DE1563943B2 - PROCEDURE FOR REMOTE CONTROL AND REMOTE MEASUREMENT VIA ENERGY CABLES AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR PERFORMING THE PROCESS - Google Patents

PROCEDURE FOR REMOTE CONTROL AND REMOTE MEASUREMENT VIA ENERGY CABLES AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR PERFORMING THE PROCESS

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DE1563943B2 DE19661563943 DE1563943A DE1563943B2 DE 1563943 B2 DE1563943 B2 DE 1563943B2 DE 19661563943 DE19661563943 DE 19661563943 DE 1563943 A DE1563943 A DE 1563943A DE 1563943 B2 DE1563943 B2 DE 1563943B2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur ' Fernsteuerung und Fernmessung über Energieleitungen, bei dem eine wiederholte Zu- und Abschaltung eines Schwingkreises an eine Wechselspannungsquelle stattfindet, deren Frequenz unter der Eigenfrequenz des Schwingkreises liegt, und bei. dem das Zu- und Abschalten synchron mit der Spannung der Wechselspannungsquelle erfolgt, sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for ' Remote control and remote measurement via power lines with repeated switching on and off of an oscillating circuit to an AC voltage source, the frequency of which is below the natural frequency of the oscillating circuit is, and at. the switching on and off synchronously with the voltage of the AC voltage source takes place, as well as a circuit arrangement for performing this method.

In der Fernsteuer- und Fernmeßtechnik werden vielfach Schwingungen eines XC-Kreises ausgenützt, wobei dieser derart angeregt werden kann, daß er eine kontinuierliche Schwingung erzeugt oder eine Impulsfolge mit definierter Impulslänge abgibt. Da bei . Fernsteuerungen und Fernmessungen als Übertragungswege häufig Energieleitungen verwendet werden, ist es zweckmäßig .und im allgemeinen sogar notwendig, die industrielle Netzfrequenz zur Anregung des LC-Kreises zu benutzen.In remote control and telemetry technology, vibrations of an XC circuit are often used, this can be excited in such a way that it generates a continuous oscillation or a pulse train with a defined pulse length. Included . Remote controls and remote measurements as transmission paths If power lines are often used, it is appropriate .and in general even necessary to use the industrial mains frequency to excite the LC circuit.

Aus der österreichischen Patentschrift 245.671 ist ao bereits ein statischer Rundsteuersender zur Erzeugung einer Tonfrequenzspannung sowie zu deren Überlagerung auf ein Wechselstromenergienetz mittels eines als auf eine Harmonische der Netzfrequenz abgestimmter elektrischer Schwingungskreis ausgebildeten transformatorischen Kopplungsgliedes bekannt, bei dem die Anregungsschaltung für das aus einem LC-Glied bestehende Kopplungsglied einen im Takte der Grundwelle seiner Speisespannung, betätigten steuerbaren Gleichrichter enthält, wobei diese Grundwelle mit derjenigen des zu überlagernden Netzes in Phase ist und das LC-Glied während einer Periode der Grundwelle der Speisespannung an diese durch den'steuerbaren Gleichrichter mindestens einmal angeschlossen wird, und zwar innerhalb einer Viertelperiode vor einem Nulldurchgang.From the Austrian patent specification 245.671 is ao already a static ripple control transmitter for generating and superimposing an audio frequency voltage to an AC power network by means of one that is more than tuned to a harmonic of the network frequency electrical oscillation circuit trained transformer coupling member known, in which the excitation circuit for the coupling element consisting of an LC element has a cycle contains the fundamental wave of its supply voltage, actuated controllable rectifier, this fundamental wave is in phase with that of the network to be overlaid and the LC element during a period the fundamental wave of the supply voltage is connected to this through the controllable rectifier at least once within a quarter of a period before a zero crossing.

Die wesentlichsten Nachteile dieses bekannten statischen Rundsteuersenders bestehen darin, daß ausschließlich Harmonische der Netzfrequenz erzeugt werden können und daß die Anregungsspannung stark abhängig von der erzeugten Frequenz ist. Die Aussendung von Steuersignalen mit einer zur Netzfreqiunz harmonischen Frequenz führt bekanntlich bei den selektiv abgestimmten Empfängern häufig zu Schwierigkeiten, da diese Empfänger dann auch von den zumeist harmonisch zur Netzfrequenz liegenden Störspannungen beeinträchtigt werden können. - The main disadvantages of this known static ripple control transmitter are that only harmonics of the mains frequency can be generated and that the excitation voltage is strongly dependent on the generated frequency. The transmission of control signals with a for Netzfreqiunz harmonic frequency leads as is well known with the selectively coordinated recipients often to difficulties, since these recipients then also can be affected by the interference voltages, which are mostly in harmony with the mains frequency. -

