DE1144760B - Mit Selbstkontrolle ausgeruestete Impuls-UEbertragungs-Einrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Fernmessung und Rechnung und insbesondere auf ein Verfahren zur Übertragung von Digital-Impulsinformationen von einer Stelle zu einer anderen bei Selbstkontrolle für die Zuverlässigkeit und Richtigkeit der übermittelten Information.

Bei der Übermittlung verschlüsselter Informationen durch elektronische Impulse gibt es drei Arten von Fehlern, die die Zuverlässigkeit der übertragenen Information beeinträchtigen können. Der erste dieser Fehler ist der menschliche Irrtum bei Eingabe der Information in die Einrichtung. Die zweite Fehlerquelle liegt in falscher Funktion der Einrichtung selbst, und die dritte Fehlerquelle ist in der falschen Weitergabe richtiger Informationen durch die einwandfrei arbeitenden Einrichtungen begründet. Diese letzte Fehlerart ist am störendsten und am schwierigsten zu kontrollieren, da die beeinflussenden Faktoren nicht ständig vorhanden sind oder nicht gespeichert werden können, so daß sie einer Prüfung unterzogen werden können. Das Problem entsteht mit der Einführung zufälliger Impulse, wo sie nicht vorhanden sein sollten, oder mit der Wegnahme von Impulsen, wo sie geliefert werden sollen. Diese willkürlichen Effekte werden im allgemeinen mit »Rauschen« bezeichnet; sie umfassen jeden fremden Einfluß, der Impulse erzeugt oder vernichtet, wie beispielsweise induzierte elektrische Effekte von anderen Einrichtungen, statische oder andere Naturphänomene, die sämtlich unterbrochene und unregelmäßige Spannungs- oder Stromstöße auslösen können. Von einer bestimmten Anzahl von gesendeten Informationen kann angenommen werden, daß die Wiederholung der gleichen empfangenen Informationen eine Bestätigung fir die Richtigkeit der Information ist. Je größer jedoch die Zahl der nicht übereinstimmenden Resultate im Vergleich mit den übereinstimmenden Resultaten ist, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, daß die übereinstimmenden Resultate eine richtige Antwort oder Messung darstellen. Derartige Probiermetloden sind rein empirisch, sehr kostspielig und zeitriubend.

Es ist ein wesentlicher Zweck der Erfindung, das Erkennen von richtigen Impulsindormationen oder das sofortige Unterdrücken falschsr Informationen bei ihrem Empfang mit Sicherheit zu gewährleisten.

Die Erfindung bezieht sich instesondere auf ein Verfahren richtiger Impulsübernittlung, das in Gegenwart von Störungen kontrolliert werden kann beim Arbeiten mit einem geringen Pegel der Impulsleistung.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Mit Selbstkontrolle ausgerüstete
Impuls-Übertragungs-Einrichtung

Anmelder:

Magnetic Controls Company,
Minneapolis, Minn. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H.Marsch, Patentanwalt,
Schwelm (Westf.), Westfalendamm 10

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 3. August 1960 (Nr. 47 261)

Joseph Kelar, Richard LeRoy Dennison

und Norman Edward Daggett,

Minneapolis, Minn. (V. St. Α.),

sind als Erfinder genannt worden

Technik zur Prüfung der Richtigkeit der Impulse in einem binären System, in dem ein Zeitdifferential gewählt ist zur Bildung der einheitlichen Differenz zwischen einem binären »1« und »0«.

In der anschließenden Beschreibung werden weitere Gegenstände und Vorteile der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben, bei denen gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche oder ähnliche Teile in den verschiedenen Darstellungen beziehen. Es bedeutet

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer einzelnen Steuerperiode und schließt die Steuer- und Impulszeiten auf einer sinusförmigen Welle ein,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Sendefolge für die Zahl 25 im binären System unter Verwendung der erfindungsgemäßen Impuls-Übertragungstechnik,

Fig. 3 ein Blockschema der Sende- und Empfangsstationen, wobei eine synchronisierte Steuerimpulserzeugung und ein System benutzt wird, durch das die Richtigkeit der Übertragung selbst kontrolliert wird.

