DE703156C

DE703156C - cher the messages and commands are transmitted by means of sound waves

Info

Publication number: DE703156C
Application number: DE1931A0063389
Authority: DE
Inventors: Peter Altmeyer
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1931-09-12
Filing date: 1931-09-12
Publication date: 1941-03-03

Description

Fernmelde- bzw. Fernsteuerungseinrichtung, bei welcher die Meldungen und Kommandos mittels Schallwellen übertragen werden Bei der Einrichtung moderner Wasserwerke wird vielfach vollautomatischer Betrieb verlangt, d. h. die Ein- und Abschaltung der Pumpenmotoren soll durch eine selbständige Steuerung vom Hochbehälter aus erfolgen. Andererseits will man bei Wasserwerken mit nicht vollautomatischem Betrieb die Steuerung der einzelnen verstellbaren Organe möglichst von einer Zentralstelle aus vornehmen. In diesem Falle pflegt man die beweglichen Organe elektrisch über Leitungen fernzusteuern und deren Stellung beispielsweise nach einer erfolgten Stellungsänderung nach der Zentralstelle zu melden. Die Auswahl kann dabei durch Einstellung von Wählern oder durch Betätigung von Resonanzrelais mittels Wechselströme verschiedener Frequenz erfolgen. Der Überwachungsbeamte behält hierdurch jederzeit den notwendigen Überblick über die jeweiligen Betriebsverhältnisse. Man hat nun bereits für Wasserwerke, aber auch für Wasserkraftwerke o. dgl. vorgeschlagen, für die Meldungen Schwimmerschalter, welche die Fernstromkreise beeinflussen, zu verwenden. Diese sind im Hochbehälter angebracht und werden vom Wasserspiegel direkt beemflußt. Die Schwimmerschalter sind oft auch derart angeordnet; daß ihre Kontakte über die Fernleitung unmittelbar an den Zugspulenkreis der Motornetzschützen geschaltet sind, so daß bei einem entsprechenden Wasserstand diese Kontakte geschlossen und die Motoren dadurch eingeschaltet und beim Höchstwasserstand aber geöffnet und somit die Pumpen wieder abgeschaltet werden. Eine andere bekannte Anordnung besteht darin, daß die Kontakte dieser Schwimmerschalter elektrische Fernsteuerungseinrichtungen mit leitungssparenden Mitteln direkt oder über die notwendigen Zwischenglieder beeinflussen. Vielfach wird auch die Steuerung durch einen elektrischen Pegel bewirkt, dessen Wirkungsweise auf dein Prinzip der Widerstandsmessung beruht. Bei allen diesen Arten der Fernsteuerung und Fernmeldung bzw. auch bei dem automatischen Betrieb mit Rückmeldung ist aber das Vorhandensein einer oder mehrerer besonderer Steuerleitungen zwischen dem Hochbehälter und dem Pumpenhaus unbedingt erforderlich. Die Anlage einer derartigen Steuerleitung, gleichgültig ob dies eine Kabel- oder Freileitung ist, bedingt jedoch einen erheblichen Unkostenaufwand, zumal es sich hierbei meistens um verhältnismäßig große Entfernungen handelt. Dies gilt insbesondere auch für Energie- und Rohrleitungsnetze anderer Art, in welchen verstellbare Glieder zu betätigen bzw. deren Stellungen fernzumelden sind.Telecommunication or remote control device in which the messages and commands are transmitted by means of sound waves When setting up modern Waterworks are often required to operate fully automatically, i. H. the one and The pump motors should be switched off by an independent control from the elevated tank made from. On the other hand, waterworks do not want fully automatic Operate the control of the individual adjustable organs from a central point if possible make out. In this case, the moving organs are electrically maintained Remote control of lines and their position, for example after a change in position to report to the central office. The selection can be made by setting voters or by actuating resonance relays using alternating currents of different frequencies take place. This means that the surveillance officer has the necessary overview at all times about the respective operating conditions. One already has for waterworks, however also proposed for hydroelectric power plants or the like, float switches for the messages, which affect the remote circuits to use. These are in the elevated tank attached and are directly influenced by the water level. The float switches are often arranged in this way; that their contacts are direct over the long-distance line are connected to the pull coil circuit of the motor line contactors, so that with a corresponding Water level these contacts closed and the motors thereby switched on and at the maximum water level, however, it is opened and the pumps are switched off again. Another known arrangement is that the contacts of these float switches electrical remote control devices with line-saving means directly or influence via the necessary intermediate links. In many cases, the control system is also used caused by an electrical level whose mode of action is based on the principle of Resistance measurement is based. With all these types of remote control and remote reporting or also in the case of automatic operation with feedback, however, it is present one or more special control lines between the elevated tank and the Pump house absolutely necessary. The installation of such a control line, indifferent whether this is a cable or overhead line, however, requires a considerable expense, especially since these are mostly relatively long distances. this applies in particular to Energy and pipeline networks of others Type in which adjustable links to be operated or their positions to be reported remotely are.

