Fig. 11) bedient werden. In allen Fällen müssen die Schalter 513 und 517 mit Signalen in Phasenquadratur bedient werden.
Die Wirkungsweisen der Schaltereinrichtungen 516, 518 und 521 können in einer einzigen Sfcife 53 vereint werden (Fig.12). Diese Stufe 53 besteht aus zwei parallelen Signalwegen 530 und 531, welche gleich aufgebaut sind, so daß nur der Teil 530 beschrieben wird. Das Eingangssignal des Bandfilters 50 geht über einen Eingangswiderstand 532 an eine MOS-Schaltereinrichtung 5 33, die ihrerseits mit einem aktiven Tiefpaßfilter 2. Ordnung 534 verbunden ist; diese drei Söialtungsteile entsprechen den Schaltungsteilen 512 bis 514 der Fig. 11. Das Gleichspannungs- Ausgangssignal des Filters 534 wird über einen Wi derstand 535 an eine MOS-Schaltereinrichtung 536 angelegt, und über einen Inverter 537 an eine dritte MOS-Schaltereinrichtung 538. Der Ausgang von den Einrichtungen 536 und 538 und ihre Gegenstücke jjn Signalweg 531 werden summiert und an das Tiefpaßfilter 54 geleitet, wo ein 2 1/2 Hz-Signal abgetrennt und an den Detektor 60 geliefert wird.
Die Schaltereinrichtung 533 und ihr Gegenstück im Signalweg 531 werden durch 175 Hz-S- und C-Signale in Quadratürphase vom Teiler 59 betätigt, wie die Teile 513 und 517 gemäss Fig.11. Das 175 Hz-S-Signal geht mit einem 173 Hz-Signal vom Teiler 58 an einen EXCL-ODER-Kreis 539. Dessen Ausgang steuert die Schal-
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tereinrichtung 538 direkt und die Schaltereinrichtung 536 über einen Inverter 54O. Die entsprechenden Schaltereinrichtungen im Weg 531 sind mit einem anderen EXCL-ODER-Kreis 545 und einen Inverter 546 verbunden und arbeiten in ähnlicher Weise mit 175 bzw. 173 Hz-Signalen.
Die EXCL-ODER-Kreise 539 und 545 ergeben eine Art Multiplikation der 173 Hz- und 175 Hz-Signale S und C von den Teilern 58 und 59. Wenn also beide an die Tore 539 angelegten Signale gleichsinnig sind (d.i. "-1" oder "+1") erzeugt der Kreis 539 einen niedrigen logischen Ausgang, der im Inverter 540 invertiert, die Schaltereinrichtung 536 schließt, welche vom Tiefpaßfilter in jedem Weg 530, 531 das nichtinvertierte Gleichspannungssignal erhält. Wenn das 173 Hz-Signal und das 175 Hz-Signal entgegensinnig sind, ergibt der Kreis 539 einen hohen logischen Ausgang, der die Schaltereinrichtung 538 schließt. Somit bilden der EXCL-ODER-Kreis 539, der Inverter 540 und die Schaltereinrichtungen 536 und 538 die Multiplikation der Signale vom Tiefpaßfilter mit sowohl 173 als auch 175 Hz. Der EXCL-ODER-Kreis 545 und der Inverter 546 bewirken denselben Vorgang im Signalweg 531.
Die zusätzlichen Bandfilter 52, 53 sind für die Wirkungsweise des Relais gemäß Fig. 2 nicht unbedingt notwendig. Diese Filter sind jedoch dennoch vorteilhaft; ζ-Β. die zusätzliche Korrelationsfilterung gemäss Fig. 11 und 12 erlaubt Veränderungen im Frequenzbereich der Filter 5O bis 54 (durch Veränderung der Frequenzen der Korrelationssignale, welche die Schalter 513, 517 oder 533 betätigen, und durch Veränderung der Schwebungsfrequenz und des Durchgangsbandes des Filters 54),wodurch die Stärke des 173 Hz-Signals ausgeschaltet wird. Daher können die Vorteile der Korrelationsfilterung ohne schwierige Einstellungen der Detektionsschaltung gewonnen werden.
