DE1149278B

DE1149278B - Electronic remote monitoring system

Info

Publication number: DE1149278B
Application number: DES69737A
Authority: DE
Inventors: Frederick Charles Riches; Peter Harry Varney; Kenneth Clark
Original assignee: Sargrove Electronics Ltd
Current assignee: Sargrove Electronics Ltd
Priority date: 1960-08-02
Filing date: 1960-08-02
Publication date: 1963-05-22

Description

Elektronische Fernüberwachungsanlage Die Erfindung betrifft eine elektronische überwachungsanlage zur in der Zentralstation ununterbrochenen, fortlaufenden Anzeige sich laufend ändernder Betriebszustände mehrerer zu überwachender entfernter Betriebsstellen, wobei die Überwachungsanlage als Sendeeinheit eine mit der Zahl der zu überwachenden Betriebsstellen übereinstimmende Zahl von Oszillatoreinheiten umfaßt, deren Signal auf feststehender, jedoch unterschiedlicher Frequenz zur Anzeige an Vorrichtungen in der Zentralstation diesen zugeleitet wird.Electronic remote monitoring system The invention relates to an electronic one Monitoring system for uninterrupted, continuous display in the central station continuously changing operating conditions of several remote operating points to be monitored, wherein the monitoring system as a transmission unit with the number of to be monitored Operating points includes the same number of oscillator units whose signal on a fixed but different frequency for display on devices in the central station this is forwarded.

Bekannte Fernüberwachungsanlagen umfassen folgende Einheiten: an den einzelnen zu überwachenden Betriebsstellen angeordnete Frequenzerzeuger, die eine mit der Zahl der zu überwachenden Betriebsstellen übereinstimmende Zahl von Oszillatoreinheiten oder andere geeignete Mittel zur Erzeugung einer festen, jedoch je Sendeeinheit unterschiedlichen Frequenz umfassen, von denen jede mit elektronischen Meßeinrichtungen oder anderen Apparaten in Verbindung steht, die an einer der entfernten Betriebsstellen montiert sind, Kontrolleinrichtungen für die erzeugten Frequenzen, eine Energieversorgung für die Einheiten, ein Kabel zur Verbindung der Einheiten der entfernten Betriebsstellen mit der Zentralstation, gemeinsame Verstärkereinheiten in der Zentralstation für die Signale, die von den Einheiten an den entfernten Betriebsstellen empfangen werden, Filter, die in Zahl und Frequenz mit den Einheiten und Anzeigemitteln in der Zentralstation übereinstimmen und mit dem Ausgang jedes Filters zur Anzeige zweier oder dreier Zustände an den einzelnen entfernten Betriebsstellen verbunden sind.Known remote monitoring systems include the following units: at the individual to be monitored operating points arranged frequency generator, the one number of oscillator units corresponding to the number of operating points to be monitored or other suitable means for generating a fixed, but per transmission unit different frequency, each of which with electronic measuring devices or other apparatus connected to one of the remote operating locations are mounted, control devices for the generated frequencies, an energy supply for the units, a cable to connect the units of the remote operating points with the central station, common repeater units in the central station for the signals received by the units at the remote operating points, Filters in number and frequency with the units and display means in the central station match and with the output of each filter to display two or three States at the individual remote operating points are connected.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, an jedem dieser entfernten Orte ein elektrisches Signal proportional dem dort vorherrschenden, sich laufend ändernden zu messenden physikalischen Zustand zu erzeugen, dieses Signal von den entfernten Betriebsstellen nach der zentralen Station zu übertragen und anschließend in dieser zentralen Station eine ständige, ununterbrochen fortlaufende Anzeige oder Aufzeichnung der an den jeweiligen entfernten Betriebsstellen vorherrschenden physikalischen Zustände zu erzeugen. Die zu messenden physikalischen Zustände können elektrischen Strom, elektrische Leistung, Druck, Temperatur, Feuchtigkeit, Gaskonzentration usw. umfassen. Solche physikalischen Zustände müssen unter den verschiedensten Umständen gemessen und angezeigt werden. So kann z. B. an Bord eines Schiffes eine laufende Temperaturanzeige von verschiedenen Teilen des Schiffes, d. h. den entfernten Betriebsstellen, an einen Kesselkontrollraum als zentrale Station erforderlich sein. Als weiteres Anwendungsbeispiel kann z. B. bei einem Bergwerk eine laufende Anzeige des Staubpegels von den verschiedenen entfernten Arbeitsorten an einen übertage-Kontrollraum als Zentralstation erforderlich sein.The object underlying the invention is to each these distant places an electrical signal proportional to the prevailing there, constantly changing physical state to be measured to generate this signal from the remote operating points to the central station and then in this central station a permanent, uninterrupted, ongoing one Display or record of the prevailing at the respective remote operating points to generate physical states. The physical states to be measured can electric current, electric power, pressure, temperature, humidity, gas concentration etc. include. Such physical states must be under the most varied of circumstances measured and displayed. So z. B. on board a ship an ongoing one Temperature display of different parts of the ship, d. H. the remote operating locations, to a boiler control room as a central station. As another Application example can e.g. B. a continuous display of the dust level in a mine from the various remote workplaces to an above-ground control room as Central station may be required.