Weiterhin ist es bekannt, Drücke dadurch fernzumessen, daß man an den Druckraum ein Rohr anschließt und den am Ende des Rohres herrschenden Druck mißt. Es ist außerdem bekannt, bei Schiffskommandoanlagen die Sprache über Rohre zu leiten und diese Rohre zur besseren Schallübertragung mit Wasser zu füllen. In diesen Fällen werden entsprechend den besonderen elektrischen Leitungen besondere Rohrleitungen zur Fernmeldung verlegt. Elektrische Schallsender und Schallempfänger, die elektrische Ströme in Schall umsetzen und umgekehrt Schall wieder in elektrische Ströme verwandeln, sind ebenfalls bekannt und wurden vorzugsweise auf Schiffen verwendet. Schließlich ist es auch bekannt, an einem Rohrleitungsnetz durch Änderung des herrschenden Druckes auf Druck ansprechende Kontakte zur Betätigung von Geräten zu verwenden.Furthermore, it is known to measure pressures remotely by the fact that one the pressure chamber connects a pipe and the pressure prevailing at the end of the pipe measures. It is also known to use pipes in ship command systems and to fill these pipes with water for better sound transmission. In these cases become special according to the particular electrical wiring Pipelines laid for remote reporting. Electrical sound transmitters and receivers, convert electrical currents into sound and vice versa, convert sound back into electrical ones Transforming currents are also known and were preferably used on ships. Finally, it is also known to change the ruling on a pipeline network To use pressure on pressure responsive contacts to actuate devices.

