Träger strom-Signalüber tragungseinriehtung. Bei den bekannten Trägerstrom-Signal- übertragungseinricUtungen ist auf der Sende seite die Erzeugung der Trägerfrequenz mittelst eines Röhren- oder Maschinensenders erforderlich. Die Unterhaltung und Über wachung ist besonders bei Röhrensendern, bei denen häufig verschiedene Gleichstrom- batterien erforderlich sind, mit grossen Un kosten verbunden. Die Maschinensender sind zwar in bezug auf Betriebssicherheit und Wartung günstiger als Röhrensender, was besonders bei weniger überwachten Anlagen sehr vorteilhaft ist.
Es wird aber allgemein als Nachteil empfunden, dass zwecks Be triebsbereitschaft der Anlage die Maschine dauernd eingeschaltet sein muss, auch wenn während einer längeren Zeit keine Signal- übertragung stattfindet. Weiterhin sind die oft erheblichen Raumgeräusche, welche durch die Maschine erzeugt werden, sehr störend.
Die Einrichtung gemäss der Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, dass als Trägerfrequenzen die durch Frequenzverviel- fachurig mittelst ruhender Frequenzwandler aus einem niederfrequenten Wechselstrom gewonnenen Vielfachen benutzt werden. Derartige Frequenzwandler lassen sich bei der erforderlichen, geringen Leistung sehr klein ausführen und auf geringem Raum unterbringen. Der Wechselstrom kann einem gewöhnlichen Kraftnetz entnommen werden.
Die Betriebssicherheit einer gemäss der Er findung ausgeführten Einrichtung ist sehr gross, die Herstellungskosten gering. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei dauernder Betriebsbereitschaft der Anlage keine Bewegung von Masseteilen stattfindet und keine störenden Geräusche verursacht werden.
Die Periodenzahl der üblichen Licht- und Kraftnetze liegt zwischen 50 und 60 Hertz. Führt man, einen Wechselstrom einer Gleich richteranordnung zu, in welcher beide Halb wellen gleichgerichtet werden, so entsteht am Ausgang des Gleichrichters ein pulsie render Strom, welcher eine Gleichstrom- und eine Wechselstromkomponente von der dop pelten Frequenz enthält.
Leitet man diesen Strom über einen Übertraber oder über einen auf die doppelte Frequenz des Stromes ab gestimmten Schwingungskreis bezw. Filter, so steht an den Ausgangsklemmen der An ordnung ein Wechselstrom von der doppel ten Frequenz zur Verfügung. Die zur Träger strom-Signalübertragung erforderliche Mo dulation kann zwischen dem Gleichrichter ausgang und dem Siebkreis erfolgen.
Die Funktion des letzteren kann gleichzeitig der zur Begrenzung des bei der Modulation entstehenden Frequenzbandes erforderliche Sendefilter mit übernehmen. Mit Hilfe einer derartigen Einrichtung erhält man also beim Anachluss derselben an ein Licht- oder Kraft netz einen Trägerstrom von 100 bezw. 120 Hertz, welcher sich zur Ausnutzung des Frequenzbereiches unterhalb des für die Sprache reservierten Übertragungsbereiches von 300 bis 2400 Hertz einer Fernkabelader für Telegraphiezwecke eignet.
In der Zeichnung sind einige Schal tungen von Trägerstrom-Signalübertragungs- einrichtungen gemäss der Erfindung beispiels weise veranschaulicht.
Bei der Schaltung gemäss Abb. 1 wird zur Gewinnung .eines Trägerstromies von der doppelten Frequenz des Netzstromes aus einem Einphasennetz der Netzstrom unmit- telba:r oder über einen Übertrager U einer Gleichrichteranordnung G in Vollwegschal- tung zugeführt, deren Ausgangspunkte über den Modulationskreis M mit dem an der Leitung liegenden Sendefilter F verbunden sind.
Der Sendefilter F ist für die Träger frequenz und für die zur Übertragung er ford-erlichen S'eitenbandfrequenzen durch lässig.
Bei der Schaltung nach Abb. 2 ist. für den gleichen Zweck das Einphasennetz mit der Primärwicklung eines Übertragers U verbunden, dessen Sekundärwicklung über zwei möglichst gleiche, entgegengesetzt ge schaltete Gleichrichterelemente G1, G2 ge- schlossen ist.
