DE2713919C3

DE2713919C3 - Signalübertragungseinrichtung

Info

Publication number: DE2713919C3
Application number: DE19772713919
Authority: DE
Inventors: Klaus Ing.(grad.) 8039 Puchheim Sturmheit
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-03-29
Filing date: 1977-03-29
Publication date: 1985-05-30
Also published as: DE2713919B2; DE2713919A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebene Signalübertragungseinrichtung.

Eine derartige Signalübertragungseinrichtung ist bereits aus der Zeitschrift Landis & Gyr Mitteilungen, Mai 1966, Aufsatz von Dr. A. Spälti, bekannt Bei der bekannten Signalübertragungseinrichtung ist zur Fernablesung von Elektrizitätszählern unter Verwendung eines Starkstromnetzes den Zählern jeweils eine Unterstation einer Fernüberwachungseinrichtung zugeordnet Jede Unterstation enthält eine Einrichtung zur Erzeugung gedämpfter Tonfrequenzschwingungen durch das Anschalten eines Serienkreises an das Netz. Die Zentralstation enthält einen Überlagerungsempfänger, mit dessen Hilfe die von den Unterstationen einheitlich ausgesendete Signalfrequenz ausgefiltert und mit Hilfe einer Überlagerungsfrequenz in eine niedrigere Frequenzlage umgesetzt wird. Dem Überlagerungsempfänger ist eine Diskriminatorschaltung nachgeschaltct, die einen Gleichrichter und einen Schwellwertschalter enthält.

Die Überlagerungsfrequenz ist mit der Netzfrequenz synchronisiert. Zur Identifikation der Unterstationen wird dafür gesorgt, daß die Informationen in einer ganz bestimmten Reihenfolge eintreffen, jeder Abfragezyklus wird durch ein Rundsteuerkommando eingeleitet.

In der Zentralstation befinden sich ebenso viele Empfänger, wie das Netz Verteiltransformatoren bzw. Leitungen von Verteiltransformatoren aufweist.

Weiterhin ist bereits aus der DE-PS 8 90 470 eine Einrichtung zur elektrischen Fernanzeige von Nachrichten, Meßwerten und dergleichen bekannt, bei der jedem Ort, von dem eine Nachricht zu übertragen ist, eine Trägerwelle zugeordnet ist. Ferner werden alle Trägerwellen in einer gemeinsamen, vorzugsweise von der Zentrale

§f am weitesten entfernten Sendestelle erzeugt Dem dere Meldungen und/oder Befehle einer Ferawirkein- ψ Empfänger werden jeweils modulierte Frequenzen zu- richtung sein.

Il geführt und im Empfänger mit Hilfe eines Empfangsfil- Durch diese Maßnahme ergibt sich der Vorteil, daß

gfs ters je Frequenz voneinander getrennt Jedem Emp- mehrere Kennfrequenzen mit besonders geringem Be-

E fangsfilter ist ein eigener Empfänger nachgeschaltet 5 darf an Übertragungsbandbreite übertragen und dabei

U Es wurde bereits eine Schaltungsanordnung zur besonders sicher ausgewertet werden können.

Sj. Rückmeldung fehlerhafter Betriebszusiände in Lei- Ferner läßt sich eine derartige Signalübertragungs-

ifs tungsnetzen der elektrischen Nachrichtenübertra- einrichtung auf besonders vorteilhafte Weise zur Über-

;:^!i gungstechnik vorgeschlagen, die eine an eine Sendeein- wachung von sternförmigen Nachrichtenverbindungen

i*"i richtung angeschlossene Stammieitung und mit der io verwenden.

ti Stammleitung verbundene Zweigleitung enthält (AktZ.: In Weiterbildung der Erfindung enthalten die Kenn- ; P 26 55 404.1). Bei dieser Schaltungsanordnung ist vor- frequenzsender und der Überlagerungsempfänger zur gesehen, daß das Leitungsnetz außer den zu den Ver- Erzeugung der Kenn- oder Vergleichsfrequenzen mit : brauchern führenden Nachrichtenübertragungswegen ein und derselben Bezugsfrequenz gespeiste einstellbare über Leitungen des Leitungsnetzes geführte Rückmel- 15 re Frequenzteiler.

dungswege von den Endstellen zu einer an die Stamm- Die Bezugsfrequenz kann in der Zentralstation mit

■ leitung angeschlossenen Überwachungseinrichtung auf- Hilfe eines quarzstabilisierten Oszillators zentral er-

