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Übertragungssystem zur gleichzeitigen Übertragung mehrerer in Form von Impulsen vorliegender Messwerte
Gegenstand der Erfindung ist ein Übertragungssystem zur gleichzeitigen Übertragung mehrerer in Form von Impulsen insbesondere Impulsfrequenzen vorliegender Messwerte über eine gemeinsame Leitung, bei dem senderseitig in zyklischer Folge zeitliche Ausschnitte aus den die verschiedenen Messwerte darstellenden Impulsen abgetastet und mit einem je Abtastzyklus hinzugesetzten Synchronisierimpuls übertragen werden und empfangsseitig diese Ausschnitte mittels eines in synchronem Zyklus arbeitenden Verteilerschalters zu den einzelnen Messwerten entsprechenden Impulsen wieder zusammengesetzt werden.
Das erfindungsgemässe Übertragungssystem für Messwerte ist dadurch gekennzeichnet, dass das aus den Ausschnitten der Messwertimpulse und den hinzugesetzten Synchronisierimpulsen zusammengesetzte Signal im Empfänger gegebenenfalls nach Verstärkung zwei getrennten Impulsformem zugeführt ist, von denen der eine die Signalimpulse in Dreieckimpulse umformt und aus der Rückflanke des vom Signal durch Abschneiden des oberen Teiles abgesonderten Synchronisierimpulses in einem differenzierenden Netzwerk eine Spannungsspitze erzeugt, die einem Impulsgeber zugeführt ist, von dessen Impulsen in einem Verzögerungsnetzwerk die Schaltimpulse für den Verteilerschalter abgeleitet werden, während der andere Impulsformer aus den Synchronisierimpulsen Rechteckimpulse formt und den ganzen Signalzug dem Verteilerschalter zuführt,
wobei die Koinzidenz der Schaltimpulse und der Signalimpulse am Verteilerschalter durch Korrekturglieder im Verzögerungsnetzwerk hergestellt ist. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung beträgt die Abtastfrequenz höchstens das Fünfzehnfache, vorteilhaft das Zehnfache der höchsten den Messwerten entsprechenden Impulsfrequenz und der je Abtastzyklus zugesetzte Synchronisierimpuls weist wenigstens die doppelte Länge der zeitlichen Ausschnitte aus den Messwertimpulsen auf.
Durch die Erfindung ist ein Übertragungssystem für die Fernmessung geschaffen, das den speziellen Verhältnissen, die bei der Übertragung von in Impulsen insbesondere Impulsfrequenzen vorliegenden Messwerten gegeben sind, angepasst ist, wobei es sich bei geringem schaltungstechnischen Aufwand durch besonders hohe Genauigkeit bei der Übertragung der Messwerte auszeichnet. Es ist durch die Erfindung einerseits eine einwandfreie Verarbeitung der empfangenen Impulse in den Schaltröhren durch Herstellung ihrer Rechteckform im Empfänger gewährleistet. Das über die Fernleitung zu übertragende Signal besteht aus einem Synchronisierimpuls und n Kanalimpulsen, die gesendet oder unterdrückt sind, je nachdem die zu übertragenden (den Messwerten frequenzproportionalen) Impulse gerade einen Zeichen- oder Trennschritt aufweisen oder nicht.
Bereits am Ausgang des Senders wird nämlich die im Prinzip rechteckige Impulsfolge durch ein Tiefpassfilter in eine Folge von Impulsen mit etwa sinusförmigen Flanken verwandelt und auch durch die Fernleitung selbst ist mit einer weiteren Verformung und Verschleifung der Impulse zu rechnen, die im Empfänger ihre ursprüngliche Rechteckform wieder erhalten. Beim Übertragungssystem nach der Erfindung ist anderseits eine Verzerrung insbesondere bei geringen Impulsfrequenzen und kleinen Messwerten, die sich in einer verstärkten Unruhe des Anzeigeinstrumentes auswirken würde, praktisch nicht gegeben. Es ist gewährleistet, dass auf ein Zeichen (Trenn-oder Strom- schritt) mindestens vier Abtastperioden entfallen. Beträgt die den einzelnen Messwerten zugeordnete Impulsfrequenz z.
B. maximal 20 Impulse je Sekunde, so wird gemäss der Erfindung eine Abtastfrequenz von etwa 200 Hz gewählt, bei der sich eine praktisch verzerrungsfreie Übertragung über den ganzen Impulsfrequenzbereich ergibt. Schliesslich ist beim Übertragungssystem nach der Erfindung die Sicherheit der Synchronisation sehr gross und auf der Empfangsseite eine genaue Auswertung des übertragenen Signals
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ermöglicht. Bei der Fernmessung insbesondere in Elektrizitätsversorgungsunternehmungen treten durch Schaltvorgänge, Erdschlüsse usw. häufig Störungen in Form hoher Spannungsspitzen auf. Durch den gemäss der Erfindung hinzugefügten langen Synchronisierimpuls ist die Übertragung und die Auswertung auf der Empfangsseite von derartigen Störungen praktisch vollkommen unabhängig.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figur der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung ist der empfangsseitige Teil eines erfindungsgemässen Übertragungssystems dargestellt. Das ankommende Signal besteht aus langen Synchronisierimpulsen 1 und aus Kanalimpulsen 2, die die Ausschnitte aus den einzelnen lv1esswertimpulsen darstellen. Dieses Signal wird im Empfänger auf zwei getrennten Wegen auf verschiedene Weise geformt. Vorher kann das Signal gegebenenfalls im Vorverstärker 3 unverzerrt verstärkt werden. Der Impulsformer des einen Signalweges besteht aus der Röhre 4, der Diode 5 und der Differentiationsschaltung 6.
