DE1563943A1 - Method and device for synchronous and programmed switching of electronic switches - Google Patents

Method and device for synchronous and programmed switching of electronic switches

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DE1563943A1 DE19661563943 DE1563943A DE1563943A1 DE 1563943 A1 DE1563943 A1 DE 1563943A1 DE 19661563943 DE19661563943 DE 19661563943 DE 1563943 A DE1563943 A DE 1563943A DE 1563943 A1 DE1563943 A1 DE 1563943A1
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Description

^563943^ 563943

Verfahren und Vorrichtung für synchrones und programmiertes Schalten elektronischer Schalter.Method and device for synchronous and programmed switching electronic switch.

In der Ferneteuer- und Fernmesstechnik werden vielfach Schwingungen eines L-C-Kreises ausgenützt. Letzterer kann derart angeregt werden, dass er eine kontinuierliche Schwingung erzeugt, oder aber -nach einem anderen Prinzip- eine Impulsfolge (mit der Eigenfrequenz tQ des L-C-Kreises) mit definierter Impulslänge abgibt. Durch die Tatsache, dass für Fernsteuerungen bzw. Fernmessungen oft die Energieleitungen als Uebertragungsweg eingesetzt werden, folgt, dass es zweckmässig und sogar notwendig ist, die industrielle Netzfrequenz für die Anregung des L-C-Kreises zu benützen. In diesem Fall ist es wichtig, an die Klemmen des L-C-Kreises die Industriefrequenz bei einem ihrer Spannungs-Haxima (beispielsweise beim negativen Scheitelwert) anlegen zu können. Das Optimum wird dabei dann erreicht, wenn man das System bei einem entgegengesetzten Spannungsmaximum (d.h. beim positivenScheitelwert) wieder abschaltet. Dabei tritt am Kondensator beim Einschalten der doppelte Scheitelwert der Spannung auf. Im Falle einer Erregung mit Industriefrequenz ist die Frequenz f oftmals eine Harmonische der Einschaltfrequenz f..In remote control and telemetry technology, oscillations of an LC circuit are often used. The latter can be excited in such a way that it generates a continuous oscillation, or - according to another principle - emits a pulse sequence (with the natural frequency t Q of the LC circuit) with a defined pulse length. Due to the fact that the power lines are often used as a transmission path for remote control or remote measurements, it follows that it is expedient and even necessary to use the industrial network frequency for the excitation of the LC circuit. In this case it is important to be able to apply the industrial frequency to the terminals of the LC circuit at one of its voltage maxima (for example at the negative peak value). The optimum is achieved when the system is switched off again at an opposite voltage maximum (ie at a positive peak value). In this case, twice the peak value of the voltage occurs on the capacitor when it is switched on. In the case of excitation with industrial frequency, the frequency f is often a harmonic of the switch-on frequency f ..

Bisher wurden für die Realisierung dieser Schaltfunktion an sich bekannte elektromeohanische Verfahren angewendet.So far known electro-mechanical methods have been used to implement this switching function.

Da die Zeitintervall· für das Sin- und Ausschalten sehr genau eingehalten werden müssen, ist es klar, dass ein mechanisches Verfahren in den erwähnten Fällen nachteilig ist. Di· wesentlichsten sind offenbar in der Regelung, im Verschleies und in der zeitlichen Inkonstanz zu suchen.Because the time interval for switching on and off is adhered to very precisely it is clear that a mechanical method is disadvantageous in the cases mentioned. The most essential are evidently in the regulation, in the wear and in the temporal To seek inconsistency.

vorliegende Erfindung hat nun ein Verfahren für synchrones und programmiert·· Schalt·» elektronischer Schalter zum Gegenstand, bei welchem Verfahren fUr da« Hn- und Aue«ohalt»n «in·· S»ri·- Sohwinfkr·!··· »it der Iifenfr«qu*ne tQ «In· 8p«is«ng verwendet vird,d«r«n Fr«tu#ft> f niedriger al· f# ist, »»Ich·· dadurch *·-The subject of the present invention is a method for synchronous and programmed switching electronic switches, in which method for da "Hn- and Aue" ohalt "n" in "S" ri "- Sohwinfkr"! " where the Iifenfr "qu * ne t Q " is used in 8p "is" ng, the "r" n Fr "tu # ft> f is lower than · f # ,""I ·· thereby * · -