Aufgabe der'Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Fernsteuerung. und Fernmessung über Energieleitungcn, das es ermöglicht, in einfacher und wirtschaftlicher Weise Schwingungszüge mit einer relativ großen Anzahl von verschiedenen, in einem gegebenen Frequenzbereich liegenden Frequenzen zur ' Übertragung auf Energicleitungen zu erzeugen und dabei eine möglichst hohe Ausbeute an Schwingleistung zu erzielen. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genann- ' ten Art dadurch gelöst, daß durch die Zu- und Abschaltung des Schwingkreises eine Impulsmodulation der gedämpften Eigenfrequenz des Schwingkreises vorgenommen und die jeweilige Impulslänge gleich einem ungeradzahligen Vielfachen einer Halbpariode und die jeweilige impulspause gleich einer Halbperiode dor Frequenz der Wechselspannungsquelle gewählt wird.The task of the invention is to create a method for remote control. and remote measurement over Energieleitungcn, which makes it possible in a simple and economical way to vibrate with a relatively large number of different frequencies lying in a given frequency range for ' To generate transmission on power lines and thereby the highest possible yield of vibration power to achieve. According to the invention, this object is achieved in a method of the initially mentioned ' th type solved in that a pulse modulation by the connection and disconnection of the resonant circuit the damped natural frequency of the resonant circuit and the respective pulse length is the same an odd multiple of a half-period and the respective pulse pause is equal to a half period of the frequency of the AC voltage source is chosen.

Auf diese Weise können Harmonische einer Subharmonischen der Speisefrequenz erzeugt werden, und die Anregungsspannung, die gleich dem doppelten Scheitelwerf der Speisespannung sein kann, ist unabhängig von der Frequenz. Diese Anregungsspannung in Höhe des doppelten Sc'heitelwertes der Wechselspannung kommt dabei sowohl bei niedrigen als auch bei höheren Frequenzen jeweils, voll zur Wirkung.In this way, harmonics of a subharmonic of the supply frequency can be generated, and the excitation voltage, which can be equal to twice the peak value of the supply voltage regardless of the frequency. This excitation voltage is equal to twice the value of the alternating voltage comes to full use at both low and high frequencies Effect.

Vorzugsweise wird als Eigenfrequenz eine Harmonische der Einschaltfrequenz, deren Periodendauer als Summe aus Impulslänge und Impulspause definiert, ist, gewählt. ■■.'■' . ' ■ A harmonic of the switch-on frequency, the period duration of which is defined as the sum of the pulse length and pulse pause, is preferably selected as the natural frequency. ■■. '■'. '■

Gemäß weiterer vorteilhafter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Einschaltfrequenz gleich der Frequenz der Wechselspannungsquelle'oder gleich einer Subharmonischen der Frequenz der Wechselspannungsquelle gewählt.According to further advantageous embodiments of the method according to the invention, the switch-on frequency is equal to the frequency of the AC voltage source or equal to a subharmonic of the Frequency of the AC voltage source selected.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß der Schwingkreis als Serienschwirigkreis ausgebildet ist und mit einem Anschlußende an einem Pol der Wechselspannungsquelle und mit dem anderen.Anschlußende über eine Antiparallelschaltung aus einer Diode und einem Thyristor an dem anderen Pol der Wechselspannungsquelle liegt.A preferred embodiment of a circuit arrangement for carrying out the method according to the invention is characterized in that the oscillating circuit is designed as a series oscillating circuit is and with one connection end at one pole of the AC voltage source and with the other.Anschlussende Via an anti-parallel connection of a diode and a thyristor at the other pole of the AC voltage source is.

Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Schaltungsanordnung gestattet es, auf einfache Weise an einer beliebigen Stelle eines Energieversorgungsnetzes über die Energieleitungen zu einer beliebigen anderen Stelle Befehle zu übertragen, wobei ohne komplizierte Verstärkungseinrichtungen ausgehend von Subharmonischen der Frequenz des Versorgungsnetzes Signale von ausreichender Amplitude gebildet werden können, die wiederum von selektiv abgestimmten Empfängern empfangen werden können, die von den zumeist harmonisch zur Netzfrequenz liegenden·Störspannungen nicht beeinträchtigt werden, da die Sendefrequenzen nicht harmonisch zur Netzfrequenz liegen. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung stellt somit einen einfach und universell einsetzbaren Steuersender dar, der praktisch an jede Steckdose angeschlossen werden kann. .A circuit arrangement operating according to the method according to the invention allows easy way to any point of an energy supply network via the power lines to transmit commands to any other place, without complicated amplification devices signals of sufficient amplitude based on subharmonics of the frequency of the supply network can be formed, which in turn are received by selectively matched receivers that are not affected by the interference voltages, which are mostly in harmony with the mains frequency because the transmission frequencies are not in harmony with the mains frequency. The inventive Circuit arrangement thus represents a simple and universally applicable control transmitter can be connected to practically any power socket. .

Ein Ausführungsbeispiel wird nachstehend an Hand von Figuren beschrieben. Dabei zeigt : An exemplary embodiment is described below with reference to figures. It shows :

. Fig. 1 einen Schwingkreis mit einem Schaltorgan,. 1 shows an oscillating circuit with a switching element,

Fig. 2 Spannungen und Ströme in Funktion·der Zeit gemäß Fig. 1,FIG. 2 voltages and currents as a function of time according to FIG. 1,

F i'g. 3 einen Phasenschieber und eine Multivibratorsteuerung, ■F i'g. 3 a phase shifter and a multivibrator control, ■

Fi g. 4 einen Multivibrator,Fi g. 4 a multivibrator,

F i g. 5 die im Multivibrator gemäß F i g. 4 auftretenden Spannungen in Funktion der Zeit.F i g. 5 in the multivibrator according to FIG. 4 occurring Tensions as a function of time.

Das Grundprinzip des in Fig. 1 gezeigten Schaltorgans-besteht in einer Antiparallelschaltung einer Diode 11 und eines Thyristors 12. Es sei zunächst angenommen, daß der Thyristor 12 gesperrt ist und eine Spannung U einer Wechselspannungsquelle mit der Frequenz/ angelegt wird. Bei der ersten positiven Halbwelle führt die Diode 11 einen kapazitiven Ladestrom, welcher den Kondensator 10 auf den Scheitelwert der Spannung U auflädt, wie in F ί g. 2 dargestellt. Bei geladenem Kondensator 10 bleibt der Strom / Null, solange der Thyristor 12 gesperrt ist. Polarisiert man nun den Thyristor 12 bei einem negativen Scheitelwert unter Beibehaltung der Polarisationsspannung Ui, so kann sich der Kondensator 10 frei entladen und regt eine Schwingung mit der Eigen-The basic principle of the switching element shown in FIG. 1 consists in an anti-parallel connection of a diode 11 and a thyristor 12. It is initially assumed that the thyristor 12 is blocked and a voltage U of an alternating voltage source with the frequency / is applied. During the first positive half-wave, the diode 11 carries a capacitive charging current, which charges the capacitor 10 to the peak value of the voltage U , as shown in FIG. 2 shown. When the capacitor 10 is charged, the current / zero remains as long as the thyristor 12 is blocked. If the thyristor 12 is now polarized at a negative peak value while maintaining the polarization voltage Ui, the capacitor 10 can discharge freely and stimulate an oscillation with its own

frequenz /„ an. Für diese Schwingung stellt die Kombination Diode — polarisierter Thyristor einen Kurzschluß dar. Das System muß bei einer positiven Halbwelle gesperrt werden, wobei diese den Scheitelwert der Spannung U aufweist. Hierzu genügt es, den Thyristor 12 in diesem Augenblick zu sperren. Der Strom / mit der Eigenfrequenz /„ weist in diesem Moment einen Nulldurchgang auf, sofern diese Frequenz eine Harmonische der Einschaltfrequenz/, ist, deren Periodendauer als Summe aus Impulslänge und Impulspause definiert ist (vgl. F i g. 2 unten). Ist aber die Eigenfrequenz /„ nicht eine Harmonische der Einschaltfrequenz /(, indem sie von dieser etwas ab . weicht, so geht der Strom / im Sperrmoment nicht auf Null zurück, sondern er beendet zunäcnst seinen Yerlauf und bleibt erst dann bis zum nächsten Nulldurchgang auf dem Wert Null. Dies verursacht keine bedeutende Änderung uer Ladespannung des Kondensators 10, denn die Spannung U stellt in diesem Zeitpunkt einen um so schwächeren Spannungsrückgang dar, je höher die Eigenfrequenz/,, liegt. Daher kann diese Erscheinung nur bei relativ tiefen Eigenfrequenzen /„ einen merklichen Einfluß ausüben.frequency / "on. For this oscillation, the combination of diode - polarized thyristor represents a short circuit, the system must be locked in a positive half wave, which has the peak value of the voltage U.. For this purpose, it is sufficient to block the thyristor 12 at this moment. The current / with the natural frequency / "has a zero crossing at this moment, provided that this frequency is a harmonic of the switch-on frequency /, the period of which is defined as the sum of the pulse length and pulse pause (see FIG. 2 below). If, however, the natural frequency / "is not a harmonic of the switch-on frequency / (in that it deviates slightly from it the value zero. This does not cause any significant change in the charging voltage of the capacitor 10, because at this point in time the voltage U represents a weaker voltage drop the higher the natural frequency / ,, is. Therefore, this phenomenon can only occur at relatively low natural frequencies / " exert a noticeable influence.