In manchen Fällen kann es notwendig sein, mehr als zwei Relaiseinheiten 42 in einem Wellenrelais vorzusehen, wodurch die Schaltung genäss Fig. 8 ohne übergroßen Leistungsbedarf nicht mehr verwendet werden kann. Eine Schaltung für drei Relaiseinheiten ist in der Fig. 13 gezeigt.
Die Zeitimpulse 20, 21 von bistabilen Kreis 703 gehen über die Leitung 92 an Zähler 751 und 752. Der eine Zähler 751
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erhält die Impulse 20, 21 (TB in Fiy. 13) uiid Taktiiapulse unmittelbar, während der Zähler 752 die Impulse 2O und 21 über einen Inverter 753 (TB, Fig. 13) erhält; die Impulse 20 und 21 gehen an die Rückstelleingänge der Zähler. Der Zähler 752 empfängt außerdem 50 Hz-Taktimpulse an seinem Takteingang über einen UND-Kreis 754, der von einem Inverter 755 offen gehalten wird,, bis der Zähler bis 8 gezählt hat. An der Vorderflanke der Zejtimpulse 20, 21 wird der Zähler 752 zurückgestellt und zählt dann 8 aufeinanderfolgende 5O Hz-Taktimpulse. Bei den Hinterflanken der Zeitimpulse 20, 21 wird die Zählung im Zähler 751 jeweils um eins erhöht.
Der Ausgang des Zählers 752 ist mit einem Dekoder 756 verbunden, der jeden von sieben Ausgängen 0Ol bis 111 erregt, wenn der Zähler von eins bis sieben zählt. Die Ausgänge sind je mit einer Reihe einer Diodenmatrix 757 verbunden, welche inbinä-_ _ rer Form die Nummern (1 - 40) der Zeitschlitze speichert, auf welche das Relais voreingestellt ist. Im besonderen speichert die Reihe 001 die Nummern der Zeitschlitze für die Vorwahl des Relais; die Reihe 010 speichert die Nummern der Zeitschlitze für die Schließbefehle der Kontakte der ersten Relaiseinheit und die Reihe 011 speichert die Befehle für das öffnen des Kontaktes; die Reihen 100 bis 111 speichern die Nummern der Zeitschlitze für die Schließ- u. Öffnungsbefehle der zweiten und dritten Relaiseinheiten. Die gespeicherte Nummer ist in jeder Reihe durch den Zustand von sechs Dioden bestimmt,welche die Reihen mit je einer von sechs Ausgangsleitungen (Spalten) verbinden. Eine leitende Diode stellt daher eine logische "1" und eine nichtleitende Diode stellt eine logische "0" dar.Das Einschreiben der Nummern erfolgt in bekannter Weise durch Markierung der entsprechenden Gitterpunkte der Matrix mit Impulsen. Die sechs Ausgangsleitungen der Diodenmatrix 757 sind mit
einem Vergleicher 758 zum Vergleich mit der Zählung im Zähler 751 verbunden. Der Ausgang des Vergleichers 758 ist an einen UND-Kreis 759 angelegt, der auch ein Signal von einer mit dem Zeitkreis 706 verbundenen Leitung 7O7 erhält (Fig.7) und während jedes Startimpulses 20 den Ausgang vom Vergleicher 758 blockiert. Der Ausgang des Kreises 759 ist mit einem weiteren UND-Kreis 760 verbunden, der bei jeder positiven Halbwelle eines 50 Hz-Taktimpulses geöffnet wird und sichert, daß der Zähler 752 (der die negative Halbwelle zählt) ruht, ehe ein Ausgang vom Vergleicher 758 besteht.
Der Ausgang des UND-Kreises 760 ist mit einem Eingang von je sechs UND-Kreisen 761a - 761f verbunden, deren andere Eingänge mit je einem der Ausgänge 010 bis 111 des Dekoders 756 verbunden sind. Die Ausgänge der Kreise 761a bis 761f sind mit Stelleingängen von sechs bistabilen Kreisen 762a bis 762f verbunden, deren Q-Ausgänge sechs UND-Kreise 763a bis 763f betätigen. Die Kreise 763a bis 763f treiben die Relaiseinhoiten 42. Die Kreise 763a und 763b sind mit Klemmen 429a und 429b über ODER-Kreise 764a und 764b verbunden. Die Kreise 763c und 763d sind direkt mit Klemmen 429c und 429d, und die Kreise 763e und 763f sind mit den Klemmen 429e und 429f einer dritten Relaiseinheit 42 verbunden, die auch gemäß Fig. 4 ausgebildet ist.