Gleichzeitig ist der so entstan dene Mittelpunkt der beiden Gleichrichter- elemente, sowie der elektrische Mittelpunkt der Sekundärwicklung mit dem Modulations- kreis M verbunden, der wiederum mit dem Sendefilter in Verbindung steht.
Die Einrichtungen nach Abb. 3 und 4 dienen zur Gewinnung eines Trägerstromes von der .doppelten Frequenz des Netzstromes aus einem Zweiphasennetz. Dabei ist ent weder nach Ab.
3 jede Phase über einen Übertrager U einer Gleichrichteranordnung G in Vollwegschaltung zugeführt, deren Ausgänge mit ungleichen Polen gleichzeitig mit dem Modulationskreis verbunden sind, oder es ist nach Abb. 4 jede Phase mit der Primärwicklung je eines Übertragers verbunden, deren Sekundärwicklungen im elektrischen Mittelpunkt untereinander ver bunden sind, und jede Wicklung ist über zwei entgegengescha-ltete Gleichrichterele- mente elektrisch geschlossen.
An den so ent standenen Mittelpunkten der zwei Gleich richterpaare ist dann der Modulationskreis angeschlossen, der wiederum mit dem Sende filter in Verbindung steht.
Die Einrichtung nach Abb. 5 dient zur Gewinnung eines Trägerstromes von der dop pelten Frequenz des Netzstromes aus einem Dreiphasennetz, wobei der Dreiphasenstrom mittelst der Scottsehen Schaltung in einen Zweiphasenstrom umgewandelt wird und die Sekundärwicklungen beider Übertrager U der Scottschen Schaltung im elektrischen Mittelpunkt untereinander verbunden sind und jede Wicklung über zwei entgegen geschaltete Gleichrichterelemente elektrisch geschlossen ist.
An den so entstandenen Mittelpunkten der zwei Gleichrichterpaare ist dann der Modula.tionskreis angeschlossen, der wiederum mit dem Sendefilter in Ver bindung steht.
Zur Fernhaltung der Gleichstromkompo nente von den Elementen des Modulations- kreises M kann bei den Einrichtungen nach Abb. 1 bis 3 zwischen dem Ausgang der Gleichriehteranordnung und dem Modulations- ireis M ein Transformator T eingeschaltet werden. Verbindet man ausserdem den elek- \..rischen Mittelpunkt der Primärwicklung 3ieses Transformators über einen Verbrau -her mit dem elektrischen Mittelpunkt der Sekundärwicklungen der Netzübertrager
nach Abb. 4 bezw. der ScoHschen Schal tung nach Abb. 5, so kann der hier fliessende Gleichstrom an den Klemmen K abgenommen und beispielsweise zur Betätigung vom Re lais, zum Aufladen von Akkumulatoren- batterien usw. gleichzeitig ausgenutzt wer den. Als Gleichrichterelemente werden mit Vorteil Plattengleichrichter in geeigneter Kombination verwendet.
Zur Gewinnung eines Trägerstromes von der 3-, 9-, 15-, 21- usw.- fachen Frequenz des Netzstromes aus ,einem Mehrphasenuetz wendet man mit Vorteil Frequenzwandler an, die direkt vom Kraftnetz, zum Beispiel einem Drehstromnetz, gespeist werden. Die Schal tung und Wirkungsweise dieser Frequenz wandler ist die folgende: Mit dem Drehstromnetz werden drei in Stern geschaltete Eisendrosseln D verbunden, deren Eisenkern und Wicklung so bemessen sind, dass eine erhebliche Sättigung des Eisens eintritt.
Bei sinusförmiger Phasen spannung an den Klemmen jeder Drossel würde der verzerrte Strom sämtliche Ober wellen mit nach oben abnehmender Ampli tude enthalten. Da nun aber in einem Mehr- phasennetz in Sternschaltung Ströme der jenigen Frequenzen, deren Ordnungszahl gleich der Phasenzahl oder gleich einem un geraden Vielfachen der Phasenzahl ist, nicht fliessen können, da sie sich im Gegensatz zu allen andern Strömen nicht zu Null addie ren, wird die Phasenspannung auch verzerrt.