Aus den vorstehenden Ausführungen geht somit hervor, daß dieses statische Schaltorgan eine Arbeitsweise in genau analoger Weise, wie sie ein elektromechanischer Kontakt aufweist, realisiert.From the above it is thus apparent that this static switching element is a mode of operation realized in exactly the same way as an electromechanical contact.

Im Beispiel der F i g. 3 müssen die Ein- und Ausschaltoperationen immer beim Spitzenwert der Spannung U erfolgen. Hierfür dient ein variabler Phasenschieber 13, 14, 15, welcher die Leitfähigkeit der beiden antiparallelgeschalteten Hilfsthyristoren 16, 17 auf eine Spannung gleicher Frequenz und in Phase mit der Spannung U steuert. Dieses an sic'h bekannte System gestattet, eine Folge von abwechselnd positiven und negativen Impulsen Us zu erzeugen, deren Frequenz starr an diejenige der Spannung U gebunden ist. Diese Impulsfolge Us wird benützt, um die Zustandsänderungen eines an sic'h bekannten monostabilen Multivibrators zu steuern, der aber derart eingerichtet ist, daß die beiden Zustandsänderungen j zeitlich gesteuert werden: der eine durch einen posi-/' tiven, der andere durch einen der negativen Impulse; 1 man kann daher durch die WaTiI einerseits der Zeit-' konstanten des /?C-Gliedes 18, 19, anderseits mit der Amplitude der Impulse festlegen, welcher der negativen Impulse die Entladung des Kondensators 19 unterbrechen soll (siehe F i g. 4 und 5).In the example of FIG. 3, the switch-on and switch-off operations must always take place at the peak value of the voltage U. A variable phase shifter 13, 14, 15 is used for this, which controls the conductivity of the two anti-parallel connected auxiliary thyristors 16, 17 to a voltage of the same frequency and in phase with the voltage U. This known system allows a sequence of alternating positive and negative pulses U s to be generated, the frequency of which is rigidly linked to that of the voltage U. This pulse sequence U s is used to control the changes in state of a known monostable multivibrator, which is, however, set up in such a way that the two changes in state j are time-controlled: one by a positive, the other by one of negative impulses; 1 one can therefore use the WaTiI to determine on the one hand the time constant of the /? C element 18, 19, on the other hand with the amplitude of the pulses, which of the negative pulses is to interrupt the discharge of the capacitor 19 (see FIGS. 4 and 4) 5).

In gleicher Weise und gleichzeitig wird die Impulslänge des Schaltorgans bestimmt, nämlich bei einer Halbperiode, wenn der erste negative Impuls die Entladung stoppt, bei drei Halb-Perioden, wenn der zweite negative Impuls die Entladung stoppt und so fort. (Siehe den ersten und zweiten Fall der F i g. 5). Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel (siehe Fig.2 und dritter Fäll der F i g. 5) stoppt der dritte negative Impuls die Entladung und die Impulslänge umfaßt fünf Halbperioden. Andererseits beträgt die Impulspause immer eine Halbperiode, wie gefordert. Die Ausgangsspannung U1 des Multivibrators ist daher starr an die Frequenz/ der Spannung U gebunden, wobei der Zeitpunkt der Einschaltung durch den Phasenschieber, der Zeitpunkt der Ausschaltung durch den Multivibrator bestimmt werden.The pulse length of the switching element is determined in the same way and at the same time, namely with a half cycle when the first negative pulse stops the discharge, with three half cycles when the second negative pulse stops the discharge and so on. (See the first and second cases of Fig. 5). In the exemplary embodiment shown here (see FIG. 2 and the third case in FIG. 5) the third negative pulse stops the discharge and the pulse length comprises five half-periods. On the other hand, the pulse pause is always half a period, as required. The output voltage U 1 of the multivibrator is therefore rigidly tied to the frequency / voltage U , the time of switching on by the phase shifter and the time of switching off being 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 it with a very high degree of accuracy and with absolute constancy task to be carried out; on the other hand, the setting is extremely simplified.