Die Signalimpulse werden in dreieckförmige Impulse 7 umgeformt und aus der Rückflanke des durch Abschneiden seines oberen Teiles abgesonderten Synchronisierimpulses 8 wird durch Differentiation eine Spannungsspitze 9 gewonnen, die einem Impulsgeber 10 zugeführt wird, von dessen Impulsen 11 im Verzögerungsnetzwerk 12 Schaltimpulse für den Verteilerschalter 13 abgeleitet werden. Der Impulsformer des andern Signalweges besteht aus der Röhre 14, der Begrenzerstufe 15 und dem Kathodenverstärker 16 und formt aus den Signalimpulsen Rechteckimpulse 17,'wobei der ganze Signalzug dem Verteilerschalter 13 zugeführt wird.
Im einzelnen ist die Schaltung wie folgt ausgeführt : Aus dem Vorverstärker 3 gelangt das Signal an die Röhre 4. Es wird der Röhre dabei so zugeführt, dass die Impulse negative Spannung haben. Die Signalamplitude wird mit Hilfe des Potentiometers 18 so eingestellt, dass die Grösse der Synchroniserimpulse etwa dem Aussteuerungsbereich dieser Röhre entspricht. Durch die Dämpfungseigenschaften der Übertragungsleitung können nämlich die kürzeren Kanalimpulse 2 stärker gedämpft werden als die der Zeit nach längeren Synchronisierimpulse 1. Die Kanalimpulse und die Synchronisierimpulse können daher am Empfangsort verschiedene Höhe haben.
Die Röhre 4 arbeitet in Gittergleichrichterschaltung, also nur im Gitterstrombereich. Dadurch wird der Koppelkondensator so aufgeladen, dass durch Gittergleichrichtung jeweils ein Teil der Fusspunkte des Signals abgeschnitten wird und dadurch der im Zuge der Übertragung verlorengegangene Gleichstrommittelwert des Signals wieder hergestellt wird. Im Anodenstromkreis der Röhre 4 liegt ein Kondensator 19 mit parallel geschaltetem Widerstand 20. Der Kondensator wird durch die einzelnen Impulse des Signals über den kleinen Innenwiderstand der Röhre 4 rasch aufgeladen und während der Impulspausen über den hochohmigen Widerstand 20 langsam entladen. An der Anode dieser Röhre entstehen so, wie durch 7 angedeutet, dreieckförmige Signalimpulse, wobei der lange Synchronisierimpuls als hoher Dreieckimpuls in Erscheinung tritt.
Durch diese Schaltung ist erreicht, dass kurze, hohe Störimpulse praktisch keine Ladungsänderung des Kondensators 19 hervorrufen können, da sie entweder im Rohr 4 durcn Gitterstrom vernichtet werden oder das Gitterpotential stark negativ machen, was jedoch auf den Anodenstrom keine Wirkung hat. Der Impulsgeber 10 gibt also nur bei Eintreffen des Synchronisierimpulses einen Impuls 11 auf die Verzögerungsleitung, so dass Fehlsynchronisierungen weitgehendst ausgeschaltet werden.
An die Anode der Röhre 4 ist eine oberhalb einer vorgegebenen Spannung leitende Diode 5 angekoppelt. Diese Diode 5 trennt die Spitze des dreieckförmigen Synchronisierimpulses, wie durch 8 angedeutet ist, vom Signal ab, die über die Differentiationsschaltung 6 zur Auslösung des Impulsgebers 10 verwendet wird, der damit mit der Rückflanke des Synchronisierimpulses zeitlich zusammenfallende Impulse 11 an die Laufzeitkette 12 abgibt. Eventuelle Laufzeitunterschiede zwischen Kanalimpulsen und Synchronisierimpulsen können durch Korrekturglieder am Beginn der L2ufzeitkette ausgeglichen werden.
Der zweite Signalweg im Empfänger beginnt mit der Röhre 14. Diese arbeitet ebenfalls in Gittergleichrichterschaltung, so dass der Gleichstrommittelwert des Signals wieder hergestellt wird. Das Potentiometer 21 ist so eingestellt, dass in dem an der Anode dieser Röhre abgenommenen Signal die Synchronisierimpulse und die Kanalimpulse praktisch gleiche Höhe haben. Nach Durchgang der Begrenzer- stufe 15 und der Kathodenverstärkerstufe 16 haben die Signalimpulse, wie durch 17 angedeutet, Rechteckform und gelangen zum Verteilerschalter 13.