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kennzeichnet ist, dasa das Ein- und Ausschalten alt αe* SpiliSpannung synchronisiert wird und dass ferner die Aueschaltzeit gleich einer Halbperiode gewählt wird, während die Zelt flir daa Einachalten gleich eines ungeradsahligen Vielfachen einer Halbperiode der Spaiaeapannung eingestellt wird.indicates that switching on and off alt αe * Spili voltage is synchronized and that furthermore the switch-off time is chosen to be equal to a half-period, while the tent is switched on for one time is set equal to an odd multiple of a half period of the spa tension.

Dia Erfindung bezieht eich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung dea Verfahrene und iat gekennzeichnet durch ein Schaltorgant bestehend aus mindestens einer Diode und mindestens einem ihr antiparallel geschalteten Thyristor, welches Schaltorgan von eines Rechteckgenerator gespeist wird, welcher seinerseits als ■Onostabiler Myltivibrator ausgebildet ist, dessen beiden Schaltzustände Ton einer Impulsreihe bestimmt wird, welche von einer Anordnung zweier Thyristoren in Antiparallelschaltung geliefert iat und deren Phase mittels eines Phasenschiebers regelbar ist.The invention also relates to a device for implementation dea Verfahrene and iat characterized by a switching element consisting of at least one diode and at least one their anti-parallel connected thyristor, which switching element is fed by a square wave generator, which in turn as ■ Onostable Myltivibrator is designed, its two switching states Ton of a pulse series is determined, which is supplied by an arrangement of two thyristors in anti-parallel connection iat and whose phase can be regulated by means of a phase shifter.

Ein AuafUhrungsbeiepiel wird nachstehend anhand von Figuren beachrieben. Dabei zeigt:An example of an implementation is noted below with the aid of figures. It shows:

'ig. 1 einen Schwingkreis mit einem Schaltorgan, 'ig* 2 Spannungen und Ströme in Punktion dar Zeit genäse *ig. 1, Fig. 3 einen Phaaenschieber und aina Multiribratorateuerung, Fig. 4 einen Multivibrator,'ig. 1 an oscillating circuit with a switching element, 'ig * 2 tensions and currents in puncture represent time. 1, 3 shows a phase shifter and a multi-vibrator control, 4 shows a multivibrator,

Fig. 5 dia im Multivibrator geaäss Fig. 4 auftretenden Spannungen in Funktion dar Zeit.FIG. 5 dia occurring in the multivibrator according to FIG. 4 Tensions as a function of time.

Daa Grundprinzip dea in Fig. 1 gezeigten Schaltorgans besteht in ainar Antiparallelachaltung einer Diode 11 und ainaa Thyristora 12* la aai zunächat angenommen, dass dar Thyristor 12 gaaparrt iat und aina Spannung U angelegt vird. Bei dar araten positiven Halbwelle führt die Diode 11 einen kapazitiven Ladeetrom, welcher dan Kondenaator 10 auf den Scheitelwert der Spannung U auflädt» via In Flg. 2 dargestellt. Bai geladenem Kondenaator 10 bleibtThe basic principle of the switching element shown in Fig. 1 consists in ainar anti-parallel connection of a diode 11 and ainaa thyristor 12 * la aai initially assumed that the thyristor 12 gaaparrt iat and aina voltage U is applied. If the rates are positive Half-wave, the diode 11 leads a capacitive charging current, which then charges the capacitor 10 to the peak value of the voltage U » via In Flg. 2 shown. Bai charged capacitor 10 remains