In Fig. 1 ist eine einzelne Steuerperiode A dargestellt, die eine einzelne Periode einer mit üblichen elektrischen Mitteln erzeugten 60-Hz-Welle darstellt. Der Steuerimpuls benutzt eine Sinuswelle 10 und um-

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faßt die Steuerperiode mit vollen 360°, was in dem tragende Signal nur ein einfacher Impuls ist, kann als Beispiel Vco Sekunde bedeutet. Der Beginn der Steuer- Empfänger eine breite Siebkette benutzt werden, periode ist gezeigt bei einem ersten Zeitintervall 11. Wenn das Sendesignal ein mit einem Impuls modu-Die Übertragung sämtlicher logischer Funktionen lierter Träger ist, ist als Empfänger eine schmale oder Daten innerhalb eines Teiles der Information 5 Siebkette zu benutzen. Es können beide Impulsarten erfolgt während der Steuerperiode A, keine Über- verwendet werden, es sind jedoch die letzteren vortragung erfolgt jedoch bei dem Startintervall 11. Die zuziehen wegen ihres hohen Signal-Rausch-Verhälterste Sendeperiöde erfolgt während des zweiten nisses, das die Wahrscheinlichkeit der Erzielung eines Zeitintervalls 12. Während des Zeitintervalle 12 kann annehmbaren Empfanges des gesendeten Signals in ein binäres »1« auf der Leitung gesendet werden. Das io Gegenwart von Störungen erhöht. Zeitintervall 2 liegt annähernd 90° nach der Startzeit Die Impuls-Übertragungstechnik ist in Fig. 3 er-

11 und stimmt praktisch mit dem positiven Scheitel läutert. Die Übertragungsleitung ist mit 14,15 beder Sinuswelle 10 überein. Die Sinuswelle geht dann zeichnet, und sämtliche Funktionen werden durch von positiv nach negativ, und das dritte Zeitintervall Steuerimpulse synchronisiert. In dem Schema liefert 13 liegt bei annähernd 180° nach dem zweiten Zeit- 15 der Trägergenerator und Sender 16 synchronisierte Intervall 12 oder 270° nach der Startzeit 11. Das Impulse von dem »!«-Impulsgenerator 17 und dem Zeitintervall 13 ist für die Sendung eines binären »0« ^«-Impulsgenerator 18. Jeder der Impulsgeneratoren bestimmt und liegt annähernd auf dem negativen besitzt einen Phasenschieber 19, an dem sich ein Scheitel der Welle 10 der Steuerperiode. Die Sinus- Differenzierungsverstärker 20 und ein Impulswelle geht dann von negativ zu positiv, und eine ao formungsverstärker 21 anschließen. Jeder Impulsweitere Steuerperiode beginnt mit dem ersten Zeit- generator 17 und 18 ist an die Leitung 14,15 anintervall 11, an das sich die zweite Steuerperiode an- geschlossen, und beide erzeugen fortlaufend Impulsschließt usf. Es ist klar, daß die den binären »1« reihen, wobei die Impulse aus dem Generator 17 für und »0« zugeordneten Zeitintervalle vertauscht werden das zweite Intervall 12 und die Impulse aus dem können. as Generator 18 für das dritte Zeitintervall der Steuer-