Die UND-Kreise 763a und. 763b empfangen Signale vom Q-Ausgang des bistabilen Kreises 765. Alle sechs UND-Kreise 763 empfangen auch ein Signal von einem UND-Kreis 766, der Impulse 24 auf der Leitung 97 vom bistabilen Kreis 724 bei Voreinstellung durchschaltet.
Unmittelbar nach der Vorderflanke jedes Zeitimpulses 20,21 zählt der Zähler 752 von O bis 7 und bewirkt daher eine Erregung je einer Leitung des Dekoders 756 zur Abtastung der Reihen der Diodenmatrix 757. Jede der in der Matrix 757 gespeicherten Zahlen ist an deren Ausgängen zum Vergleich mit der laufenden Zählung im Zähler 751 dargeboten. Wenn der Zähler 752 mit 50 Hz getaktet wird, erfolgt die Abtastung der Matrix binnen 160msek am Beginn jedes 1860 msek-Zeitimpulses 21.
Wenn die Zahl im Zähler 751 mit einer gespeicherten Zahl übereinstimmt, gibt der Vergleicher 758 einen Ausgang ab. Beispielsweise sei eine in der fünften Reihe gespeicherte Zahl 100010 (=34). Beim Start des 34. Zeitimpulses 20 liefert der Vergleicher 7 58 ein Ausgangssignal, welches über die UND-Kreise 7 59 und 7 60 zu den UND-Kreisen 761 geht, von denen nur der Kro.is 761d offen ist. Demnach wird der bistabile Kreis 762d gesetzt, während des 34. Zeitschlitzes in jedem vom Relais aufgenommenen Wellensignalzuges.
Das Setzen des bistabilen Kreises 762d öffnet den UND-Kreis 763d, so daß ein Inpuls 24 über den UND-Kreis 766 während des 34. Zeitimpulses 20 im Spannungsnetz durchlaufen kann. Die
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Klemme 429d wird erregt undpffnet die Kontakte der zweiten Relaiseinheit 42. Bei Beginn des folgenden Zeitimpulses 42 wird der bistabile Kreis 762d wieder rückgestellt.
Zur Vorbereitung einer Vorwahl ist der Ausgang des UND-Kreises 760 mit einem UND-Kreis 767 verbunden, dessen zweiter Eingang von der Leitung 001 des Dekoders 756 erregt wird. Der Ausgang des Kreises 767 ist mit dem Setzeingang eines bistabilen Kreises 786 verbunden, dessen Q-Ausgang mit einem weiteren ÜND-Kreis 769 verbunden ist. Der Kreis 769 ist auch mit der Leitung 97 für den Empfang von Impulsen 42 verbunden, und e:s kann diese über einen ODER-Kreis 770 an den Eingang eines bistabilen Kreises 770 angelegt werden, dessen Q-Ausgang mit dem Eingang des UIiD-Kreises 766 verbunden ist.
In der Schaltag gemäß Fig. 13 speichert die erste Reihe der Matrix 757 die binäre Zahl 000100 (=4). Wenn die Dekoderleitung 001 während des 4. Zeitimpulses 20 erregt ist, und der UND-Kreis 767 Eingangssxgnale seitens der Leitung 001 und vom Vergleicher 758 erhält, wird der bistabile Kreis 768 gesetzt und öffnet den Kreis 769. Wenn ein Impuls 24 während des vierten Zeitimpulses auftritt, öffnet der Impuls 24 über den UND-Kreis 769 und den ODER-Kreis 770 den UND-Kreis 766 für den Durchgang weiterer Impulse 24 für die Betätigung der Relaiseinheiten, wie schon beschrieben.