Demgegenüber wird durch die Erfindung eine einfache Anlage zur Übertragung von Meldungen und Kommandos mittels Schallwellen angegeben, die keine besonderen übertragungsleitungen oder Rohrleitungen benötigen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Übertragung der Meldungen und Kommandos durch Schallwellen erfolgt, die an den Geberorten in der Flüssigkeit vorhandener Rohrleitungen zu diesem Zweck erzeugt werden und an den Empfangsorten über in diesen angebaute Empfänger für Schallwellen mit anschließender Verstärkung selbsttätig Anzeige-oder Steuervorrichtungen betätigen. Zweckmäßig wird hierbei die Einrichtung so getroffen, daß -jedem verstellbaren Organ bzw. jeder seiner Stellungen ein Ton bestimmter Höhe zugeordnet ist. Eine besonders vorteilhafte Anordnung gemäß der Erfindung wird auch dadurch erhalten, daß in den Empfangsstellen in den Rohrleitungen Membranen vorgesehen sind, die über Zwischenglieder die Schalt- und Anzeigevorgänge bewirken. Hierbei wird durch die Membran zunächst ein Mikrophon erregt, dessen Stromschwankungen durch eine Verstärkereinrichtung verstärkt werden.In contrast, the invention provides a simple system for transmission of messages and commands given by means of sound waves that are not special need transmission lines or pipelines. This is achieved by that the transmission of messages and commands takes place by sound waves, the Generated at the transmitter locations in the liquid existing pipelines for this purpose and at the receiving locations via receivers for sound waves built into them with subsequent amplification, automatically actuate display or control devices. In this case, the device is expediently made in such a way that each adjustable organ or each of its positions is assigned a tone of a certain pitch. One special advantageous arrangement according to the invention is also obtained in that in the Receiving points in the pipelines are provided with membranes via intermediate links cause the switching and display processes. Here is through the membrane first a microphone is excited, its current fluctuations through an amplifier device be reinforced.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Anwendung auf die selbsttätige Fernsteuerung eines Pumpenwerkes mit Meldeeinrichtungen mittels Schallwellen schematisch dargestellt. Im Hochbekälter H wird auf mechanischem Wege durch die Energie des steigenden oder fallenden Wasserspiegels ein genügend starker Ton erzeugt. Als Geber dient hierbei ein im Hochbehälter H aufgehängtes Stahlrohr a, welches hei jedem Wasserstand in inniger Berührung mit dem Wasser ist. Ein Schwimmer b betätigt den Hammer c, welcher allmählich an-,gehoben wird und der bei einem bestimmten Wasserstand herabfällt und einen starken Schlag gegen das Stahlrohre ausführt. Durch diesen Schlag wird ein kräftiger Ton erzeugt, dessen Schallwellen sich durch die abgeschlossene Wassersäule der Steigleitung S fortpflanzen. Die Fortleitung der Schallwellen im Wasser erfolgt bekanntlich mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit und geringer Dämpfung. - So sind z: B. auch die Stöße einer Kolbenpumpe über kilometerweite Entfernungen im Hochbehälter deutlich . vernehmbar. Die Schallwellen treffen im Pumpenhaus P auf die zweckmäßig in einem nach unten verlängerten Arm der Steigleitung S angebrachte Membran d auf, so daß dieselbe in Schwingungen versetzt wird. Vermittels eines Stiftese werden die Schwingungen der Membran auf ein Mikrophon/ übertragen. Hierdurch wird das Mikrophon erregt und dessen Stromschwankungen über den Transformator T1 dem Gitter g einer Verstärkerröhre h der Verstärkereinrichtung V zugeführt. Der durch die Röhre fließende Anodenstrom nvird auf bekannte Weise über einen zweiten Transformator T= einer zweiten Verstärkerröhre hl zugeführt. Die Frequenz des entstehenden pulsierenden Gleichstromes entspricht dabei der Frequenz . der übertragenen Schallwellen. Nachdem der pulsierende Gleichstrom das letzte Verstärker rohr verlassen hat, wird dieser einem Frequenzrelais IZ zugeführt, dessen auf dieselbe Frequenz abgestimmte Zungekl oder k. erregt, d. h. in Schwingungen versetzt wird.In the drawing, an embodiment of the invention is in use on the automatic remote control of a pump plant with signaling devices by means of Sound waves shown schematically. In the elevated tank H is mechanically a sufficiently strong one due to the energy of the rising or falling water level Sound generated. A steel pipe suspended in the elevated tank H is used as a transmitter a, which is in intimate contact with the water at every water level. A swimmer b operates the hammer c, which is gradually raised, raised and which at a certain The water level falls and hits the steel pipes violently. By A powerful sound is produced on this beat, the sound waves of which move through the Propagate the closed water column of the riser S. The forwarding of the As is well known, sound waves in water occur at a relatively high speed and low attenuation. - So are, for example, the impacts of a piston pump over kilometers Distances in the elevated tank are clear. audible. The sound waves hit the Pump house P on the expedient in a downwardly extended arm of the riser S attached membrane d, so that the same is vibrated. Mediating With a pen, the vibrations of the membrane are transmitted to a microphone /. This excites the microphone and its current fluctuations through the transformer T1 is fed to the grating g of an amplifier tube h of the amplifier device V. Of the Anode current nv flowing through the tube is fed in a known manner via a second Transformer T = fed to a second amplifier tube hl. The frequency of the emerging pulsating direct current corresponds to the frequency. of the transmitted sound waves. After the pulsating direct current has left the last amplifier tube, will this is fed to a frequency relay IZ, whose tuned to the same frequency Tongue kl or k. excited, d. H. is set in vibration.