Erfindungsgemäß ist Vorsorge getroffen, die ord- periode A gemäß Fig. 1 geliefert werden. Der Steuernungsgemäße Übertragung eines binären »0« bei dem impulsgenerator 22 bewirkt eine Synchronisation mit Zeitintervall 12 oder eines binären »1« bei dem Zeit- der Periodizität der Frequenzen in der Leitung 14,15. interval! 13 zu verhindern; weiter ist Vorsorge ge- Der Generator 22 benutzt einen hinter ihm liegenden troffen, willkürliche, ordnungsmäßige Übertragung 30 Begrenzer 23, der die sinusförmige Welle der Leitung eines binären »!.«-Impulses und eines binären »0«- 14,15 rechteckig macht, so daß die Wellen diffe-Impulses in der gleichen Steuerperiode A zu ver- renziert werden können; ein Differenzierungshindern. Es wird festgestellt, daß jede Steuer- verstärker 24 differenziert den Ausgang des Beperiode A ein Paar von Impulspositionen aufweist grenzers 32 nach der Zeit und verstärkt gleichzeitig und daß der Impuls seine bestimmte Lage in jeder 35 die Impulse, während ein Impulsformungsverstärker Steuerperiode haben muß. Es ist daher möglich, ein 25 den Ausgang des Differenzierungsverstärkers 24 oder mehrere Paare gegebenenfalls in der gleichen weiter formt und verstärkt, um ihn für den prak-Steuerperiode zu benutzen, wobei das Zeitintervall tischen Gebrauch gemäß Fig. 3 geeignet zu machen. 12 in eine Vielzahl derartiger Intervalle unterteilt Die synchronisierten Impulse werden dann in ein werden muß und ebenso das Intervall 13 in eine 40 Register 26 gegeben, wo sie Gleichstrompegel ergleiche Zahl bestimmt begrenzter einzelner Zeit- zeugen, die die binären »1« und »0« darstellen, die Intervalle zu unterteilen ist. In jedem Falle enthält vorher in das Register 26 gegeben sind. Diese wechdie Übertragungstechnik nur Paare von Positionen, selnden Gleichstrompegel werden auf den Zweifach- und daher muß ein bestimmtes Zeitintervall bei 13 durcMaß 27 für den »0«-lmpulsgenerator 18 und gepaart sein mit einem bestimmten Zeitintervall bei 45 auf den Zweifacldurchlaß 28 für den »1«-Impuls-12, um der Erfindung zu genügen. generator 17 gegeben. Der Zweifachdurchlaß 27

In Fig. 2 ist eine Übertragungsfolge gezeigt an liefert Impulse füi den »O«-Kanal29 nur dann, wenn Hand eines Beispiels für die Übertragung der Zahl 25 ein Impuls aus dem Generator 18 gleichzeitig mit im binären System, wo sie 00100101 entspricht. dem genauen Gleichstrompegel aus dem Register 26 Durch die Folge von aufeinanderfolgenden Steuer- 50 empfangen wird. In gleicher Weise werden Impulse Perioden IA bis 8,4 wird nur ein Stück der In- zu dem »1 «-Kanal nur dann geliefert, wenn ein Imformation während einer Steuerperiode gesendet. Es puls aus dem Generator 19 gleichzeitig mit dem gekann entweder das binäre »1« oder das binäre »0« nauen Gleichstrompegel aus dem Register 26 empwährend einer einzelnen Steuerperiode übertragen fangen wird. Der »0«-Impulskanal 29 und der »1«- werden, nicht jedoch beide. Wenn ein Impuls wäh- 55 Impulskanal 30 fähren zu dem Einfachdurchlaß 31, rend beider Zeitintervalle 12 und 13 erscheint und der die Sendung tür eines einzigen Impulses in jeder ein binäres »1« und »0« in der gleichen Steuer- Steuerperiode zulßt.

periode anzeigt, dann wird die Sendefolge als Fehler Die Elemente des Blockschemas gemäß Fig. 3, die

angesehen und die gesamte Messung zurückgewiesen. bisher beschrieben wurden, stellen den Sendeteil des Es werden Begrenzerkreise (gate generation 60 Systems dar. Dei Empfangsteil benutzt ebenso einen circuits) derart verwendet, daß Begrenzerimpulse mit Steuerimpulsgenerator 32, der die Impulse der Leivon Hand steuerbarer Breite während der Zeitinter- tung 14,15 synclronisiert und das gesamte System valle 12 und 13 erzeugt werden. Um ein ordnungs- synchron mit dar Sinuswelle macht, die an der gemäßes Signal zu erhalten, muß ein Impuls während Leitung liegt. Wie bei dem Sendeteil des Systems, einer der Begrenzerzeiten im Zeitintervall 11 auf 65 umfaßt auch dei Empfangsteil Generatoren für »1« die Leitung gegeben werden. Es ist klar, daß die und »0«, wobei der »1 «-Durchlaßgenerator 33 und Signale nicht zu jeder anderen Zeit während der der »0«-Durchlaßgenerator 32 vorgesehen sind. Der Steuerperiode durchgelassen werden. Wenn das über- Generator 23 enihält einen Phasenschieber 35, einen