Wenn keine Vorwahl gefordert ist, speichert die erste Reihe die Zahl 000000. Diese wird während der Erregung der Leitung 001 des Dekoders 756 durch einen NOR-Kreis 772 festgestellt, der mit allen sechs Ausgangsleitungen der Matrix 757 verbunden ist. Der Ausgang des NOR-Kreises 772 ist mit einem UND-Kreis 773 verbunden, der auch aus der Leitung 0Ol Taktimpulse mit 50 Hz erhält. Wenn der Vorwahlkode gleich OOOOOO ist, befindet sich der Ausgang des NOR-Kr»ises 772 auf logisch hoch, so daß er während der Erregung der Leitung 001 den UND-Kreis 773 öffnet und den bistabilen Kreis 771 über den ODER-Kreis und den UND-Kreis 766 setzt.
Es ist auch möglich, die erste Relaiseinheit 42 in einer anderen Weise zu steuern als die beiden anderen. Zu diesem Zweck ist ein NAND-Kreis 774 mit den wichtigsten Ausgängen der Matrix 757 verbunden. Wenn diese Ausgänge die Digits 11 tragen (die normalerweise beim Zählen in 751 zwischen 0 und 40 nicht vorkommen) , ergibt der NA?ID-Kreis 774 einen- niedri-
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gen logischen Ausgang. Dies hat drei Wirkungen: der UND-Kreis 766 wird gesperrt und verhindert, daß Impulse 42 über diesen Kreis die Relaiseinheiten erreichen; über den Inverter 775 wird ein ÜND-Kreis 776 geöffnec und setzt den bistabilen Kreis 765 und schließt die UND-Kreise 763a und 763b, die mit der ersten Relaiseinheit verbunden sind; schließlich schließen die beiden UND-Kreise 777 und 778, die die wichtigsten Ausgänge der Matrix mit dem Vergleicher 758 verbinden. Der UND-Kreis 776 erhält ein Signal vom Vergleicher 752 und sein Ausgang ist mit dem Setzeingang eines bistabilen Kreises 779 verbunden, dessen Q-Ausgang mit einem bistabilen Kreis vom D-Typ 780 und einem UND-Kreis 781 verbunden ist. Der Q-Ausgang des Kreises 780 ist über einen zweiten bistabilen Kreis vom D-Typ 782 an einen weiteren UND-Kreis 783 angeschlossen. Der UND-Kreis 781 ist über den ODER-Kreis 764a mit der Klemme 429a, und der UND-Kreis 783^u6er den ODER-Kreis 764b mit der Klemme 429b verbunden und beide UND-Kreise 781 und 783 empfangen von der Leitung 97 Impulse 42.
Wenn also die wichtigsten von der Matrix gelieferten Bits 11 sind, erhält der Vergleicher 758 die Bits 00. Wenn die anderen vier Bits der Zahl im Zähler 751 (die zwischen 1 und 5 liegen muß)/, liefert der Vergleicher ein Ausgangssignal zum Setzen des bistabilen Kreises 779 über die Kreise 759 und 776. Der UND-Kreis 781 wird daher geöffnet, so daß einlangende Steuerimpulse 24 die Klemme 429a erregen und die Kontakte der ersten Relaiseinheit schließen. Am Ende des beigegebenen Zeitimpulses 20 v/ird der Kreis 780 gesperrt und setzt den Kreis und öffnet den Kreis 783 am Beginn des folgenden Zeitimpulses 20. Jeder während dieses Zeitimpulses 20 auftretende Steuerimpuls 24 erregt die Klemme 429b zum Öffnen der Kontakte der ersten Relaiseinheit 42. Auf diese Weise ist die Kodierung für Schließ- und Öffnungsbefehle für die erste Relaiseinheit (in aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen) durch einen einzigen Kode in der Matrix 757 herbeigeführt.
Die Betätigung der zweiten und dritten Relaiseinheit mit Vorwahl kann auf die vorstehend beschriebene Weise erfolgen, wenn die erste Einheit bereits auf diese Weise betätigt wurde.
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282U16
Wenn jedoch nur eine Einheit erforderlich ist, Kann die Diodenmatrix 757 ausgelassen werden und der gewünschte Kode für die Kontaktschließung der Relais kann dauernd an den Eingängen des Vergleichers 758 angelegt bleiben. In diesem Falle sind die bedeutendsten Digiteingänge, die zu belegen sind: 11. Der Kode für das öffnen der Relaiskontakte ergibt sich automatisch, wie schon beschrieben.