; ' weist wobei im Rückmeldungsweg zwischen der Zweig- zeugt und über den Signalübertragungsweg an die Un-

leitung und der Stammleitung jeweils eine Hntkopp- terstationen übertragen werden. Als besonders zweck-

'■'■■ lungsschaltung eingefügt ist und daß an der Endstelle 20 mäßig kann es sich erweisen, die Bezugsfrequenz je-

jeweils ein Überwachungsfrequenzsender an den Rück- weils mit Hilfe eines örtlichen quarzstabilisierten Oszil-

meldungsweg geführt ist, und daß die von Endstelle zu lators zu erzeugen oder mit Hilfe eines modulierten

Endstelle unterschiedlichen Überwachungsfrequenzen Pilots zu den Unterstationen zu übertragen, um diese zu

: mittels der Überwachungseinrichtung auswertbar sind. synchronisieren.

Sollen bei einer derartigen Signalübertragungsein- 25 Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung

richtung in einer Zentralstation Frequenzen ausgewer- ergeben sich aus den Unteransprüchen,

tet werden, so ist im allgemeinen eine Vielzahl von FiI- Die Erfindung wird anhand der in den Figuren darge-

tern erforderlich, was insbesondere dann mit einem er- stellten Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt

- heblichen Aufwand verbunden ist wenn eine große Zahl F i g. 1 eine Zentralstation mit einem als Überlage-

von Frequenzen überwacht werden soll. Besondere 30 rungsempfänger ausgebildeten Kennfrequenzempfän-

Schwierigkeiten können sich dann ergeben, wenn für die ger,

Überwachungsfrequenzen ein nur schmales Frequenz- F i g. 2 einen Kennfrequenzsender mit einem quarzband zur Verfügung steht, so daß sich ein sehr geringer stabilisierten Generator,
gegenseitiger Abstand der Signalfrequenzen ergibt F i g. 3 einen Kennfrequenzsender, der einen mitgezo-

Es ist weiterhin bereits ein sogenanntes Frequenzva- 35 genen Oszillator enthält

riationsverfahren bekannt (W. P. Venzke, »Fernbedie- Der Kennfrequenzempfänger nach F i g. 1 ist ein

nungsanlagen im Energieversorgungsbetrieb«, Verlag Überlagerungsempfänger mit einer festen Zwischenfre-

W. Girardet, Essen, 1950, Seiten 116—119), bei dem eine quenz. Der Trägergenerator TG erzeugt Vergleichsfre-

Frequenz, die eine Funktion des Ausschlags eines Meß- quenzen im gleichen Raster wie die Kennfrequenzsen-

systems ist über einen Kanal zu einer Empfangsstelle 40 der, hat also die jeweils gleiche Frequenzaufbereitung.

''■;■; übertragen und dort mit Hilfe eines Fernmeßempfän- Die empfangenen Kennfrequenzen gelangen vom

■· gers empfangen wird, der sich selbst elektromechanisch Eingang a über den Tiefpaß 20, dessen Durchlaßbereich

j auf die jeweils eintreffende Frequenz abstimmt. Die Ab- bis zur maximalen Kennfrequenz farmax reicht, an den

?'. Stimmung geschieht dabei mit Hilfe eines Drehspulsy- Empfangsmodulator 21, der mit seinem Triggereingang

• stems, das mit einer veränderlichen Drosselspule me- 45 an den Trägergenerator TG angeschlossen ist.

chanisch gekoppelt ist. Wenn die Stellung einer verän- Der Ausgang des Modulators 21 ist über den Bandderlichen Drossel der Empfangsfrequenz entspricht ist paß 22 an den Verstärker 23 geführt, der das Signal die Brücke im Gleichgewicht verstärkt und gleichrichtet. Der nachgeschaltete Grenz-Es ist bereits bekannt (DE-PS 9 19 173), bei einer Si- wertgeber 24 gibt bei Unterschreiten eines ersten \; gnalübertragungseinrichtung zu gleichen Zeitpunkten 50 Grenzwertes ein Ausgangssignal ab, das bei Übervorhandene Wechselströme mehrerer Signalkanäle mit- schreiten des Grenzwertes wieder verschwindet,
einander zu modulieren und aus den dabei entstehenden Der Trägergenerator TG enthält den Vergleichsfre-Modulationsprodukten Wechselströme unterschiede quenzsender 61, der mit den Kennfrequenzen übereincher Frequenz herauszufiltern. stimmende Vergleichsfrequenzen /V liefert. Die VerAufgabe der Erfindung ist es, eine Signalübertra- 55 gleichsfrequenzen /V werden im Modulator 26 mittels gungseinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 einer vom Frequenzgenerator 27 gelieferten Hilfsträangegebenen Art derart auszubilden, daß mehrere Si- gerfrequenz /« umgesetzt. Das Ausgangssignal des Mognalfrequenzen mit möglichst einfachen Mitteln zeitlich dulators 26 gelangt über den Bandpaß 25, dessen Durchnacheinander sicher auswertbar sind. Insbesondere soll laßbereich f_Kr+ fn beträgt, an den Trägereingang des die Signalübertragungseinrichtung der Überwachungs- 60 Modulators 21.

