Rundsteuerempfänger Ein Rundstauerempfänger dient zum Empfang von
Tonfrequenzsignalen und zu deren Umsetzung in entsprechende Schalthandlungen. Die
Signale werden innerhalb eines Rundsteuersystemes durch tonfrequente Signalspannungen
Über ein Verteilungsnetz für elektrische Energie fortgeleitet, Man bezeichnet Rundsteuersysteme
ihrer Funktion gemäss auch als Netzkommandoanlagen. Aufgabe und Problematik solcher
Systeme sind bekannt. Eine Hauptschwierigkeit für die Auslegung eines Rundsteuersystemes
besteht in der Gegensätzlichkeit zweier wichtiger Bedingungen? nämlich der Erreichung
kurzer Durchgabezeiten je Schaltbefehl einerseits
und der Lösung
der Rundsteueraufgabe mit einem möglichst kleinen technischen Aufwand andererseits.Ripple control receiver A ripple receiver is used to receive
Audio frequency signals and their implementation in appropriate switching operations. the
Signals are generated within a ripple control system through audio-frequency signal voltages
Forwarded via a distribution network for electrical energy, one calls ripple control systems
According to their function also as network command systems. Task and problem of such
Systems are known. A major difficulty in designing a ripple control system
consists in the opposition of two important conditions? namely the achievement
short transmission times per switching command on the one hand
and the solution
the ripple control task with as little technical effort as possible.
Will man in einem Rundsteuersyßtem aus technischen und wirtschaftlichen
GrUnden mit einem sehr niedrigen Sendepegel arbeiten, so erfordert dies bei bekannten
Rundsteuerempfängern einen unerwünscht grossen Einsatz von Mitteln, die eine zuverlässige
Aussonderung des Nutzsignales aus dem starken Störspektrum eines Energieverteilungsnetzes
ermöglichen, Gemäas einem anderen Verschlag bietet sich eine durchgreifende Lösung
der oben erwähnten Schwierigkeiten durch dIe Anwendung der bekannten Korrelationstechnik2
indem die Rundsteuerempfänger als Korrelationsempfänger von höchster Frequenzselektivität
ausgebildet werden, Bei der Entwicklung geeigneter Rundsteuerempfänger wurde nun
eine besonders einfache Ausführungsform gefunden, bei der als Korrelator ein Hallmultiplikator
zur Anwendung kommt. Ein Rundsteuerempfänger zum Empfang einer einem Verteilungsnetz
für elektrische Energie überlagerten tonfrequenten Signalspannung weist in für die
vorliegende Erfindung kennzeichnender Weise als Korrelationsempfänger mindestens
einen Korrelator auf, der aus einem Hallgenerator mit wenigstens einer Foldspule
besteht, welche zugleich wenigstens einen Teil der Induktivität eines auf die Frequenz
der Signalspannung abgestimmten elektrischen Schwingkreises bildet, während einem
Blektrodenpaar des Hallgenerators eine von einem Hilfsoszillator erzeugte Spannung
mit einer Vergleichsfrequenz zugeführt ist,
Ein'zelheiten des hier
definierten Rundsteuerempfängers gehen aus dem im folgenden an Hand der Zeichnung
beschriebenen Ausführungsbeispiel hervor. In der Figur, die einen Korrelations-Rundsteuerempfänger
zeigt oe-
deuten 1 und 2 Leiter eines Versorgun&-#,etzes für
elektrische
gie, an welche dr-,.. einen Kondensator 3 und eine Feldspule
4 j#
Reihenschaltung aufweisende Eingangskreis des Rundsteueriamp:r-*.-igers
angeschlossen sind, Die Kapazität des Kond--sators
7 und dJe Induk-
tivität der Feldspule 4 sind so bemesson, d-s3 die Reihenr-hal-
tung 3, 4 bei der Frequenz der Signalspanritii,-#- in
gerät.
--D
In einem Luftspalt der Feldspule 4 befindet sich ein H,-:,lgenera-
tor 5, dessen erstes Elektrodenpaar 6, 7 mit
einem Hi-.fsnszilla-
tor 8 verbunden ist, während ein zweites Elektroden-
ar 91 10 an
den Eingang eines Verstärkers 11, vorzugsweise ein"o
Transistotver-
stärkers# angeschlossen ist, der ebenso wie der H-'lfsoszillator
8
in bekannter und daher nicht näher erläuterter W ise, wie darge-
stellt, aus dem Netz 11 2 gesppist wird.If you want to work with a very low transmission level in a ripple control system for technical and economic reasons, then with known ripple control receivers this requires an undesirably large amount of resources that allow the useful signal to be reliably separated from the strong interference spectrum of a power distribution network, according to another shack a thorough solution to the above-mentioned difficulties through the use of the known correlation technique2 in which the ripple control receivers are designed as correlation receivers with the highest frequency selectivity.When developing suitable ripple control receivers, a particularly simple embodiment has now been found in which a Hall multiplier is used as the correlator. A ripple control receiver for receiving an audio-frequency signal voltage superimposed on a distribution network for electrical energy has, in a manner characteristic of the present invention, as a correlation receiver at least one correlator, which consists of a Hall generator with at least one folding coil, which at the same time has at least part of the inductance of a on the frequency of the Signal voltage of tuned electrical resonant circuit forms, while a pair of metal electrodes of the Hall generator is supplied with a voltage generated by an auxiliary oscillator with a comparison frequency. In the figure showing a correlation ripple control receiver oe- indicate 1 and 2 conductors of a supply network for electrical
gie, to which dr -, .. a capacitor 3 and a field coil 4 j #
Series connection having input circuit of the ripple control amp: r - * .- igers
are connected, the capacity of the Cond - crystallizer 7 and induction DJE
activity of the field coil 4 are dimensioned in such a way that d-s3
device 3, 4 at the frequency of Signalspanritii, - # - in device.