Wenn die Diodenmatrix von der übrigen Schaltung r die zweckmässig von integrierter Bauweise ist, getrennt aufgebaut wird, ist es möglich, die Kodierung durch Austausch voreingestellter Matrices auf einfachste Weise zu wechseln.
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Claims (1)

  1. £821416
    Patentansprüche :
    1.1 Ferngesteuertes Relais zur Auslösung von einer Schalterwirkung auf Grund eines Steuersignals in Form einer Wechselspannung vorgegebener Frequenz, welches der Wechselspannung eines elektrischen Energieverteilungsnetzes überlagert ist, gekennzeichnet durch einen Eingangskreis (40, 50) zum Empfang der Netzspannung und zur Erzeugung eines davon abgeleiteten Signals; Einrichtungen (56, 58) zum Erzeugen eines in der Frequenz vom Signal der vorgegebenen Frequenz abweichenden zweiten Signals, welche Frequenz so bemessen ist,daß die Frequenzdifferenz geringer als die beiden Frequenzen und die Netzfrequenz ist; Einrichtungen (52; 51, 52; 53) zur Aufnahme und zum Mischen des zweiten Frequenzsignals und des vom Eingangskreis (40, 50) gelieferten Signals, wobei ein Ausgangssignal mit einer Komponente der Differenzfrequenz geliefert wird, wenn ein Steuersignal im Netz vorhanden ist; Filtereinrichtungen (54), die an den Ausgang der Mischeinrichtungen (52; 51, 52; 53) angeschlossen sind und das Differenzsignal durchlassen bzw. höhere Frequenzen dämpfen; mit den Filtereinrichtungen (54)verbundene Einrichtungen (60, 62, 71, 72, 80, 82, 84, 86, 88, 42) zur Detektion der Anwesenheit der erwähnten Komponente und zur Herbeiführung einer davon abhängigen Schalterwirkung.
    2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Filtereinrichtungen (54) ein alle Frequenzen, einschließlich der ersten, zweiten und der Netzfrequenz, die über der Differenzfrequenz liegen, blockierendes Tiefpaßfilter enthalten.
    3. Relais nach Anspruch 2, dadeurch gekennzeichnet,daß die Filtereinrichtungen (54) ein aktives Filter (54) dritter Ordnung enthalten.
    4. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet,daß der Eingangskreis (40, 50) ein Bandfilter
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    I 2321416
    (5OD zur Dämpfung der Netzfrequenz und wenigstens einer ungeraden Harmonischen bezüglich der vorgegebenen Frequenz enthält.
    5. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung (52) einen Multiplizierkreis, angeschlossen an den Eingangskreis (40, 50) und die Filtereinrichtungen (54), aufweist, zur Afnahme und Multiplikation des Signals mit der zweiten Frequenz und dem vom Eingangskreis gelieferten Signal.
    6. Relais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,daß der Multiplizierkreis eine Schalteranordnung (521) enthält, welche den Eingangskreis (40, 50) und die Filtereinrichtungen (54) miteinander verbindet und auf das Signal mit der zweiten Frequenz anspricht und einmal während dessen Zyklus öffnet und schließt.
    7. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet,da3 die Mischeinrichtungen (51, 52, 53) eine auf die erste vorgegebene Frequenz abgestimmte Filtereinrichtung (51, 53) aufweist.
    8. Relais nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung (51; 52) ein abgestimmtes Filter (51)enthält.
    9.Relais nach Anspruch 7 und einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Einrichtungen (59) zur Erzeugung erster und zweiter Korrelationssignale mit der ersten Frequenz und in Quadratur zueinander, erste und zweite Multipliziereinrichtungen (513, 517; 533), die in an sich bekannter Weise das vom Eingangskreis (40, 50) gelieferte Signal und die beiden Korrelationssignale multiplizieren und welche in der Mischeinrichtung (51, 52; 53) aufgenommen sind, ferner durch erste und zweite Tiefpaßfilter (514; 534), welche in an sich bekannter Weise die Ausgänge der beiden Multipliziereinrichtungen (513, 517; 533) aufnehmen, eine dritte Multipliziereinrichtung (516, 51Ö, 521; 536 - 540, 545, 546) zur Aufnahme und Multiplizierung der Signale des ersten und zweiten Tiefpaßfilters (514, 534) mit einem ersten und einem zweiten Faktor, welche vom ersten bzw. zweiten Frequenzsignal abhängen und in der gleichen Phasenlage wie die beiden Korrelationssignale liegen.