Zwischen den Sternpunkten des Netzes und der Drosselanordnung (Abb. 6) besteht so mit eine Spannung, deren Frequenz das 3-, 9-, 15-, 2:1- usw.- fache der Frequenz des Mehrpha.sennetzes ist. Alle übrigen Viel fachen der Netzfrequenz treten .in diesem Kreise nicht auf. Von diesen Klemmen kön nen somit die Frequenzen der 3-, 9-, 15-, 21- usw.- fachen Schwingungszahl der Netz frequenz über Siebkreise verschiedenen Mo- dulationskreisen und somit verschiedenen Übertragungskanälen zugeführt werden.
Bei Schliessung dieses Kreises wird dann die Phasenspannung sinusförmig. Ist. das Netz im Polygon geschaltet, so kann man den Netznullpunkt künstlich herstellen; auch kann man jede Drossel mit einer zweiten Wicklung versehen und diese ebenfalls im offenen Polygon (Abb. 7) schalten. Man entnimmt. dann an der offenen Stelle die ses Polygons die 3-, 9-, 15-, 21- usw.- fache Frequenz der Netzfrequenz für obige Zwecke. Die Ströme aller übrigen Frequen zen addieren sich in diesem Falle eben falls zu Null.
Es ist also möglich, an Stelle eines Trä gerstromes von 1010 Hertz in dem eingangs erwähnten Beispiel einen Trägerstrom von defr Frequenz von 150 Hertz aus dem Dreh strom zu entnehmen. Die Ausgangsklemmen des Wandlers werden in diesem Falle über den Modulationskreis mit dem an der Lei tung liegenden Sendefilter verbunden, der gleichzeitig zur Abdrosselung der nicht- erwünsohten Haxmonischen dient.
Schaltet man zwischen den Ausgang des Wandlers und den Modulationskreis noch eine Gleich richteranordnung (Abb. 8), wie sie oben er wähnt ist, so erhält man die 6-, 18-, 30-. 42- usw.- fache Frequenz der Netzfrequenz. Durch Zwischenschaltung einfacher Resa, nanzglieder lassen sich die verschiedenen Frequenzen voneinander trennen; sie können je nach Bedarf verschiedenen Übertragungs kanälen zugeführt werden.
An Stelle der verschiedenen Drosseln für sämtliche Phasen kann auch eine viel- phasige, eisengeschlossene Drossel verwendet werden.
Carrier current signal transmission transmission unit. In the known carrier current signal transmission devices, the generation of the carrier frequency by means of a tube or machine transmitter is necessary on the transmitting side. Maintenance and monitoring is associated with great expense, especially with tube transmitters, which often require different DC batteries. The machine transmitters are cheaper than tube transmitters in terms of operational safety and maintenance, which is particularly advantageous in less monitored systems.
However, it is generally perceived as a disadvantage that in order for the system to be operationally ready, the machine must be switched on continuously, even if no signal transmission takes place for a long period of time. Furthermore, the often considerable room noises which are generated by the machine are very annoying.
The device according to the invention avoids these disadvantages in that the multiples obtained from a low-frequency alternating current by frequency multiplication by means of resting frequency converters are used as carrier frequencies. Such frequency converters can be made very small with the required low power and can be accommodated in a small space. The alternating current can be taken from an ordinary power network.
The operational safety of a device executed according to the invention is very high, and the manufacturing costs are low. Another advantage is that when the system is permanently operational, no mass parts move and no disturbing noises are caused.
The number of periods in the usual light and power networks is between 50 and 60 Hertz. If one leads an alternating current to a rectifier arrangement in which both half waves are rectified, a pulsating current is produced at the output of the rectifier, which contains a direct current and an alternating current component of the doubled frequency.
If you pass this current via a traverser or via a resonance circuit tuned to twice the frequency of the current, respectively. Filter, an alternating current of twice the frequency is available at the output terminals of the arrangement. The modulation required for the carrier current signal transmission can take place between the rectifier output and the filter circuit.
The function of the latter can also be taken over by the transmission filter required to limit the frequency band produced during modulation. With the help of such a device you get a carrier current of 100 respectively when connecting the same to a light or power network. 120 Hertz, which is suitable for using the frequency range below the transmission range reserved for speech from 300 to 2400 Hertz of a long-distance cable core for telegraphy purposes.
In the drawing, some circuits of carrier current signal transmission devices according to the invention are exemplified.
In the circuit according to Fig. 1, to obtain a carrier current of twice the frequency of the mains current from a single-phase network, the mains current is fed directly or via a transformer U to a rectifier arrangement G in full-wave circuit, the starting points of which are via the modulation circuit M with connected to the transmission filter F on the line.