Die Übertragung dieser modulierten Hochfrequenzsignale erfolgt mittels einer bekannten koaxialen Leitung mit geeigneter Impedanz in bekannter Weise zu einem Breitbandverstärker und nach geeigneter Verstärkung durch bekannte Selektivempfänger, die beispielsweise Filter aufweisen, von denen jedes die Foren eines doppelquarzgesteuerten Filters hat und in bekannter Weise auf die entsprechende Frequenz eingestellt ist, wobei dann die Ausgangsleistung des Filters zur fortlaufenden Anzeige der an den entfernten Betriebsstellen vorherrschenden Zustände verwendet wird. So kann z. B. die Ausgangsleistung jedes Filters so verwendet werden, daß mit ihr direkt ein Registriergerät zur Aufzeichnung des fortlaufenden Grades oder Wertes des physikalischen Zustandes angetrieben wird.These modulated high-frequency signals are transmitted by means of a known coaxial line with a suitable impedance in a known manner a broadband amplifier and after suitable amplification by known selective receivers, which, for example, have filters, each of which has the forums of a double crystal controlled Filter and is set to the appropriate frequency in a known manner, then the output power of the filter for the continuous display of the remote operating locations is used. So z. B. the output power of each filter can be used in such a way that with it directly a recorder to record the ongoing degree or value of the physical condition is driven.

Erfindungsgemäß werden die bekannten Fernüberwachungsanlagen in ihrer Überwachungssicherheit verbessert und in ihrer Anwendungsmöglichkeit dadurch erweitert, daß bei einer elektronischen Fernüberwachungsanlage der vorerwähnten Art jeder Oszillator mit der zu überwachenden Betriebsstelle in einem Stromkreis in Verbindung steht, der zur benötigten Aufgabe eines. ununterbrochenen, mit dem zu messenden, sich fortlaufend ändernden Zustand proportionalenNiederspannungs-Gleichstromes zurSteuerang der Spannung des Ausgangs der einzelnen Oszillatoren je einen an sich bekannten Transduktor enthält, so daß das Ausgangssignal der einzelnen Oszillatoren durch die einzelnen Transduktoren in seiner Amplitude moduliert ist und jeweils den Veränderungen der Niederspannungs-Gleichstromversorgung durch den Transduktor proportional ist.According to the known remote monitoring systems in their Surveillance security improved and its possible applications expanded as a result, that in an electronic remote monitoring system of the aforementioned type, each oscillator is connected to the operating point to be monitored in a circuit, the required task of one. uninterrupted, with that to be measured, continuously changing state of proportional low voltage direct current to control rank the Voltage of the output of the individual oscillators each a known transducer contains, so that the output of the individual oscillators through the individual The amplitude of the transductors is modulated and the changes in each case Low voltage DC power supply through the transducer is proportional.