    10. Relais nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiuen Multipliziereinrichtungen (513, 517; 533)' zwei
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    3 >582Η1δ
    Schalteranordnungen (513, 517; 533) aufweisen, welche den Eingangskreis (40, 50) und die beiden Tiefpaßfilter (514, 534) jeweils miteinander verbinden und die auf das erste bzw. zweite Korrelationssignal ansprechen und je Zyklus derselben öffnen und schließen.
    -11. Relais nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Multipliziereinrichtung (516, 518, 521) die Ausgänge der beiden Tiefpaßfilter (514) je mit einem Signal ausgewählter Frequenz und in der gleichen Phasenlage wie die beiden Korrelationssignale, und außerdem die Produkte davon mit einem Signal mit der jeweils anderen der beiden Frequenzen multipliziert.
    12. Relais nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,daß die dritte Multipliziereinrichtung (516, 518, 521) die Ausgänge der beiden Tiefpaßfilter (514) jeweils mit einem der beiden Korrelationssignale und die Summe der Prddukte mit dem zweiten Frequenzsignal multipliziert.
    13. Relais nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Multipliziereinrichtung drei Schalteranordnungen aufieist, von denen erste und zweite Schalter (516, 518) das erste und das zweite Tiefpaßfilter (514) je mit dem dritten Schalter (521) verbinden, welcher seinerseits mit den Filtereinrichtungen (54) verbunden ist, wobei die Schalter der dritten Schalteranordnung (516, 518, 521) auf das erste und das zweite Korrelationssignal und das zweite Frequenzsignal jeweils ansprechen und während eines Zyklus dieser Signale einmal öffnen und einmal schließen.
    14. Relais nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Multipliziereinrichtung (536 -540, 545, 546) die Ausgänge des ersten und zweiten Tiefpaßfilters (534) mit durch die algebraische Multiplikation des zweiten Frequenzsignals mit den jeweils dem ersten bzw. dem zweiten Korrelationssignal gewonnenen Signalen multipliziert.
    15. Relais nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,daß die dritte Multipliziereinrichtung vier Schalteranordnungen (5£) und zwei LXCL-ODER-Schaltungen aufweist, wobei eine erste und eine zweite der Schalteranordnungen (538) das erste bzw. zweite Tiefpaßfilter (534) je über Inverterschaltung^ (537)
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    er und eine
    an die Filtereinrichtungen (54) und eine dritte vierte Schalteranordnung (536)das zweite und dritte Tiefpaßfilter (534) je unmittelbar mit den Filtereinrichtungen (54) verbinde, eine erste EXCL-ODER-Schaltung (539) auf das erste Korrelationssijnal und die zweite EXCL-ODER-Schaltung (545) auf -das zweite Korrelationssignal anspricht, und die erste und dritte Schalteranordnung (538) jeweils auf das Ausgangssignal der ersten EXCL-ODER-Schaltung (539) bzw. auf seine Inversion, und die zweite und die vierte Schalteranordnung (536) auf das Ausgangssignal der zweiten EXCL-ODER-Schaltung bzw. auf seine Inversion ansprechen.
    16. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite vorgegebene Frequenz nMriger als die erste ist.
    17. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtungen (60, 62) jedes über einer vorgegebenen Schwelle (V„+r V„-) liegende und die Filtereinrichtungen (54) durc-hlaufende Signal feststellt, um die einem vorhandenen Steuersignal entsprechende Komponente festzustellen, wenn die Amplitude des Differenzfrequenzsignals die Schwelle während eines vorgegebenen Zeit raumes überschreitet.