--D
In an air gap of the field coil 4 there is an H, - :, lgenera-
gate 5, the first pair of electrodes 6, 7 with a Hi-.fsnszilla-
gate 8 is connected, while a second electrode ar 91 10 on
the input of an amplifier 11, preferably a "o Transistotver-
amplifier # is connected, which like the H-oscillator 8
in a known and therefore not explained in more detail, as shown
is being fed from the network 11 2.
Am Ausgang des Verstärkers 11 liegt ein Integrierglied 12,
bestehend aus einem Widerstand 13 und einem Kondensator 14. Dieses Integrierglied
12 kann natürlich ebensogut zwischen.Tiallgenerator 5 und Verstärker
11 angeordnet, dem Verstärker 11 also vorgeschaltet sein, was sich
unter Umständen auf die elektrische Bemessung der Bauelemente vorteilhaft auswirkt.
Dem Kondensator 14 ist ein Relais 15
parallelgeschaltet, dessen Schaltkontakt
16 z.B, im Stromkreis von
in der Zeichnung nicht näher dargestellten
elektrischen Geräten liegt, welche vom Rundsteuerempfänger aus- und ein-, bzw. umgeschal-
-£.,-'.werden sollen. In Rundsteuersystemen, die nach dem Synchron-
wI#lerprinzip arbeiten, ist der Schaltkontakt 16 der
übliche Emp-
far.. kontakt, Bei der Anwendung des beschriebenen Empfängers-in
Mehi'reque.nz-Rundsteuersystemen kann das Relais
15 vorzugsweise
als "",-kanntes bistabiles Kipprelais ausgebildet sein, zu
dessen
Steuert.ng vorzugsweise zwei Frequenzen verwendet werden.
Wirkungs-.Teise:
Ein von c.1- er zentralen Befehlsstelle alisgeisandter
Rundsteuerbefehl
erscheint :i i Eingangslmeis 3, 4 dr:,#s
ton-
frequenter ic-.,gr-alsparaiu#.rgsimp#als von beistimmtor Impulsbreite,
Wegen
der Abstimmizi#, des Eingangskreises 3, 4. '91--omfft
im Luftspalt de-" Feld-
2pulc-, 4 das vo£;-der Sigrialsparxr.mg Feid b4-ngondG-"c;
zur
Wirkung und den von der i2.-# Hilfsozzillater. F, erzellgten
Vergleichsspannune, durchflossenen Hallgenerator
15. _DIesteht
gleichheit und eine definierte Phasenlage zwischen Signal- und Vergleichsspannung,
so enthält das als Hallspannurig an den Elektroden 9 und 10 auftretende
Spannungsprodukt eine Gleichspannungskomponente, welche im Verst.ärker
11 verstärkt und im nachfolgenden Intel grierglied 12 geglättct. wird. Bei
ausreichender Erregung durch einen im Empfänger verarbeiteten normalen Befehleimpuls
betätigt das Relais 15 seine Schaltkontakte und lässt den Rundsteuerbefehl
zur Wirkung kommen',
Zur Erzielung einer eindeutigen Phasenbeziehung
zwischen der Si' gnelspannung und der Vergleichsepannung ist der Hilfsoszillator
so ausgebildet, dase stets.eine bestimmte Phasenrelation zwischen der den Hilfsoszillator
8 speisenden Notzspannung und der vom Hilfs-.oszillator 8 erzeugten
Vergleicheapannung besteht; wobei vorausgesetzt ist, dase auch die von einem Rundsteuersender
erzeugte Signalspannung in einer festen Phasenbeziehung zur Netzspannung steht.
Um mögliche Phasenunterschiede der im Hallgenerator 5 zu überlagernden Wechselgrössen
ausgleichen zu können, wird der Hilfsoazillator 8
vorzugsweise mit einem Phasenschieber
versehen. Es ist natürlich auch denkbarg ein Phasenkorrekturglied im Eingangskreis
3, 4 anzuordnen, Weitgehende Phasenunabhängigkeit lässt sich auch dadurch
erreicheng dass der Empfänger mit zwei über Gleichrichterdioden auf ein gemeinsames
Siimmierglied arbeitenden Korrelatoren ausgestaltet wird, deren einem die Signal-
oder die Vergleichsspannung mit einer künstlichen Phasenverschiebung von z.B. annähernd
90 0 zugefMirt ist.At the output of the amplifier 11 is an integrator 12 consisting of a resistor 13 and a capacitor 14. This integrator 12 can of course just as well zwischen.Tiallgenerator 5 and amplifier 11 are arranged to be the amplifier 11 therefore upstream of what may appear on the electrical design of the components has an advantageous effect. A relay 15 is connected in parallel to the capacitor 14, the switching contact 16 of which is, for example, in the circuit of electrical devices not shown in detail in the drawing, which are switched off and on or switched over by the ripple control receiver. - £., - '. Should be. In ripple control systems that are
wI # lerprinzip work, the switch contact 16 is the usual receiver
far .. contact, when using the described receiver-in
Mehi'reque.nz ripple control systems, the relay 15 can preferably
be designed as a "", known bistable toggle relay, to its
Steuert.ng preferably two frequencies are used.