einrichtung dazu geeignet sein, einen Überblick über Mit Hilfe einer Folge von Steuersignalen, die zyklisch

den Zustand eines verzweigten Nachrichtenübertra- an den Steuereingang 610 des Vergleichsfrequenzsen-

gungs-, insbesondere Nachrichten-Verteilnetzes, zu ge- ders gelegt werden, wird er schrittweise und zyklisch

winnen. von ei,.jr Kennfrequenz auf die nächste weitergeschal-

Gemäß der Erfindung wird die Signalübertragungs- 65 tet, so daß die entsprechenden Kennfrequenzen ebenso

einrichtung zur Lösung dieser Aufgabe in der im kenn- nacheinander empfangen werden,

zeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Die Vergleichsfrequenzen werden, bevor sie dem ei-

Weise ausgebildet. Dabei können die Signale insbeson- gentlichen Empfangsmodulator 21 zugeführt werden.

mit einem Hilfsträger der Frequenz f_H in eine höhere Lage umgesetzt. Am Ausgang des Empfangsmodulators 21 erscheinen dann die zur Auswertung anstehenden Kennfrequenzen einheitlich in der Frequenz dieses Hilfsträger, können also durch einen schmalen Bandpaß 22, dessen Durchlaßfrequenz gleich der Hilfsträgerfrequeni: ist und der insbesondere ein Quarzbandpaß ist, ausgesiebt und der Auswertung zugeführt werden.

Dabei ergibt sich der Vorteil, daß keine durch Phase oder Frequenz bedingten Amplitudenschwankungen des Empfänger-Ausgangssignais auftreten.

Der Steuereingang 610 des Vergleichsfrequenzsenders 61 ist an den Binärzähler 30 angeschlossen, der mit seinem Takteingang an den Taktgenerator 29 angeschlossen ist. Der Zähler 30 ist z. B. ein 7-Bit-Binärzäh-Ier. Die Zählinformation wird als Parallelinformation sowohl an den Vergleichsfrequenzsender 61 als auch an den Cod'äwandler 28 geführt. Der Codewandler 28 wandelt die Parallelinformation in eine Information der Form 1 aus Num. An den /V-Ausgängen des Codewandlers 28 liegt daher Schritt für Schritt an einem Ausgang nach dem anderen ein Steuerkriterium an. Jedem der N-Ausgänge des Codewandlers ist eine Kennfrequenz bzw. eine durch die Kennfrequenz überwachte Station zugeordnet.

Gibt der Binärzähler 30 beispielsweise eine der n-ten Kennfrequenz bzw. der η-ten Station entsprechende Steuerint'ormation ab, die eine empfangene /7-te Kennfrequenz in den Durchlaßbereich des Bandpasses 22 fallen läßt, so wird der n-te Signalspeicher 31 über den Decodierer vorbereitet und bei Ansprechen der Schwellwertschaltung 24 gesetzt, so daß die an den Speicher 31 angeschlossene Signallampe 32 aufleuchtet, bis in einem späteren Umlauf die Wiederkehr der n-ten Kennfrequenz festgestellt wird.

Die Vcrgleichsfrequenzen werden mittels eines umlaufenden Schalters, ausgebildet als getakteter Binärzähler, zyklisch eingestellt. Auf diese Weise lassen sich die entsprechenden Kennfrequenzen nacheinander empfangen.

Der gleiche Schalter oder Zähler steuert ein Auswerte-Vielfach, das mittels Signalspeichern und Anzeigeelementen den Zustand jeder Kennfrequenz und damit des Übertragungsweges meldet.

Der Nenner η der Teilung und damit die jeweils gewünschte Frequenz kann mittels Schalter oder Lötbrükken nach einem Code, z. B. Binärcode, leicht eingestellt werden.