dar St1TOm 1 lull» aolange dar Thyrietor 12 gaaparrt lat. Polarisiert man nun den Thyristor 12 »ei ainem negativen Soheitelvort unter Beibehaltung dar Polariaationaapannung U , so kann aioh dar Kondensator 10 frsl entladen und reft eine Sehvingung alt der Frequena fg an. Fttr diese lohwlngung stellt die Kombination DlOAo - polariaierter Thyristor eisen Kuraaehluss isr. VIo bereits vorher erwähnt, muss das Systoa bei einer positlvenHalbvelle ge-represents St 1 TOm 1 lull "aolange represents Thyrietor 12 gaaparrt lat. Polarized is now the thyristor 12» ei ainem negative S o heitelvort while maintaining represents Polariaationaapannung U, so may capacitor 10 FRSL discharged aioh represents and reft a Sehvingung old the Frequena f g at. The combination DlOAo - polarized thyristor iron Kuraaehluss isr. Already mentioned earlier, the Systoa must be at a positive half-wave.

•J09817/0U1 I ORIGINAL INSPECTED• J09817 / 0U1 I ORIGINAL INSPECTED

1 66 09 d 1 66 09 d

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gesperrt werden, wobei diese den Scheitelwert der Spannung U aufweist. Hierzu genügt es, den Thyristor 12 in diesem Augenblick zu sperren. Der S-fcrom i mit der Frequenz f weist in diesem Moment einen Nulldurchgang auf, sofern diese Frequenz eine Harmonische der Einschaltfrequenz f, ist. Ist aber die Frequenz f nicht eine Harmonische der Frequenz f., indem sie von dieser etwas abweicht, so geht der Strom i im Sperrmoment nicht auf Null zurück, sondern er beendet zunächst seinen Verlauf und bleibt erst dann bis zum nächsten Nulldurchgang auf dem Wert Null. Dies verursacht keine bedeutende Aenderung der ^adespannung des Kondensatore 10, denn die Spannung U stellt in diesem Zeitpunkt einen um so schwächeren Spannun^Brückgang dar, je höher die Frequenz f liegt. Daher kann diese Erscheinung nur bei relativ tiefen Frequenzen f einen merklichen Einfluss ausüben·are blocked, this having the peak value of the voltage U. For this purpose, it is sufficient to block the thyristor 12 at this moment. The S-fcrom i with the frequency f points at this moment a zero crossing if this frequency is a harmonic of the switch-on frequency f i. But if the frequency f is not a harmonic of frequency f., in that it deviates somewhat from this, the current i does not go back to zero in the locking moment, rather, it first ends its course and only then remains at the value zero until the next zero crossing. This causes no significant change in the charge voltage of the capacitor 10, because the voltage U at this point in time represents a weaker voltage drop the higher the frequency f is. Therefore this phenomenon can only have a noticeable influence at relatively low frequencies f

Aus den vorstehenden Ausführungen geht somit hervor, dass diesee statische Schaltorgan eine Arbeitsweise in genau analoger Weise, wie sie ein elektromechanischer Kontakt aufweist, realisiert.From the above it can be seen that this static switching element works in exactly the same way as an electromechanical contact.

Im Beispiel der Fig. 3 müssen die Ein- und Ausschaltoperationen immer beim Spitzenwert der Spannung U erfolgen. Hierfür dient ein variabler Phasenschieber 13» 14» 15» welcher die Leitfähickeit der beiden antiparallelgeschalteten Thyristoren 10, 17 auf eine Spannung gleicher Frequenz und in Phase mit der Spannung U steuert. Dieses an sich bekannte System gestattet, eine Folge von abwechselnd positiven und negativen Impulsen U zu erzeugen, deren FrequenzIn the example of FIG. 3, the switch-on and switch-off operations always take place at the peak value of the voltage U. A variable phase shifter 13 »14» 15 », which controls the conductivity, is used for this purpose of the two anti-parallel connected thyristors 10, 17 to one Voltage of the same frequency and in phase with the voltage U controls. This known system allows a sequence of alternating positive and negative pulses U generate their frequency

starr an diejenige der Spannung U gebunden ist. Diese Impulsfolge Uis rigidly tied to that of the voltage U. This pulse train U