Die modulierten Hochfrequenzsignale werden nach ihrer Verstärkung in einem Breitbandverstärker Selektivempfängern zugeführt, die in bekannter Weise Filterstromkreise bilden, von denen jeder auf die entsprechende Frequenz eingestellt ist und deren Leistung zur Erzeugung der fortlaufenden Anzeige der an den entfernten Betriebsstellen vorherrschenden Zustände in der Zentralstation verwendet wird. Die Speisung aller Einheiten an den zu überwachenden entfernten Betriebsstellen erfolgt durch eine gemeinsame Stromquelle in der Zentralstation über ein gemeinsames koaxiales Kabel geeigneter Impedanz, das gleichzeitig in bekannter Weise zur Rückübertragung der Anzeigesignale der Oszillatoren zu den zu überwachenden entfernten Antriebsstellen nach den Anzeigegeräten in der Zentralstation benutzt wird.The modulated high frequency signals are after their amplification in a broadband amplifier supplied to selective receivers, which in a known manner Form filter circuits, each of which is set to the appropriate frequency and their power to generate the continuous display of the remote Operating points prevailing conditions in the central station is used. the All units at the remote operating points to be monitored are fed by a common power source in the central station via a common coaxial Cable of suitable impedance, which is used simultaneously in a known manner for retransmission the display signals of the oscillators to the remote drive points to be monitored according to the display devices in the central station.

Der Frequenz-Abstand dieser Signale liegt vorzugsweise bei 500 Hertz und obgleich die angewendeten Grundfrequenzen nicht auf den bestimmten, hier erwähnten Bereich beschränkt sind, liegt das bevorzugte Frequenzband bei 60 kHz bis 140 KHz.The frequency spacing of these signals is preferably 500 Hertz and although the fundamental frequencies employed are not on the particular ones mentioned here Range, the preferred frequency band is 60 kHz to 140 kHz.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 ein Blockdiagramm, das einen allgemeinen Überblick über das erfindungsgemäße System gibt, Fig. 2 ein Stromkreisdiagramm des iJbertragungsteiles in mehr detaillierter Wiedergabe, Fig.3 ein Stromkreis-Blockdiagramm des Empfangsteiles in mehr detaillierter Wiedergabe, Fig. 4 einen Stromkreis zur Gleichstromsteuerung für einen Transistor-Puffer-Verstärker.Further details of the invention are related in the description explained in more detail with the drawings. 1 is a block diagram showing a gives a general overview of the system according to the invention, Fig. 2 is a circuit diagram of the transmission part in more detailed reproduction, FIG. 3 is a circuit block diagram of the receiving part in more detailed reproduction, Fig. 4 shows a circuit for DC current control for a transistor buffer amplifier.

In Fig. 1 ist 1 ein Stromwandler, der zur Messung von Wechselströmen in einer Phase eines zur Stromversorgung an den entfernten Betriebsstellen dienenneu Mehrphasensystems angeordnet ist. Der Strom oder die Spannung der Sekundärwicklung des Stromwandlers 1 wird durch einen Gleichrichterstromkreis 4 gleichgerichtet, der einen Glättungskondensator 5 enthält, wobei die Gleichspannung in eine koaxiale oder mehradrige Leitung 6, z. B. ein Kabel, geleitet wird, das beispielsweise einen inneren Leiter 7 und einen Mantel 8 besitzt.In Fig. 1, 1 is a current transformer which is arranged for measuring alternating currents in one phase of a new multi-phase system serving for power supply at the remote operating points. The current or the voltage of the secondary winding of the current transformer 1 is rectified by a rectifier circuit 4 which contains a smoothing capacitor 5, the DC voltage in a coaxial or multi-core line 6, for. B. a cable, which has an inner conductor 7 and a sheath 8, for example.