Effect-.Teise:
A ripple control command sent by c.1 central command post
appears : i i input list 3, 4 dr :, # s ton-
frequenter ic -., gr-alsparaiu # .rgsimp # as of consenting pulse width, ways
the voting #, of the input circuit 3, 4. '91 --omfft in the air gap de- "field-
2pulc-, 4 das vo £; -der Sigrialsparxr.mg Feid b4-ngondG- "c; zur
Effect and that of the i2 .- # auxiliary ozzillater. F, erzellgten
Comparative voltage, Hall generator flowing through it 15. _Disstands
equality and a defined phase position between signal and reference voltage, the voltage product appearing as Hall voltage at electrodes 9 and 10 contains a direct voltage component which is amplified in amplifier 11 and smoothed in the following integrated circuit element 12. will. If there is sufficient excitation by a normal command pulse processed in the receiver, the relay 15 activates its switching contacts and allows the ripple control command to take effect between the local oscillator is 8 feeding Notzspannung and .oszillator auxiliary from 8 Vergleicheapannung generated; it is assumed that the signal voltage generated by a ripple control transmitter also has a fixed phase relationship to the mains voltage. In order to be able to compensate for possible phase differences between the alternating variables to be superimposed in the Hall generator 5 , the auxiliary oscillator 8 is preferably provided with a phase shifter. It is of course also conceivable to arrange a phase correction element in the input circuit 3, 4. Extensive phase independence can also be achieved by designing the receiver with two correlators working via rectifier diodes on a common synchronizing element, one of which has the signal or the reference voltage with an artificial phase shift of eg approximately 90 0 is supplied.
In Sonderfällen kann es zweckmässig sein, die Filterwirkung des Resonanzkreises
im Eingang des Empfängers von der Ausbildung der Feldspule 4 unabhängig zu machen.
Im Eingangskreis wäre dann ein beliebiges bekanntes Eingangsfilter anzuordnen, dem"
allenfalls Über einen Impedanzwandler, die Feldspule 4 nachgeschaltet ist, Der beschriebene
Rundsteuerempfänger ermöglicht trotz seines einfachen Aufbaues einen einwandfreien
Empfang von Rundsteuersignalent
deren Spannungspegel.unter dem Pegel
der in einem' Energieverteilungsnetz ständig vorhandenen Störspannungen liegt. Dieses
Ergebnis wird durch die ausserordentlich hohe. Tr-ennschärfe des Empfängers erreicht,
wobei die erforderliche Impulsbreite eines Signalspannungsimpulses höchstens einige
hundert Millisekunden beträgt, Beispielsweise genügt bei einem Sendepagel von nur
0,13 Prozent der Netzspannung und einer Rundsteuerfrequenz von
175 Hz eine Integrationszeit von 100 Millisekunden, so dass mit einer
Signalimpulsbreite von höchstens 500 MillisekiLnden auch in sehr oberwellenreichen
Netzen eine einwandfreie Uebertragung der Rundsteuerbefehle) gewährleistet ist.
Bei einer Rundsteuerfrequenz von 500 Hz und ebenfalls 0,13 Prozent
Sendepegel wurde eine Integrationszeit von 50 Millisekunden und eine Signalimpulsbreite
von 100 Millisekunden als völlig ausreichend für eine zuverlässige Befehlsübertragung
befunden.In special cases it can be useful to make the filter effect of the resonance circuit in the input of the receiver independent of the design of the field coil 4. Any known input filter would then have to be arranged in the input circuit, which "if necessary via an impedance converter, the field coil 4 is connected downstream. Despite its simple structure, the described ripple control receiver enables perfect reception of ripple control signals at their voltage level. Below the level of the interference voltages constantly present in an" energy distribution network ., this result is achieved by the extraordinarily high. Tr-ennschärfe the receiver achieved, whereby the required pulse width of a signal voltage pulse at most amounts to a few hundred milliseconds, for example suffices when a Sendepagel of only 0.13 percent of the mains voltage and a control frequency of 175 Hz an integration time of 100 milliseconds so that a signal pulse width of at most 500 MillisekiLnden proper transmission of the ripple control commands) is ensured even in very harmonic-rich networks. in a control frequency of 500 H z and also 0.13 percent transmission level, an integration time of 50 milliseconds and a signal pulse width of 100 milliseconds were found to be completely sufficient for reliable command transmission.