wird benutzt, um die Zustandsänderunyen eines an sich bekannten monostabilen Multivibrators zu steuern, der aber derart eingerichtet ist, dass die beiden Zustandsänderungen zeitlich gesteuert werden: der eine durch einen positiven, der andere durch einen der negativen Impulse; man kann daher durch die Wahl einerseits der Zeitkonetanten des RC-Gliedea 18, 19, anderseits mit der Amplitude der Impulse festlegen, welcher der negativen Impulse die Entladung des Kondeneators 19 unterbrechen soll (siehe Fir· 4 und 5).is used to change the state of a known to control monostable multivibrator, but which is set up in such a way that the two state changes are timed become: one by a positive, the other by one of the negative impulses; one can therefore choose on the one hand the Time constants of the RC element a 18, 19, on the other hand with the amplitude of the impulses determine which of the negative impulses the discharge of the condenser 19 is to interrupt (see Fir 4 and 5).

1 66 03 d1 66 03 d

009817/OUi original ^crrr:^j. 009817 / OUi original ^ crr r: ^ j.

In gleicher Weis« und gleichseitig wird die Sinschaltzeit des Schaltorgan· bestimmt, nämlich bei einer Halbperiode, venn der erste negative Impuls die Entladung stoppt, bei drei Halb-Perioden, venn der zweite negative Impuls die Entladung stoppt und so fort. (Siehe den ersten und streiten Fall der 'ig. 5)· Im hier gezeigten AusfUhrungsbeispiel (siehe Fig. 2 und dritter Fall der Fig. 5) stoppt der dritte negative Impuls die Entladung und die Einschaltseit umfasst fUnf Halbperloden. Anderseits beträgt die Ausschaltselt immer eine Halbperiode, wie gefordert. Öle Ausgangespannung U des Multivibrators ist daher starr an die Frequenz der Spannung U gebunden, wobei der Zeitpunkt der Einschaltung durch den Phasenschieber, der Zeltpunkt der Ausschaltung durch den Multivibrator bestimmt werden.The switching time of the switching element is determined in the same way and at the same time, namely in the case of a half-cycle, if the first negative impulse the discharge stops after three half-periods, v when the second negative pulse stops the discharge, and so on. (See the first and arguing case of 'ig. 5) · Im shown here Exemplary embodiment (see Fig. 2 and third case of Fig. 5) the third negative pulse stops the discharge and the switch-on side includes five half-pearls. On the other hand, the switch-off is always a half-period, as required. Oils output voltage U des The multivibrator is therefore rigidly tied to the frequency of the voltage U, whereby the point in time at which it is switched on by the phase shifter, the moment of switch-off can be determined by the multivibrator.

Dieses Steuerorgan erfüllt somit mit sehr grosser Genauigkeit, sowie mit absoluter Konstanz die ihm zukommende Aufgabe; anderseits ist die Einstellung äusserst vereinfacht.This control organ thus fulfills the task assigned to it with great precision and with absolute constancy; on the other hand the setting is extremely simplified.

Pa'v-nt^no;. raoh«Pa'v-nt ^ no ;. raoh «

009817/0U1009817 / 0U1

Claims (11)