Die Koaxialleitung 7, 8 ist mit einer normalen Versorgungsspannung 10 in Reihe geschaltet, die einen Transistor-Oszillator-Kreis 9 speist, wobei der Oszillator mit der zu überwachendenBetriebsstelle in einem Stromkreis in Verbindung steht. Dieser gibt einen ununterbrochenen, mit dem zu messenden, sich fortlaufend ändernden Zustand proportionalen Niederspannungs-Gleichstrom zur Steuerung der Spannung des Ausganges des Oszillators 9 durch je einen Transduktor ab, so daß die Gleichspannung des Stromwandlers 1 und des dazugehörigen Gleichrichters 4 zur Niederspannungs-Gleichstromquelle 10, die den Transistor-Oszillator-Kreis 9 speist, entweder summierend oder subtrahierend wirksam wird.The coaxial line 7, 8 has a normal supply voltage 10 connected in series, which feeds a transistor oscillator circuit 9, the Oscillator in connection with the operating point to be monitored in a circuit stands. This gives an uninterrupted one, with the one to be measured, continuously changing state proportional low-voltage direct current to control the voltage of the output of the oscillator 9 by a transducer each, so that the DC voltage of the current converter 1 and the associated rectifier 4 to the low-voltage direct current source 10, which feeds the transistor oscillator circuit 9, either adding or subtracting takes effect.

Auf diese Weise addiert sich die Gleichspannung des Stromwandlers 1 mit der Spannung der den Oszillator 9 mit der normalen Energie versorgenden Schwachstromquelle 10 oder subtrahiert sich von dieser. Dies verändert die Amplitude des Signals des Oszillators 9, wobei seine Amplitude dem Strom folgt, der in dem primären Stromkreis des Stromwandlers 1 oder der Phase 2 der Stromversorgung 3 fließt.In this way the DC voltage of the current transformer is added 1 with the voltage of the weak current source supplying the oscillator 9 with normal energy 10 or subtracts from this. This changes the amplitude of the signal of the Oscillator 9, its amplitude following the current flowing in the primary circuit of the current transformer 1 or phase 2 of the power supply 3 flows.

In der Zentralstation, die den Empfangsteil des Systems darstellt, wird dieses Signal mit veränderlicher Amplitude über einen Übertrager 11 und einen gemeinsamen Verstärker 12 von einem Doppel-Quarz-Filter 13 übertragen, das auf die jeweilige Frequenz abgestimmt ist und ein geeignetes Registrier- oder Aufzeichnungsgerät 14 speist.In the central station, which is the receiving part of the system, is this signal with variable amplitude via a transformer 11 and a common amplifier 12 transmitted by a double crystal filter 13, which on the respective frequency is tuned and a suitable recording or recording device 14 dines.

Um mit relativ kleinen Frequenzabständen von etwa 500 Hz auf ein annehmbares Dämpfungsverhältnis zu kommen, wird dem Filter eine Bandbreite gegeben, die 40 Hz nicht übersteigt, was entweder durch die bekannten Verfahren mit geeigneten Filtern oder durch eine Doppel-Quarz-Anordnung erreicht werden kann.In order to achieve an acceptable one with relatively small frequency spacings of around 500 Hz Attenuation ratio to come, the filter is given a bandwidth that is 40 Hz does not exceed what is achieved either by the known method with suitable filters or can be achieved by a double quartz arrangement.

Aus diesem Beispiel einer laufenden Zustandsmessung eines Stromes, der in einem elektrischen Stromkreis fließt, geht hervor, daß, wenn geeignete Transduktoren zur Modulation des Signalausgangs des Oszillator-Stromkreises vorhanden sind, auch andere physikalische Vorgänge laufend festgestellt oder gemessen werden können.From this example of a current status measurement of a current, which flows in an electrical circuit, it is evident that if suitable transducers for modulating the signal output of the oscillator circuit are also available other physical processes can be continuously determined or measured.

Es ist ersichtlich, daß es bei Bergwerken oder ähnlichen Anlagen, wo unter Tage höchste Zuverlässigkeit des Oszillator-Stromkreises gefordert wird, zu empfehlen ist, die Schwachstrom-Gleichstromspannung, die für die Energieversorgung des Oszillator-Strom kreises erforderlich ist, durch ein Koaxialkabel zuzuführen, aber bei anderen Einrichtungen kann dies ebensogut durch Ortsbatterien oder durch eine stabilisierte Gleichstromversorgungsquelle erfolgen, die in der Einheit untergebracht ist, die den Transistor-Oszillator enthält. Wie bereits erwähnt, wird die Hilfs-Schwachstrom-Gleichstromleistung der Transduktoreinrichtung, die entweder mit positivem oder negativem Vorzeichen in Reihe mit der Stromversorgung liegt, die Amplitude des Signal-Ausganges des Transistor-Oszillators steuern.It can be seen that in mines or similar installations, where maximum reliability of the oscillator circuit is required underground, It is recommended to use the low-voltage direct current voltage that is used for the power supply of the oscillator circuit is required to be fed through a coaxial cable, but with other facilities this can just as well be done by local batteries or by a stabilized DC power source housed in the unit which contains the transistor oscillator. As mentioned earlier, the auxiliary low-voltage DC power the transducer device, which is either positive or negative is in series with the power supply, the amplitude of the signal output of the transistor oscillator steer.