Differenzierungsverstärker 36 und einen Impulsformer 37. Ebenso zeigt auch der »O«-Durchlaßgenerator34 einen Phasenschieber 38, einen Difierenzierungsverstärker 39 und einen Impulsformer 40. Der Zweifachdurchlaß 41 zieht »1 «-Impulse aus dem Generator 33 heraus, während der Zweifachdurchlaß 42 »0 «-Impulse aus dem Generator 34 entnimmt. Die Durchlaßgeneratoren 33 und 34 arbeiten dauernd, um ihre Durchlässe beim Zeitintervall 12 und Zeitintervall 13 jeder Steuerperiode gemäß Fig. 1 zu speisen; das gesamte System wird durch den Steuerimpulsgenerator 32 auf der Sendeseite und durch den Impulsgenerator 32 auf der Empfangsseite synchronisiert.

Ein abgestimmter HF-Verstärker und Detektor 43 ist an die Leitung 14,15 angeschlossen, der wiederum die gesendeten »1« und »0« aus der Leitung entnimmt und sie zu dem Zweifachdurchlaß 41 und dem Zweifachdurchlaß 42 liefert. »1 «-Impulse gehen durch den Zweifachdurchlaß 41 nur dann, wenn ein gleichzeitiger »1 «-Impuls von dem Detektor 43 empfangen wird. Ebenso gehen »O«-Impulse nur dann durch den Zweifachdurchlaß 42, wenn ein gleichzeitiger Impuls von dem Detektor 43 empfangen wird. »1«- und »O«-Impulse werden nach Passieren durch ihre Durchlässe in das Eingangsregister 44 geliefert, in dem die Information gesammelt und für spätere Benutzung gespeichert wird. Ein Fehlerdetektor 45 empfängt alle Impulse aus dem Zweifachdurchlaß 41 und 42 und registriert die empfangenen Informationen für eine Fehlregistrierung.

Es ergibt sich somit, daß die Steuerperioden und die Sendezeiten in Kopplung mit den an sich willkürlichen Übertragungsanordnungen und dem synchronisierenden Wellenzug eine Üertragungseinrichtung darstellen, bei der zufällige Störungen die Einrichtung nicht dazu veranlassen, irrtümliche Informationen anzunehmen.

Gemäß Fig. 2 ist am Anfang der Steuerperiode IA die Empfangsanordnung zum Empfang von Informationen bereit; sie erwartet daher zwischen dem Anfang der Steuerperiode IA und dem Ende der Steuerperiode 8/1 eine Information. Auf Grund der willkürlichen, bei der vorbeschriebenen Einrichtung benutzten Anordnung muß jede Steuerperiode einen »1«-Impuls oder einen »0«~Impuls enthalten, und zwar nur in dem genauen Zeitpunkt, nämlich im Intervall 12 oder im Intervall 13 in jeder Steuerperiode A. Wenn eine Steuerperiode auftritt, die nach dem Beginn einer Sendung keinen »1 «-Impuls oder »O«-Impuls enthält, wird die gesamte Übertragung als irrtümlich angesehen und abgewiesen. Ein solcher Fehler wird als Fehlimpuls bezeichnet, und zeigt an, daß sich etwas ereignet hat und die Übertragung von der richtigen Arbeitsweise abgewichen ist. Bei der zweiten willkürlichen Arbeitsanordnung, auf die die erfindungsgemäße Einrichtung eingestellt ist, können ein »1«-Impuls und ein »O«-Impuls nicht beide in dar gleichen Steuerperiode A auftreten. Wenn eine derartige Bedingung gegeben ist, wird die gesamte Übertragung als irrtümlich angesehen und abgewiesen. Eine derartige Bedingung wird als fehlerhafter Doppelimpuls bezeichnet. Das Auffinden eines Fehlimpulses und eines fehlerhaften Doppelimpulses kann in beiden Fällen durch einen Einzelimpulsmultivibrator erfolgen, der, wenn er während einer Steuerperiode entweder nicht oder zweimal geschaltet wird, den Fehler anzeigen kann.