Um die durch den langen Weg und die Trägheit der Membran auftretende starke Dämpfung der Schwingungen- auszugleichen, wird zweckmäßig der Eingangstransformator der Verstärkereinrichtung mit einem verhältnismäßig hohen übersetzungsverhältnis gewählt. Eine hierdurch etwa bewirkte Verzerrung des Tones ist unbeachtlich, da ja an einer naturgetreuen Wiedergabe des im Hochbehälter erzeugten Tones nichts gelegen ist. Auch die Stärke der ankommenden Schallwellen ist von nicht allzu großer Bedeutung, da deren Verstärkung in weiten Grenzen möglich ist. Wichtig ist dabei nur die Auswahlfähigkeit der Empfangseinrichtung, da bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ,zwei, unter Umständen aber eine sehr große Anzahl verschiedener voneinander unabhängiger Melde- oder Steuervorgänge auszuführen sind. So soll z. B. das Einschalten der Pumpen bei dem tiefsten Wasserstand, das Ausschalten derselben bei einem gewissen Höchststand erfolgen. In diesem Falle sind im Hochbehälter zwei verschieden hohe Töne zu erzeugen. Dies wird -bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ohne zusätzliche Hilfsmittel in einfacher Weise dadurch bewirkt, daß bei dem. Höchstwasserstarid nur ein kurzes Stück des Stahlrohres über dem Wasserspiegel frei liegt, wodurch ein bestimmter hoher Ton entsteht, während bei dem tiefsten Wasserstand die gesamte Länge des Schwingungskörpers a in Schwingungen gerät. Dies hat zur Folge, daß beim Tiefstwasserstand ein entsprechend tieferer Ton entsteht. In gleicher Weise können Tonzwischenlagen geschaffen werden, denen an dem Frequenzrelais 12 auf die @entsprechende- Frequenz abgestimmte Zungen zugeordnet -sind, welche die Einleitung vorbeugender bzw. vorbereitender. Schaltmaßnahmen, die Einleitung von Warnungssignalen o. dgl. bewirken.To that which occurs due to the long way and the inertia of the membrane To compensate for strong damping of the vibrations, the input transformer is useful the amplifier device with a relatively high gear ratio chosen. Any distortion of the tone caused by this is irrelevant, there yes, nothing in a lifelike reproduction of the sound produced in the elevated tank is located. The strength of the incoming sound waves is also not that great Significance, as their amplification is possible within wide limits. It is important here only the ability of the receiving device to select, as in the embodiment described , two, but possibly a very large number of different independent ones Reporting or control processes are to be carried out. So z. B. switching on the pumps at the lowest water level, turning them off at a certain maximum level take place. In this case, two different high tones are to be generated in the elevated tank. this becomes -in the present embodiment without additional Aids in a simple manner caused that in the. Maximum water star only a short piece of the steel pipe is exposed above the water level, which means a certain high-pitched sound is produced, while at the lowest water level the entire sound is produced Length of the vibrating body a starts to vibrate. This has the consequence that the When the water level is low, a correspondingly deeper tone is created. In the same way you can Sound interlayers are created, which on the frequency relay 12 to the @ corresponding- Frequency-tuned tongues are assigned - which initiate preventive or preparatory. Switching measures, the introduction of warning signals or the like. cause.

