DE1540069B2 - Rundsteuer korrelationsempfaenger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rundsteuer-Korrelationsempfänger für tonfrequente Signalspannungen, die einem Energieverteilungsnetz überlagert sind.

Die Korrelationstechnik zielt auf dem nachrichtentechnischen Gebiet bekanntlich auf das vergleichende Auswerten einer elektrischen Größe, insbesondere einer Signalfunktion, entweder mit derselben, lediglich zeitlich verschobenen Funktion (Autokorrelationsfunktion) oder mit einer anderen, eigens erzeugten Funktion (Kreuzkorrelationsfunktion) ab und wird beispielsweise in der Radartechnik angewandt. Ein Korrelator im Sinne dieses Textes ist daher der Teil einer Empfangseinrichtung, der die Signalkennzeichen mit denjenigen des Vergleichssignals in Beziehung bringt.

Es ist bereits eine Fernsteuerung für elektrische Geräte mittels Phasenverschiebung der Steuerspannung bekannt, bei der jedem der Geräte oder jeder Gerätegruppe eine bestimmte, gegenüber einer Bezugsspannung wahlweise verschiebbare Phasenlage der Steuerspannung und dem einzelnen Empfänger ein derart gewählter Phasenbereich zugeordnet ist, daß er über so viel individuelle Phasenlagen anger steuert werden kann, wie funktionelle Kombinationen der einzelnen Geräte gewünscht werden.

Auch die Verwendung von Ringmodulatoren als Multiplikatoren ist bereits bekannt, und zwar bei der Analyse von Rauschspannungen auf dem Mikrowellensektor unter Verwendung eines Verzögerungsgliedes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zuverlässig arbeitenden Rundsteuer-Korrelationsempfänger zu schaffen, der nur einen geringen technischen Aufwand erfordert. Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Empfänger erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß er als Korrelator mindestens einen von einem Hilfsoszillator gesteuerten Ringmodulator enthält, dessen Eingangsübertrager das induktive Glied eines auf die Frequenzen der Signalspannung abgestimmten elektrischen Schwingkreises bildet und welchem ein Integrator sowie ein Gleichstromverstärker mit einem Schaltrelais nachgeordnet Si_nCj₅ wobei die Vergleichsspannung des Hilfsoszillators eine feste Phasenbeziehung zur Netzspannung und die gleiche Frequenz wie die zu empfangene Signalspannung hat.

Ein Ausführungsbeispiel wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert.

In der Figur, die einen elektronischen Korrelations-Rundsteuerempfänger zeigt, bedeuten 1 und 2 Leiter eines Verteilungsnetzes für elektrische Energie, hier z. B. einen zu einem Stromverbraucher führenden Phasenleiter (R) und den Nulleiter (0) eines Wechsel-Stromnetzes mit einer Netzfrequenz von 50 Hz. An Klemmen 3 und 4 der Netzleiter ist ein aus einem Eingangsübertrager 5 und einem Kondensator 6 bestehender Eingangskreis 7 des Rundsteuerempfängers angeschlossen. Die Induktivität des Übertragers S bildet mit der Kapazität des Kondensators 6 einen auf die Frequenz der Rundsteuer-Signalspannung äbgestimmten elektrischen Reihenschwingkreis.

Von Klemmen 8 und 9 des Eingangskreises 7 sind Nebenleitungen 10 und 11 abgezweigt, welche einen Hilfsoszillator 12 und einen Ausgangskreis 13 mit Netzwechselstrom versorgen. Der Ausgangskreis 13 besteht aus einem Schaltrelais 14 und einem als Gleichstromverstärker wirkender Transistor 15, dem als Speiseteil ein Gleichrichter 16, ein Kondensator 17, ein Widerstand 18 und ein der Stabilisierung und dem Überspannungsschutz dienender spannungsabhängiger Widerstand 19 in an sich bekannter Schaltungsart zugeordnet sind.

Als Selektionsglied des Rundsteuerempfängers wirkt ein Ringmodulator 20, dem ein i?C-Integrator 21 nachgeschaltet ist. Der Aufbau des verwendeten Ringmodulators 20 aus vier Modulatordioden 22 bis

25 im Zusammenhang mit der eine Mittelanzapfung

26 aufweisenden Sekundärwicklung 27 des Übertragers 5 und einem ebenfalls mit einer Mittelanzapfung 28 versehenen Symmetriewiderstand 29 ist an sich bekannt, desgleichen der Aufbau des aus einem Widerstand 30 und einem Kondensator 31 nach Art eines Tiefpaßfilters angelegten i?C-Integrators 21.

Die im Ringmodulator vorhandenen Mittelanzapfungen 26 und 28 sind an einen Ausgang 32 des Hilfs-Oszillators 12 angeschlossen, der, soweit er zum Betrieb auch Gleichstrom erfordert, natürlich aus dem Speiseteil des Ausgangskreises 13 mit Gleichstrom versorgt werden kann, wie dies in der Figur durch eine gestrichelte Verbindungsleitung 33 angedeutet ist. Der Hilfsoszillator 12 besitzt einen an sich beliebigen bekannten und daher nicht in Einzelheiten dargestellten Aufbau und ist vorzugsweise als einfächer Transistoroszillator ausgebildet. Er muß jedoch eine Einrichtung aufweisen, welche eine feste Phasenbeziehung zwischen der in den Leiterpaaren 1, 2 bzw. 10,11 anliegenden Netzspannung und der an seinem Ausgang 32 auftretenden Tonfrequenzspannung herstellt, wofür es verschiedene an sich bekannte Schaltungsmöglichkeiten gibt.