Gemäß Fig. 2 wurde in der Steuerperiode IA ein »O«-Impuls beim dritten Zeitintervall gesendet, während kein Impuls beim zweiten Zeitintervall gesendet wurde. Nimmt man an, daß eine äußere Störung genau in dem Durchlaß des zweiten Intervalls 13 der Steuerperiode IyI einen Impuls erzeugt, würde kein Fehler registriert werden, da in diesem Intervall ein Impuls zu übertragen war. Es ist festzustellen, daß bei Auftreten einer fremden Störung zu jedem anderen Zeitpunkt als bei dem Durchlaßintervallen 12 und 13 ein Impuls nicht empfangen wird auf Grand der Anwendung des engen Durchlasses.

Wenn eine Störung einen rechtmäßigen Impuls auslöscht, wird ein Fehlimpuls erzeugt und wiederum die Übertragungsfolge als fehlerhaft abgewiesen. Die einzige Möglichkeit, bei der die erfindungsgemäße Einrichtung dazu veranlaßt werden kann, ein fehlerhaftes Signal aus einer richtigen Information zu übertragen, ist dann gegeben, wenn die den Impuls erzeugende Störung in der Stellung »kein Impuls« ankommt, nämlich in genau gleicher Phase mit einer Amplitudenbeziehung gegenüber dem Signal, so daß ein falsches Signal beim Zeitintervall »1« erzeugt wird, und wenn in der gleichen Steuerperiode eine Störung mit bestimmtem Charakter auftritt, die ein rechtmäßiges Signal auslöscht, so daß kein Impuls dort auftritt, wo einer vorhanden sein sollte. Die Wahrscheinlichkeit des gleichzeitigen Auftretens von Neutralisierungsund Signalimpulsen innerhalb der Durchlaßintervalle einer einzigen Steuerperiode ist aber vemachlässigbar gering und hat keinen praktischen Einfluß auf die Genauigkeit der Selbstkontrolle der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Die Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform beschränkt, sondern umfaßt auch abgewandelte Ausführungsformen, sofern sie im Rahmen der Patentansprüche liegen.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Mit Selbstkontrolle ausgerüstete elektronische Impuls-Übertragungs-Einriohtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuersignal von bestimmt gewählter Frequenz erzeugt wird, daß das Steuersignal in Steuerperioden unterteilt wird, von denen jede bestimmte paarige Positionen aufweist, daß ein überlagerter Impuls in nur einer der paarigen Positionen gesendet wird, daß der Impuls empfangen und hinsichtlich seiner Position in jeder Periode unterschieden wird und daß die empfangene !information als falsch abgewiesen wird, wenn an beiden Positionen innerhalb einer Steuerperiode Impulse auftreten und wenn innerhalb einer Steuerperiode kein Impuls empfangen wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal sinusförmigen Charakter besitzt und daß die paarigen Positionen bei benachbarten positiven und negativen Sinusbögen hegen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die paarigen Positionen in einem positiven und einem benachbarten negativen Scheitel der Sinusbögen liegen und daß ein überlagerter Impuls nur in einer der beiden Scheitelpositionen übertragen wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Steuerperiode eine Startzeit in der Nähe des Nulldurchganges des Sinussignals besitzt und ein Impulsintervall in einer

Entfernung von annähernd 90° von der Startzeit und ein weiteres Impulsintorvall in einer Entfernung von ungefähr 180° von dem ersten Impulsintervall aufweist.

5. Verfahren zur Verwendung der Einrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Impulse in Positionen der positiven Sinuswelle eine Klasse von binären »1« und binären »0« und

alle Impulse in Positionen der negativen Sinuswelle eine andere Klasse von binären »1« und binären »0« darstellt.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Zeitintervalle von 90° ein binäres »1« und ein binäres »0« und alle Intervalle von 180° ein anderes binäres »1« und binäres »0« darstellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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