Wenn das System umgekehrt wird, kann es zur Steuerung von Betätigungsmitteln, wie z. B. u. a. eines lokalen Versorgungssystems dienen.If the system is reversed, it can be used to control actuators, such as B. i.a. a local supply system.

In den Fig. 2 und 3 werden dieselben Bezugszeichen verwendet, wie in Fig. 1. In Fig. 2 sind Drei-Phasen-Versorgungsleitungen mit 3 a, 3 b, 3 c, Stromwandler mit 1 a,1 b, 1 c und Gleichrichter mit 4 a, 4 b, 4 c bezeichnet. Glättungskondensatoren sind mit 5 a, 5 b und 5 c, Transistor-Oszillator-Einheiten mit 9 a, 9 b, 9 c bezeichnet. Ein System-Steuer-Oszillator am Ende der Reihe ist mit 15 bezeichnet. Die Spannung jeder Einheit 9 a, 9 b, 9 c wird der Koaxialleitung 6 zugeführt, welche die Signale einem gemeinsamen Verstärker 12 zuleitet. Die Ausgangsspannung des gemeinsamen Breitbandverstärkers 12 wird zu mehreren Doppelquarzfilter-Einheiten 13 a, 13 b, 13 c, 13 d und anderen, einfach durch die Pfeile A angedeuteten Einheiten zugeleitet. Die Spannung jedes Filters wird einem Verstärker 16 a, 16 b, 16 c und 16 d, von da je einem Detektor 17 a, 17 b, 17 c, 17 d und schließlich den Registriergeräten 14 a, 14 b, 14 c, 14 d zugeführt: Selbstverständlich ist die Methode zur Steuerung der Oszillator-Amplitude, wie im vorhergehenden beschrieben, nicht die einzige Möglichkeit, um die Amplitude eines Signals eines Transistor-Oszillators zu verändern, auch ist dieses System nicht auf transistorische Oszillatoren beschränkt. Eine andere Abwandlungsmöglichkeit des Systems bei seiner Anwendung für Zwecke, bei denen andere Bedingungen als bei einem Bergwerk vorliegen, besteht darin, daß Röhren für den Oszillator verwendet werden, und die Niederspannungs-Gleichstromleistung des Transduktors dazu verwendet wird, durch bekannte Einrichtungen, wie z. B. Gittersteuerung, die Amplitude der Signale zu steuern.The same reference numerals are used in FIGS. 2 and 3 as in FIG. 1. In FIG. 2, three-phase supply lines with 3 a, 3 b, 3 c, current converters with 1 a, 1 b, 1 c and rectifiers denoted by 4 a, 4 b, 4 c. Smoothing capacitors are denoted by 5 a, 5 b and 5 c, transistor oscillator units by 9 a, 9 b, 9 c. A system control oscillator at the end of the row is indicated at 15. The voltage of each unit 9 a, 9 b, 9 c is fed to the coaxial line 6, which feeds the signals to a common amplifier 12. The output voltage of the common broadband amplifier 12 is fed to a plurality of double crystal filter units 13 a, 13 b, 13 c, 13 d and other units simply indicated by the arrows A. The voltage of each filter is fed to an amplifier 16 a, 16 b, 16 c and 16 d, from there a detector 17 a, 17 b, 17 c, 17 d and finally the recording devices 14 a, 14 b, 14 c, 14 d added: Of course, the method for controlling the oscillator amplitude, as described above, is not the only way to change the amplitude of a signal from a transistor oscillator, nor is this system limited to transistor oscillators. Another variation of the system in its application for purposes other than a mine is to use tubes for the oscillator and the low voltage DC power of the transducer to be used by known means, e.g. B. Grid control to control the amplitude of the signals.