Das Schaltrelais 14 des Ausgangskreises 13 besitzt einen Schaltkontakt 34. In Rundsteuerempfängern, die Rundsteuerbefehle nach dem Prinzip der Synchronwahl auswerten, ist der Schaltkontakt 34 der übliche Empfangskontakt. In Mehrfrequenz-RundSteuersystemen dagegen liegt der Schaltkontakt 34 unmittelbar oder über einen Relaisverstärker im Stromkreis eines Energieverbrauchers, Zählwerk-

Umschalters od. dgl., der durch einen Rundsteuerbefehl ein-, aus- oder umgeschaltet werden soll.

Das Schaltrelais 14 wird dann vorzugsweise als bekanntes bistabiles Kipprelais ausgebildet und durch zwei Frequenzen gesteuert.

Wirkungsweise:

Ein von einer zentralen Befehlsstelle des Rundsteuersystems, dem der beschriebene Rundsteuerempfänger angehört, ausgesandter Rundsteuerbefehl erscheint im Eingangskreis 7 des Empfängers als tonfrequenter Signalspannungsimpuls von bestimmter Impulsbreite. Wegen der Filterwirkung des Eingangskreises 7 treten in der Sekundärwicklung 27 des Übertragers 5 im wesentlichen nur die Signalspannung und dieser eng benachbarte Störspannung auf. Gleichzeitig liegt an den Mittelanzapfungen 26 und 28 eine vom Hilfsoszillator 12 erzeugte Vergleichsspannung an, welche die gleiche Frequenz besitzt wie die Signalspannung und vorzugsweise mit dieser in Phase ist. Wenn die vom Sender des Rundsteuersystems erzeugte Signalspannung in einer festen Phasenbeziehung zur Netzspannung steht, läßt sich die gegenseitige Phasenlage von Signalspannung und Vergleichsspannung durch ein im Hilfsoszillator angeordnetes Phasenkorrekturglied in gewissen Grenzen bleibend festlegen.

Bei richtiger Abstimmung des Hilfsoszillators enthält das vom Ringmodulator 20 in bekannter Weise gebildete Frequenzspektrum eine Spannung mit der Frequenz Null. Diese Gleichspannung wird nun im Integrator 21 gefiltert und geglättet und steuert sodann den als Emitterfolger geschalteten Transistor 15 aus, wobei das Schaltrelais 14 erregt wird und den Rundsteuerbefehl zur Wirkung kommen läßt.

Wegen der sehr hohen Trennschärfe des beschriebenen Rundsteuerempfängers eignet sich dieser auch für Mehrfrequenz-Rundsteuersysteme, bei welchen also unterschiedliche Befehlsarten durch verschiedene Rundsteuerfrequenzen übertragen werden. Ein einzelner Empfänger spricht dabei nur auf eine der in seinem Hilfsoszillator 12 vorgegebenen Frequenz gleiche Rundsteuerfrequenz an. Selbstverständlich kann ein Rundsteuerempfänger der hier beschriebenen Art auch mit all seinen Vorteilen in einem Einfrequenz-Rundsteuersystem Verwendung finden, bei dem verschiedene Befehlsarten durch ein Signalspannungsimpulsdiagramm der gleichen Rundsteuerfrequenz unterschieden werden, und das deshalb nach dem bekannten Synchronwählerprinzip arbeitet.

ίο Da Schaltungen von Rundsteuerempfängern mit Synchronwähler bekannt sind, ist hier auf eine nähere Besprechung der im vorliegenden Zusammenhang nicht erfindungswesentlichen Einzelheiten derselben verzichtet.

Die außerordentlich hohe Frequenzselektivität des beschriebenen Rundsteuerempfängers ergibt auch bei einem unter dem Störpegel liegenden Signalspannungspegel ein fehlerfreies Ansprechverhalten. Gleichzeitig gewährleistet dieser sehr einfach aufgebaute Empfänger bei geeigneter Bemessung der verwendeten Schaltungselemente einen sicheren Rundsteuerempfang noch mit einer Impulsbreite der Signalspannung von höchstens einigen hundert Millisekunden. Mithin ermöglicht die hier vorgeschlagene Lösung, die bisher für einander ausschließend gehaltenen Forderungen nach niedrigem Sendepegel, kurzer Befehlsdurchgabedauer und einfachem Empfängeraufbau in Rundsteuersystemen auf vollkommene Art und Weise gleichzeitig zu erfüllen.

Beispielsweise genügt bei einem Sendepegel von nur 0,13 % der Netzspannung und einer Rundsteuerfrequenz von 175 Hz eine Integrationszeit von 100 Millisekunden, so daß mit einer Signalimpulsbreite von höchstens 500 Millisekunden selbst in sehr oberwellenreichen Netzen eine einwandfreie Übertragung der Rundsteuerbefehle gewährleistet ist. Bei einer Rundsteuerfrequenz von 500Hz und ebenfalls 0,13 °/o Sendepegel wurde eine Integrationszeit von 50 Millisekunden und eine Signalimpulsbreite von 100 Millisekunden als völlig ausreichend für eine zuverlässige Befehlsübertragung befunden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Rundsteuer-Korrelationsempfänger für tonfrequente Signalspannungen, die einem Energieverteilungsnetz überlagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß er als Korrelator mindestens einen von einem Hilfsoszillator (12) gesteuerten Ringmodulator (20) enthält, dessen Eingangsübertrager (5) das induktive Glied eines auf die Frequenz der Signalspannung abgestimmten elektrischen Schwingkreises (7) bildet und weichem ein Integrator (21) sowie ein Gleichstromverstärker (15) mit einem Schaltrelais (14) nachgeordnet sind, wobei die Vergleichsspannung des Hilfsoszillators eine feste Phasenbeziehung zur Netzspannung und die gleiche Frequenz wie die zu empfangende Signalspannung hat.

2. Rundsteuerempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltrelais (14) ein bistabiles Kipprelais ist.