Die Frequenzen ίκτ des Kennfrequenzsenders werden entsprechend F i g. 3 aus einer niedrigen Steuerfrequenz f_u durch Vervielfachung mittels Phase-Locked-Loop-Schaltung gewonnen. Als Steuerfrequenz f_u dienen vorzugsweise die Netzfrequenz der Fernstromversorgung, die Zeilenfrequenz eines der verteilten Fernsehsignale oder eine Modulationsfrequenz eines amplituden- oder frequenzmodulierten Leitungspilots. Für den Teiler 42 wird zweckmäßigerweise das gleiche Teilungsverfahren wie bei F i g. 2 verwendet. Die Frequen-

IS zen betragen in diesem Fall

ίκτ = η ■ fu

Der in F i g. 3 gezeigte Kennfrequenzsender enthält den spannungsgesteuerten Oszillator 40, der über den Tiefpaß 39 an den Phasenkomparator 38 angeschlossen ist. Der Phasenkomparator 38 erhält an seinem Eingang die Synchronisationsfrequenz /„. Mit seinem anderen Eingang ist er über den im Binärcode einstellbaren Frequenzteiler 42, dessen Teilerverhältnis 1 : π beträgt, an den Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators 40 angeschlossen. Der Kernfrequenzsender liefert daher eine Frequenz ίκτ, die gleich dem n-fachen der Synchronisationsfrequenz /„ ist.

Der Ausgang des Oszillators 40 ist über den Verstärker 37 an den Ausgang des Kennfrequenzsenders geführt.

Bei den Kennfrequenzsendern nach F i g. 2 und F i g. 3 ist der Innenwiderstand, in den Ausgang des Verstärkers 37 gesehen, zweckmäßigerweise wenigstens eine Größenordnung größer als der Wellenwiderstand der an ihren Enden mit dem Wellenwiderstand abgeschlossenen Übertragungsleitung. Auf diese Weise läßt sich erreichen, daß die Kennfrequenzsender je nach Bedarf mehrfach an das Leitungsnetz angeschlossen werden können, ohne sich gegenseitig im Pegel zu beeinflussen. Mit Hilfe der Überwachungseinrichtung lassen sich insbesondere in einem Kabelnetz, das zur Verteilung

von Fernsehprogrammen von einer Zentrale an viele Auf diese Weise ergibt sich mit einfach realisierbaren 45 Teilnehmer dient, die Hauptverbindungszweige auf ihre

Mitteln eine eindeutige Zuordnung von Kennfrequenz Übertragungsfähigkeit hin überwachen. Zu diesem

und SignEilelement bei der Auswertung. Die Frequenzen /*rder Kennfrequenzsender werden

entsprechend Fig. 2 aus einer hohen, vorzugsweise quarzerzeugten oder synchronisierten Steuerfrequenz /h durch sinen einstellbaren Frequenzteiler abgeleitet.

Der Kennfrequenzsender für die Frequenz ίκτ enthält den quare stabilisierten Generator 33, der die Bezugsfrequenz f₀ abgibt Die Frequenz f₀ wird mit Hilfe des hinsichtlich des Teilerverhältnisses im Binärcode einstellbaren Teilers 34 und der nachfolgenden Kippstufe im Verhältnis 1 : π geteilt

Dabei hat der Frequenzteiler 34 das Teilerverhältnis

: y. Die Kippstufe 35, die mit ihrem Ausgang ein Impulssignal mit einem Tastverhältnis 1 :1 abgibt teilt im Verhältnis 1 :2, so daß die gesamte Teilung 1 : η beträgt Der Tiefpaß 36 sperrt die bei der Teilung entstehenden Oberwellen.

Die Frequenzen betragen

Zweck senden Generatoren von den Enden der Zweige und gegebenenfalls auch abschnittsweise Kennfrequenzen in rückwärtiger Richtung zur Zentralstation, jeder mit einer anderen Frequenz.

In dem zentralen Signalempfängen der entsprechend F i g. 1 als Kennfrequenz-Abtastempfänger ausgebildet ist werden nacheinander in zyklischer Folge die Kennfrequenzen auf ihre Existenz hin geprüft Der Ausfall und, was in F i g. 1 nicht näher dargestellt ist, gegebenenfalls auch die Wiederkehr einer Kennfrequenz, werden individuell angezeigt und signalisiert

Der Frequenzabstand der Kennfrequenzen läßt sich besonders gering machen, so daß Frequenzband eingespart wird. Die Kennfrequenzsender in den Unterstationen und der Vergleichsfrequenzgenerator in der Zentralstation sind zweckmäßigerweise alle gleich aufgebaut

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

ίκτ= ^

Claims

Patentansprüche:

1. Signalübertragungseinrichtung einer Überwachungseinrichtung, bei der eine Zentralstation, die über wenigstens einen Signalübertragungsweg von Signalfrequenzsendern von Unterstationen Signale mit vorgegebener Frequenz empfängt, wenigstens einen Überlagerungsempfänger mit einem Empfangsmodulator und einem dem Empfangsmodulator nachgeschalteten Bandpaß enthält, wobei an den Bandpaß eine Diskriminatorschaltung angeschlossen ist und wobei der Überlagerungsempfänger eine Einrichtung zur Erzeugung wenigstens einer dem Trägereingang des Empfangsmodulators zugeführten Überlagerungsfrequenz enthält und die Mittenfrequenz des Bandpaß-Durchlaßbereiches gleich einer der durch die Überlagerung gewonnenen Ausgangsfrequenzen des Empfangsmodulators ist, dadurch gekennzeichnet, daß den Unterstationen für die Signale vorgegebener Frequenz eigene Kennfrequenzen (ίκτ) zugeordnet sind und daß der Überlagerungsempfänger eine Einrichtung zur Erzeugung von mit den empfangenen Kennfrequenzen (ίκτ) übereinstimmenden Vergleichsfrequenzen (fv) und einen weiteren Modulator (26) enthält, mit dessen Hilfe die Vergleichsfrequenzen (fv) mit einer Hilfsträgerfrequenz (in) umsetzbar sind und daß die mit Hilfe des weiteren Modulators (26) gewonnenen Frequenzen (fv+fn) dem Empfangsmodulator als Überlagerungsfrequenzen schrittweise zuführbar sind und daß die Hilfsträgerfrequenz (fa) gleich der Mittenfrequenz des Bandpaß-Durchlaßbereiches ist.

2. Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, daß Kennfrequenzsender (F i g. 2 und 3) und Überlagerungsempfänger (Fig. 1) zur Erzeugung der Kennfrequenzen (ίκτ) oder Vergleichsfrequenzen (f\) mit ein und derselben Bezugsfrequenz (fo) gespeiste einstellbare Frequenzteiler (34,42) enthalten.

3. Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch

2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsfrequenz (fo) jeweils mit Hilfe eines örtlichen quarzstabilisierten Oszillators (33) erzeugt ist.

4. Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Unterstationen vorgesehenen Frequenzteiler (34, 42) auf die stationseigene Kennfrequenz (ίκτ) fest eingestellt sind und der in der Zentralstation enthaltene Frequenzteiler mit Hilfe eines taktgesteuerten Zählers (3) schrittweise von einer Vergleichsfrequenz (fv)zur nächsten weiterschaltbar ist.

5. Signalübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Anwendung der Überwachungseinrichtung zur Überwachung eines Nachrichtenübertragungsnetzes.

6. Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zentralstation der Frequenzteiler und eine Auswertevorrichtung durch einen taktsteuerbaren Steuersignalgeber synchron steuerbar sind, und daß der Steuersignalgeber den Unterstationen zugeordnete Steuersignale an den Steuereingang des steuerbaren Frequenzteilers und an die Auswertevorrichtung abgibt, und daß in der Auswertevorrichtung das Ausgangssignal der Diskriminatorschaltung (23,24) und die Steuersignale des Steuersignalgebers derart miteinander verknüpft sind, daß bei fehlender Kennfrequenz (ίκτ) und insbesondere auch bei wiederkehrender Kennfrequenz (ίκτ) die zur Kennfrequenz zugehörige Unterstation anzeigbar ist

7. Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal als Parallelinformation dem Frequenzteiler unmittelbar und. über einen Codewandler (28), der ein Ausgangssignal der Form 1 aus π abgibt, der Auswerteeinrichtung zugeführt ist, und da die π Ausgänge des Codewandlers (28) an je eines von mehreren, mit dem Ausgangssignal der Diskriminatorschaltung beaufschlagten UND-Gliedern (31) geführt sind, und daß an die UND-Glieder (31) jeweils ein speicherndes Anzeigeelement (32) angeschlossen ist

8. Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsfrequenz (fo) mit Hilfe eines modulierten Pilots zu den Unterstationen übertragen wird.

9. Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsfrequenz (fo) die Netzfrequenz der Stromversorger oder ein Vielfaches, insbesondere das Doppelte, der Netzfrequenz ist

) 0. Signalübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß die Zentralstation und die Unterstationen über eine Leitung oder ein sternförmiges Leitungsnetz in Konferenzschaltung miteinander verbunden sind, daß die Leitung oder das Leitungsnetz an den Enden mit dem Wellenwiderstand abgeschlossen ist und daß die Kennfrequenzsender jeweils einen eingeprägten Strom abgeben.