Fig. 4 der Zeichnung zeigt einen geeigneten Stromkreis zur Gleichstromsteuerung für einen im vorhergehenden erwähnten zwischengeschalteten Transistor-Verstärker. Hier ist der Oszillator bei 18 und der zwischengeschaltete Verstärker bei 19 angedeutet, wobei die Signale der Koaxialleitung 6 zugeführt werden.Figure 4 of the drawings shows a suitable DC control circuit for an intermediate transistor amplifier mentioned above. Here the oscillator is indicated at 18 and the intermediate amplifier at 19, the signals being fed to the coaxial line 6.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electronic remote monitoring system for in the Central station uninterrupted continuous display of continuously changing operating conditions several remote operating points to be monitored, whereby the monitoring system as a transmitting unit one that corresponds to the number of operating points to be monitored Number of oscillator units, the signal of which is fixed, but different Frequency for display is fed to devices in the central station, thereby characterized in that each oscillator (9) with the operating point to be monitored is connected in a circuit that is required to deliver an uninterrupted, with the continuously changing state of proportional low-voltage direct current to be measured to control the voltage of the output of the individual oscillators (9) one each contains known transducer, so that the output signal of the individual Oszil_latoren (9) is modulated in its amplitude by the individual transducers and each the changes in the low voltage DC power supply through the transducer is proportional.

2. Electronic remote monitoring system according to claim 1, characterized characterized in that the modulated high frequency signals are transmitted through a coaxial line (6) of suitable impedance transmitted to a broadband amplifier (12) and after suitable amplification are then supplied to selective receivers (13) which Form filter circuits, each of which is set to the appropriate frequency and whose performance is used to provide a continuous display of the remote operating points to generate prevailing conditions in the central station.

3. Electronic remote monitoring system according to claim 1 and 2, characterized in that that in the central station a common power source (10) for feeding all units are located at the remote operating locations to be monitored.

4. Electronic Remote monitoring system according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that both for supplying all of the remote operating locations to be monitored Units from the common power source (10) in the central station as well as to the Retransmission of the output signals of the oscillators from the remote ones to be monitored Operating points for the display devices located in the central station have a common coaxial. Cable (6) is used.

5. Electronic remote monitoring system according to Claim 1 and 2, characterized in that in it each oscillator is a quartz-controlled oscillator Oscillator is.

6. Electronic remote monitoring system according to claim 1 or 2, characterized in that the filter (13) of each receiver is a double crystal control to achieve the greatest frequency constancy and a downstream transistor amplifier (16) contains.

7. Electronic remote monitoring system according to claim 1 and 2, characterized characterized in that the output power of each filter is chosen so large that with her a registration or recording device can be operated directly, which the registers or displays the respective degree or value of the physical state. B.

Electronic remote monitoring system according to Claims 1 and 2, characterized in that that in a phase (2) one is used to supply power to the remote operating location Multiphase system (3) current transformers are arranged, which DC circuits (4) with smoothing capacitors (S) as well as transducers and transistor oscillators (9) are downstream.

9. Electronic remote monitoring system according to claim 1 and 2, characterized in that it has a converter (11), a single amplifier (16) and a number of double quartz filters, which are specific to the respective Frequency range of the associated remote location are set.

10. Electronic Remote monitoring systems according to Claims 1 and 2, characterized in that they are on Each remote station is connected to a circuit that is used to take off the Power supply contains a transducer followed by a transistor, which is connected to the impedance of the coaxial line (6).

11. Electronic remote monitoring systems according to Claim 10, characterized in that the transducer has a third winding in has such an arrangement that the low voltage direct current of this winding the Amplitude of the output of the associated oscillator. from 0 to its maximum controls. Considered publications: »Magnetic Amplifier - Circuits«, Dr. William Geyger, VEB Verlag Technik, Berlin 1959, p. 309; »Electricity in Mining«, Issue 2/3, March 1943, page 18.