In der . Zeichnung sind der Einfachheit halber an dem Frequenzrelais R nur zwei Zungen kt und k2 vorgesehen, von denen die eine in Schwingungen gerät, wenn der hohe Ton erzeugt wird, die also auf eine dem hohen Ton entsprechende Frequenz abgestimmt ist, während die andere mit dem tiefen Ton bzw.' mit der niederen Frequenz in Resonanz .ist. Die Kontakte kt und k2 betätigen über die Relaiswicklungen sl und s2 eine Quecksilberschaltröhre L, beispielsweise derart, daß bei Erregung der Spulest das Rohr l zum Kippen, d. h. zum Einschalten gebracht wird, wodurch der Schaltschütz für den AntriebsmotorM der Pumpe p erregt wird. Spricht später die zweite Kontaktzunge k2 an, so wird die Quecksilberschaltröhre L in die Ruhestellung zurückgeführt, wodurch- die Öffnung des Stromkreises des Schaltschützes s des Antriebsmotors bewirkt wird. Der Schalter des Antriebsmotors 'm kehrt alsdann unter der Wirkung eines in der Zeichnung nicht dargestellten Kraft; speichers ebenfalls in die Ausschaltstellung zurück.In the . For the sake of simplicity, the drawing is attached to the frequency relay R only two tongues kt and k2 provided, one of which starts to vibrate, when the high tone is generated, that is, to a frequency corresponding to the high tone while the other is tuned to the low note or ' with the lower frequency is in resonance. The contacts kt and k2 operate via the relay windings sl and s2 a mercury interrupter L, for example such that when the Coil the pipe l to tilt, d. H. is brought to switch on, whereby the Contactor for the drive motor M of the pump p is energized. Will speak later second contact tongue k2 on, the mercury interrupter L is in the rest position returned, whereby- the opening of the circuit of the contactor s of the drive motor is effected. The switch of the drive motor then returns under the action a force not shown in the drawing; memory is also in the switch-off position return.

Schaltet man 2arallel zu dem Magnet-System i des Resonanzrelais R einen Lautsprecher m, so kann man gleichzeitig an der Überwachungsstelle des Pumpenhauses P den Schlag hörbar machen. Außerdem kann man aber auch gemäß der Erfindung, beispielsweise durch die Energie des aus dem Hochbehälter entströmenden Wassers, einen Dauerton @erzeugen, dessen Frequenz der jeweiligen Höhe des Wasserspiegels entspricht. In diesem Falle wird an dem Ausgangskreis zweckmäßig ein frequenzanzeigendes Meßinstrument a angeschlossen, vorzugsweise ein Frequenzm@eßgerät nach Art der an sich bekannten Zungenfrequenzmesser, dessen Skala unmittelbar in Metern/Wassersäule geeicht werden kann. Auf diese Weise wird ei ermöglicht, den Wasserstand im Hochbehälter in der überwachungsstelle des Pumpenhauses ohne die:. Schaffung,-besonderer Fernleitungen anzuzeigen. - Durch entsprechende Kombination beider Einrichtungen wird es ermöglicht, eine vollständig selbsttätig arbeitende Einrichtung zur überwachung des Pumpenwerkes sowie zum selbsttätigen Betrieb des Pumpenwerkes zu schaffen. Soll außer -der kontinuierlichen Wasserstandsanzeige noch ,eine besondere Anzeige der beiden Endstellungen vorgenommen werden, so sind von den Zungen hl und k2 bzw. von den diesen zugeordneten Zungen des Anzeigeinstrumentes iz besondere Anzeigeorgane zu steuern.If a loudspeaker m is connected in parallel with the magnet system i of the resonance relay R, the impact can be made audible at the monitoring point of the pump house P at the same time. In addition, however, according to the invention, a continuous tone can also be generated, for example by the energy of the water flowing out of the elevated tank, the frequency of which corresponds to the respective height of the water level. In this case, a frequency-indicating measuring instrument a is advantageously connected to the output circuit, preferably a frequency measuring device of the type of the tongue frequency meter known per se, the scale of which can be calibrated directly in meters / water column. In this way it is possible to monitor the water level in the elevated tank in the monitoring point of the pump house without the: Creation, display of special transmission lines. - A suitable combination of both devices makes it possible to create a completely automatically working device for monitoring the pump mechanism and for the automatic operation of the pump mechanism. If, in addition to the continuous water level display, a special display of the two end positions is to be made, then special display organs are to be controlled by the tongues hl and k2 or by the tongues of the indicating instrument iz assigned to them.