    18. Relais nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,daß die Detektoreinrichtungen (60, 62) die augenblickliche Ampli tude des Differenzfrequenzsignals mit zwei Bezugswerten (VR+ V-) vergleicht, welche bezüglich des Signalmittelwertes positiv und negativ liegen und somit das Vorhandensein der erwähnten Komponente innerhalb eines bestimmten Zeitraumes feststellt, wobei die augenblickliche Amplitude wenigstens gleich einem der Bezugswerte ist.
    19. Relais nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,daß die erwähnte Komponente nur dann als anwesend festgestellt wird, wenn die augenblickliche Amplitude wenigstens gleich einem der Bezugssignale wird, nachdem oder bevor es dem anderen Bezugssignal gleich war.
    20. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet,daß die Differenzfrequenz höchstens gleich 20 Kz ist.
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    s 2521416
    21. Relais nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,daß die Differenzfrequenz wenigstens angenähert 2 1/2 Hz beträgt.
    22. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, daß eine Diodenmatrix (757) zur Speicherung von ein Steuersignal in vorbestimmter Weise kennzeichnenden Daten vorgesehen ist, wobei in Abhängigkeit von dem Steuersignal die Schaltervorgänge ausgeführt werden, und daß auf die Detektoreinrichtungen (60, 62, 70, 72) ansprechende Schaltungsteile (751, 758) und die Diodenmatrix (757) dazu dienen, das Steuersignal zu detektieren und die Schaltervorgänge darauf abzustimmen.
    23. Filter zur Feststellung einer vorgegebenen Frequenz in einem Eingangssignal gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein an sich bekanntes, lineares und auf die erste Frequenz abgestimmtes Filter (51) für die Aufnahme des Eingangssignals; Generatoreinrichtungen (56, 58) zur Erzeugung eines zveiten Signals mit einer vorgegebenen Frequenz, die so bestimmt ist, daß die Differenz zwischen ihr und der ersten Frequenz kleiner als beide Frequenzen ist; Mischeinrichtungen (52) für das"zweite Frequenzsignal und das Ausgangssignal des Filters (51), welche gegebenenfalls ein Ausgangssignal mit einerKomponente mit der Differenzfrequenz liefert; Filtereinrichtungen (54), die auf die Differenzfrequenz im Ausgang der Mischeinrichtung (52) abgestimmt ist und höhere Frequenzen blockieren und an die Filtereiny/rchtungen (54) angeschlossene Detektionseinrichtunjen für die Anwesenheit einer Differenzfrequenzkomponente.
    24. Filterzur Feststellung eines Signals mit einer ersten vorgegebenen Frequenz in einen Eingangssignal, mit Generatoreinrichtungen zur Erzeugung eines ersten und eines zweiten Korrelationssignals gleicher Frequenz und in Phasenquadratur zueinander; erste und zweite Mischeinrichtungen zum Mischen des Eingangssignals mit den beiden Korrelationssignalen, erste und zweite Tiefpaßfilter, die je an einem der Ausgänge der Mischeinrichtungen angeschlossen sind, gemäß einem der Ansprüche 1 - 23, gekennzeichnet durch Generatoreinrichtunqen
    - 42 -
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    /87IAI
    (56 ; 58) für eine von der ersten abweichende zweitli Frequenz solchen Wertes, dass die Differenzfrequenz gegenüber der ersten und der zweiten Frequenz weniger als beide Frequenzwerte beträgt, Mischeinrichtungen (516, 518, 521; 536 540, 545, 546) zum Mischen der Ausgänge der beiden Tiefpaßfilter (514, 534) mit einem ersten bzw. zweiten Multipliziersignal, welche abhängig vom ersten bzw. zweiten Frequenzsignal sind, aber in Phase mit den Korrelationssignalen liegen, zur Bildung eines Ausgangssignals mit einer Frequenzkomponente des Differenzfrequenzsignals, Filtereinrichtungen (54) für diese Komponente mit der Differenzfrequenz und zur Blockierung höherer Frequenzen, und Detektoreinrichtungen (60, 62) zur Detektion einer Differenzfrequenzkomponente im Ausgang der Filtereinrichtungen (54).
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DE19782821416 1977-05-16 1978-05-16 Ferngesteuertes relais und zugehoeriges filter Withdrawn DE2821416A1 (de)

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