Die Schaltröhren des Verteilerschalters 13 sind Trioden Ti... T , die an den gemeinsamen Kathodenwiderstand 22 angeschlossen sind. Die Anordnung des den Schaltröhren gemeinsamen Kathodenwiderstandes hat den Vorteil, dass an diesem Kathodenwiderstand, z. B. mittels eines Oszillographen, die richtige Einstellung der Gittervorspannung vorgenommen und das richtige Zusammenarbeiten der Signalimpulse mit den Schaltimpulsen an diesem einen Punkt überprüft werden kann. Durch den gemeinsamen Kathodenwiderstand wird auch verhindert, dass zwei Schaltröhren gleichzeitig Strom führen.
Durch den Strom, der durch eine Schaltröhre fliesst, wird das Potential der Kathoden aller Schaltröhren gehoben
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und damit die Spannung zwischen Gitter und Kathode für diese Röhren vergrössert, wodurch für das Leitendwerden eine grössere Gitterspannung erforderlich ist. Das Arbeiten der Schaltröhren ist damit wesentlich stabilisiert.
Im Anodenkreis der einzelnen Schaltröhren ist ein Empfangsrelais Ri... Rn und parallel dazu ein Kondensator Cl... Cn angeordnet. Ist im Signal 17 an einer bestimmten Stelle ein Kanalimpuls vorhanden, so wird die Spannung der Kathoden aller Schaltröhren so weit gegen Null erniedrigt, dass der von der Laufzeitkette kommende Schaltimpuls das zugehörige Schaltrohr öffnen kann. Dabei wird der zugeordnete Kondensator aufgeladen und das betreffende Empfangsrelais zum Ansprechen gebracht. Der Kondensator hält das Relais für die Dauer eines Abtastzyklus. Das Empfangsrelais fällt hingegen ab, wenn im Signal der entsprechende Kanalimpuls fehlt. Das Empfangsrelais wird somit im Rhythmus der geberseitig gesendeten Impulse gesteuert.
Es ist zu den einzelnen Empfangsrelais und den zugehörigen Kondensatoren ein bei einer bestimmten Spannung leitender Nebenschluss, vorzugsweise eine Gleichrichterdiode DI... Dn vorgesehen, die die Ladespannung des Kondensators begrenzt. Insbesondere wird die Kondensatorladung dadurch von der Breite der Signalimpulse unabhängig. Da das Signal am Empfangsort mit verschiedenem Gleichstromwert ankommt, werden die Kanalimpulse bei Begrenzung verschieden breit.
Damit ergibt sich ein verschieden langer Stromfluss durch den Kondensator. Durch die Begrenzung der Ladespannung am Kondensator lädt sich jedoch dieser immer auf den gleichen Wert auf, der so bemessen ist, dass das Empfangsrelais während eines Abtastzyklus sicher hält und nach zwei Abtastzyklen sicher abfällt. Auch schmale Impulse und ebenso der erste Impuls bei Beginn eines Trennschrittes laden dann den Kondensator auf den richtigen Wert auf, so dass die einzelnen Empfangsrelais ein praktisch vollkommen genaues Abbild der zugeordneten geberseitigen Messwertimpulse liefern.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Übertragungssystem zur gleichzeitigen Übertragung mehrerer in Form von Impulsen, insbesondere Impulsfrequenzen, vorliegender Messwerte über eine gemeinsame Leitung, bei dem sendeseitig in zyklischer Folge zeitliche Ausschnitte aus den die verschiedenen Messwerte darstellenden Impulsen abgetastet und mit einem je Abtastzyklus hinzugesetzten Synchronisierimpuls übertragen werden und empfangsseitig diese Ausschnitte mittels eines in synchronem Zyklus arbeitenden Verteilerschalters zu den einzelnen Messwerten entsprechenden Impulsen wieder zusammengesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das aus den Ausschnitten der Messwertimpulse und den hinzugesetzten Synchronisierimpulsen zusammengesetzte Signal im Empfänger gegebenenfalls nach Vorverstärkung zwei getrennten Impulsformern zugeführt ist,
von denen der eine die Signalimpulse-in Dreieckimpulse umformt und aus der Rückflanke des vom Signal durch Abschneiden des oberen Teiles abgesonderten Synchronisierimpulses in einem differenzierenden Netzwerk eine Spannungsspitze erzeugt, die einem Impulsgeber zugeführt ist, von dessen Impulsen in einem Verzögerungsnetzwerk die Schaltimpulse für den Verteilerschalter abgeleitet werden, während der andere Impulsformer aus den Synchronisierimpulsen Rechteckimpulse formt und den ganzen Signalzug dem Verteilerschalter zuführt, wobei die Koinzidenz der Schaltimpulse und der Signalimpulse am Verteilerschalter durch Korrekturglieder im Verzögerungsnetzwerk hergestellt ist.