Die Einrichtung .gemäß der Erfindung ist außer zur Übertragung von Meldungen und Steuerkommandos, die durch Änderungen im Hochbehälter bewirkt werden, auch zur übertragung von Kommandos geeignet, die von der zentralen Überwachungsstelle aus gegeben werden. In diesem Falle tritt in der Überwachungsstelle zu der Empfangsmembran d noch ein mechanischer Schwingungserzeuger nach Art des Schwingungserzeugers c", durch den ein Kommando nach dem Hochbehälter H _gegeben werden kann. Dieses kann dort zur Veränderung eines Abstellschiebers o. dgl. verwendet werden. In ähnlicher Weise können über die Steuerleitung $ Kommandos ausgesandt werden; die den am Hochbehälter beschäftigten Arbeitern Kommandos besonderer Art übermitteln. Zur sicheren Trennung der einzelnen Schalhvellen bzw. zur Sperrung gegen die Maschinengeräusche werden vorteilhaft mechanische oder elektrische Sperren vorgesehen. Auch können die einzelnen Schwingungserzeuger so abgestimmt werden, daß deren Frequenzen von denen der Maschinengeräusche weit entfernt sind. Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist für Rohrleitungsnetze aller Art, beispielsweise auch! für Wasserleitungsnetze, für die Verstellung von beweglichen Organen an demselben oder an fremden Netzen, beispielsweise für die Umschaltung von Tarifwerken usw., anwendbar.The device. According to the invention is except for the transmission of Messages and control commands caused by changes in the elevated tank also suitable for the transmission of commands from the central monitoring point can be given out. In this case occurs in the monitoring point to the receiving membrane d another mechanical vibration generator in the manner of the vibration generator c ", by means of which a command can be given to the elevated tank H. This can Can be used there to change a shut-off slide or the like. In a similar way In some ways, commands can be sent over the control line; those on the elevated tank give special kind of commands to employed workers. For safe separation the individual Schalhvellen or to block the machine noise mechanical or electrical locks are advantageously provided. Also can the individual Vibration generators are tuned so that their frequencies are different from those of the machine noises are far away. The device according to the invention is for pipeline networks of all kinds, for example too! for water supply networks, for the adjustment of movable organs on the same or on foreign networks, for example for the Changeover of tariff works etc., applicable.

Claims

PATENT CLAIMS i. Telecommunication and remote control device in which the messages and commands are transmitted by means of sound waves which are generated in the fillings of pipelines, characterized in that the messages and commands are transmitted by sound waves for monitoring pipeline networks, water power plants, pumping stations or similar systems that are generated in the fillings of the pipelines in the relevant systems and actuate electrical display or control processes via a microphone. transmitted sound is made audible at the receiving point through a loudspeaker. 6. Device according to claim i to 5, characterized in that the liquid level of elevated containers in the receiving point is displayed by a continuously displaying measuring device, preferably by a tongue frequency meter, which is -immediately calibrated in meters / liquid level. 7. Device according to claim i to 6, characterized in that the generation of the different tones is effected by the different height of the water level in elevated tanks. B. Device according to claim i to 7, characterized in that the sound is generated by the moving amounts of liquid.

2. Device according to claim i, characterized in that each adjustable Organ or each of its positions is assigned a tone of a certain height.

3. Establishment according to claims 1 and 2, characterized in that the microphone currents are amplified and one or more resonance devices having any number of the individual frequencies are fed to coordinated vibratory structures. q ..

Device according to Claims i to 3, characterized in that the individual vibrating structures actuate contacts, their response is switched on and off of machines, switching or regulating devices or the actuation of display devices causes.

5. Device according to claim i to q., Characterized in that the respectively