The transmission filter F is permeable for the carrier frequency and for the sideband frequencies required for transmission.
The circuit according to Fig. 2 is. for the same purpose, the single-phase network is connected to the primary winding of a transformer U, the secondary winding of which is closed via two rectifier elements G1, G2 which are as identical as possible and connected in opposite directions.
At the same time, the center point of the two rectifier elements and the electrical center point of the secondary winding are connected to the modulation circuit M, which in turn is connected to the transmission filter.
The devices according to Fig. 3 and 4 are used to generate a carrier current of twice the frequency of the mains current from a two-phase network. Thereby either after Ab.
3 each phase is fed via a transformer U to a rectifier arrangement G in full wave circuit, the outputs of which are connected to the modulation circuit with unequal poles at the same time, or, according to Fig. 4, each phase is connected to the primary winding of a transformer whose secondary windings are connected to each other in the electrical center are connected, and each winding is electrically closed via two oppositely connected rectifier elements.
The modulation circuit, which in turn is connected to the transmission filter, is then connected to the centers of the two pairs of rectifiers that have arisen in this way.
The device according to Fig. 5 serves to generate a carrier current of twice the frequency of the mains current from a three-phase network, the three-phase current being converted into a two-phase current by means of the Scott circuit and the secondary windings of both transformers U of the Scott circuit are connected to one another in the electrical center and each winding is electrically closed via two oppositely connected rectifier elements.
The modulation circuit, which in turn is connected to the transmission filter, is then connected to the centers of the two pairs of rectifiers that are created in this way.
In order to keep the DC component away from the elements of the modulation circuit M, a transformer T can be switched on between the output of the rectifier arrangement and the modulation circuit M in the devices according to FIGS. If one also connects the electrical center point of the primary winding 3 of this transformer via a consumer with the electrical center point of the secondary windings of the network transformer
according to Fig. 4 respectively. With the ScoH circuit according to Fig. 5, the direct current flowing here can be picked up at terminals K and used, for example, to operate the relay, to charge accumulator batteries, etc. at the same time. Plate rectifiers in a suitable combination are advantageously used as rectifier elements.
To obtain a carrier current of 3, 9, 15, 21 etc. times the frequency of the mains current, a multi-phase network, it is advantageous to use frequency converters that are fed directly from the power network, e.g. a three-phase network. The circuit and mode of operation of this frequency converter is as follows: Three star-connected iron chokes D are connected to the three-phase network, the iron core and winding of which are dimensioned so that the iron is considerably saturated.
In the case of a sinusoidal phase voltage at the terminals of each choke, the distorted current would contain all harmonics with an upwardly decreasing amplitude. However, since currents of those frequencies whose ordinal number is the same as the phase number or an uneven multiple of the phase number cannot flow in a multi-phase network in star connection, since they do not add up to zero in contrast to all other currents the phase voltage is also distorted.
Between the neutral points of the network and the choke arrangement (Fig. 6) there is a voltage whose frequency is 3, 9, 15, 2: 1, etc. times the frequency of the multi-phase network. All other multiples of the network frequency do not occur in this circle. The frequencies of 3, 9, 15, 21 etc. times the number of oscillations of the mains frequency can be fed from these terminals via filter circuits to different modulation circuits and thus different transmission channels.
When this circle is closed, the phase voltage becomes sinusoidal. Is. If the network is switched in the polygon, the network zero point can be artificially established; you can also provide each choke with a second winding and switch this also in the open polygon (Fig. 7). One takes. then at the open point of this polygon the 3, 9, 15, 21 etc. times the frequency of the mains frequency for the above purposes. In this case, the currents of all other frequencies also add up to zero.
It is therefore possible, instead of a carrier current of 1010 Hertz in the example mentioned above, to take a carrier current with a frequency of 150 Hertz from the three-phase current. In this case, the output terminals of the converter are connected via the modulation circuit to the transmission filter on the line, which also serves to throttle the undesired Haxmonischen.
If you connect a rectifier arrangement (Fig. 8), as mentioned above, between the output of the converter and the modulation circuit, you get the 6-, 18-, 30-. 42 times the frequency of the mains frequency, etc. The various frequencies can be separated from one another by interposing simple resonance elements; they can be fed to various transmission channels as required.
Instead of the various chokes for all phases, a multi-phase, iron-closed choke can also be used.