- 5 - 1563343- 5 - 1563343 Patentanspruch· ιClaim · ι [1./Verfahren für synchrones und programmiertes Schalten elektronischer Schalter, bei welchem für das Ein- und Ausschalten einea Serie-Schwingkreises mit der Eigenfrequenz f eint Speisung verwendet wird, deren Frequenz f niedriger ist als f » dadurch gekennzeichnet » das· das Bin- und Ausschalten mit der Speisespannung synchronisiert wird und dass ferner die Ausschaltzeit gleich einer Halbperiode gewählt wird» während die Zeit für da· Einschalten gleich einem ungeradzahligen Vielfachen einer Halbperiode der Speisespannung eingestellt wird.[1./Procedure for synchronous and programmed switching of electronic switches, with which for switching on and off a series resonant circuit with the natural frequency f unites supply is used whose frequency f is lower than f »characterized by» the switching on and off with the supply voltage is synchronized and that the switch-off time is selected to be equal to a half period »during the The time for switching on is set equal to an odd multiple of a half cycle of the supply voltage. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die frequenz (f) als eine Harmonische der iinschaltfrequenz (f ) gewählt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the frequency (f) as a harmonic of the switching frequency (f) is chosen. 3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltfunktion für die Irzeugung einer Tonfrequenz für die Informationsübertragung auf Snergieleitungen eingesetzt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the switching function for the generation of an audio frequency for the Information transmission on Snergieleitungen is used. 4. Verfahren nach Patentanspruch 1» dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltfunktion für die Erzeugung einer der Fernmessung dienenden Tonfrequenz eingesetzt wird.4. The method according to claim 1 »characterized in that the S c stop function is used to generate a tone frequency used for remote measurement. 5. Verfahren nach Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet» dass die Hinschaltfrequenz (ft) gleich der Speisespannungsfrequenz (f) eingestellt wird.5. The method according to claims 1 and 2, characterized »that the switching frequency (f t ) is set equal to the supply voltage frequency (f). 6. Verfahren nach Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet» dass die Binschaltfrequens (ft) gleich einer Subharmonischen der Speisespannungsfrequens (f) eingestellt wird«6. The method according to claims 1 and 2, characterized in "that the switching frequency (f t ) is set equal to a subharmonic of the supply voltage frequency (f)" 7. Vorrichtung zur Durchführung dt· Verfahrens nach Patentanspruch 1» gekennzeichnet duroh ein Schaltorgan, welches aus mindestens einer Diode (ll) und minderten· tint« Thyristor (l2) in Aatlparalltlaohaltung aufgebaut ist» welohea Schaltorgan τοη •Int» leohteokgentrator gespeist wird, wtloher «tlneraelt· al·7. Device for carrying out the method according to claim 1 »marked by a switching element, which consists of at least one diode (ll) and reduced tint thyristor (l2) »welohea switching element τοη • Int »leohteokgentrator is fed, wtloher« tlneraelt · al · 009817/0U1 ORIGINAL JN^PECTED009817 / 0U1 ORIGINAL JN ^ PECTED 1563U31563U3 monostabiler Multivibrator auegebildet ist, dessen beiden Schaltzustände von einer Impulsreihe bestimmt wird, welche von einer Anordnung zweier Thyristoren (l6, 17} in Antiparallelschaltung geliefert ist und deren Phase mittels eines Phasenschiebers (l3, 14, 15) regelbar ist.monostable multivibrator is formed, both of which Switching states is determined by a series of pulses, which is determined by an arrangement of two thyristors (l6, 17} in anti-parallel connection is supplied and whose phase can be regulated by means of a phase shifter (13, 14, 15). 8. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, gekennzeichnet durch ein RC-Glied (l8, 19) fUr die Festlegung der Einschaltzeit eines Multivibrators und der durch die Thyristoren (l6, 17) gegebenen Impulsamplituden.8. Device according to claim 7, characterized by an RC element (18, 19) for determining the switch-on time of a Multivibrators and the pulse amplitudes given by the thyristors (16, 17). 9. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, gekennzeichnet durch einen variablen Phasenschieber (l3, 14, 15) &ur Einstellung des Binachaltmomentes.9. Device according to claim 7, characterized by a variable phase shifter (l3, 14, 15) & for setting the binary holding torque. IU. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltorgan einen Tonfrequensgenerator in *Orm einar an den Sekundärklemmen einer Wicklung (9) liegenden Spannungsquelle bildet.IU. Device according to claim 7, characterized in that the S c stop organ in a Tonfrequensgenerator * Orm einar at the secondary terminals of a coil (9) forms voltage source lying. 11. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltorgan einen Tonfrequensgenerator in *'orm einer Stromquelle darstellt, welcher Strom identisch ist mit dem Strom im Schwingkreis (9, If).11. The device according to claim 7, characterized in that the switching element has a tone frequency generator in * 'orm one Current source represents which current is identical to the current in the resonant circuit (9, If). Irf. J. MeierIrf. J. Meier ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED 00981Y/0U100981Y / 0U1 LeerseiteBlank page
DE19661563943 1966-04-25 1966-12-10 PROCEDURE FOR REMOTE CONTROL AND REMOTE MEASUREMENT VIA ENERGY CABLES AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR PERFORMING THE PROCESS Pending DE1563943B2 (en)

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