Claims (9)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Fernsteuerung und Fernmessung über Energieleitungen, bei dem eine wiederholte Zu- und Abschaltung eines Schwingkreises an eine Wechselspanhungsquelle stattfindet, deren Frequenz unter der Eigenfrequenz des Schwingkreises liegt, und bei dem das Zu- und Abschalten synchron mit der Spannung der Wechselspannungsquelle erfolgt, dadurch .gekennzeichnet, daß durch die Zu- und Abschaltung des Schwingkreises eine Impulsmodulation der gedämpften Eigenfrequenz (/„) des Schwingkreises vorgenommen und die jeweilige Impulslänge gleich einem ungeradzahligen Vielfachen einer Halbperiode und die jeweilige Impulspause gleich einer Halbperiode der Frequenz (/) der Wechselspannungsquelle gewählt wird.1. Procedure for remote control and remote measurement via power lines, in which a repeated Connection and disconnection of a resonant circuit to an alternating voltage source takes place whose Frequency is below the natural frequency of the resonant circuit, and at which the switching on and off takes place synchronously with the voltage of the AC voltage source, characterized by, that by connecting and disconnecting the resonant circuit a pulse modulation of the damped Natural frequency (/ ") of the resonant circuit and the respective pulse length equal to an odd multiple of a half period and the respective interpulse period is equal a half cycle of the frequency (/) of the AC voltage source is selected. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Eigenfrequenz (/„) eine Harmonische der Einschaltfrequenz (/,), deren Periodendauer als Summe aus Impulslänge und Impulspause definiert ist, gewählt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the natural frequency (/ ") a Harmonics of the switch-on frequency (/,), their period duration as the sum of the pulse length and Pulse pause is defined, is selected. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltfrequenz (/,) gleich der Frequenz (/) der Wechselspannungsquelle gewählt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the switch-on frequency (/,) chosen to be equal to the frequency (/) of the AC voltage source. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltfrequenz (ft) gleich einer Subharmonischen der Frequenz (/) der Wechselspannungsquelle gewählt wird. .4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the switch-on frequency (ft) is selected to be equal to a subharmonic of the frequency (/) of the AC voltage source. . 5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis als Serienschwingkreis ausgebildet ist und mit einem Anschlußende an einem Pol der Wechselspannungsquelle und mit dem anderen Anschlußende über eine Antiparallelschaltung aus einer Diode (11) und einem Thyristor (12) an dem anderen Pol der Wechselspannungsquelle liegt.5. Circuit arrangement for performing the method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the resonant circuit is designed as a series resonant circuit and with one connection end to one pole of the AC voltage source and the other connection end Via an anti-parallel connection of a diode (11) and a thyristor (12) on the the other pole of the AC voltage source. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitpunkte der Zuschaltüng des Schwingkreises im Bereich von Spannungsmaxima der Wechselspannungsquelle liegen.6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that the times of the Connection of the resonant circuit in the range of voltage maxima of the AC voltage source lie. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristor (12) von einem als Rechteckgenerator arbeitenden monostabilen Multivibrator gesteuert ist, dessen beide Schaltzustände von einer Irnpulsreihe bestimmt sind, welche von einer Anordnung zweier Hilfsthyristoren (16, 17) in Antiparallelschaltung erzeugt und deren Phase mittels eines Phasenschiebers (13, 14, 15) regelbar ist. .7. Circuit arrangement according to claim 5 or 6, characterized in that the thyristor (12) is controlled by a monostable multivibrator working as a square wave generator, whose two switching states are determined by an impulse series, which by an arrangement two auxiliary thyristors (16, 17) generated in anti-parallel connection and their phase by means of a Phase shifter (13, 14, 15) is adjustable. . 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet. durch ein J?C-Glied (18, 19) zur Festlegung der Einschaltzeit des Multivibrators und der durch die Hilfsthyristoren (16, 17) gegebenen Impulsamplituden.8. Circuit arrangement according to claim 7, characterized. by a J? C element (18, 19) to determine the switch-on time of the multivibrator and the pulse amplitudes given by the auxiliary thyristors (16, 17). 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen variablen Phasenschieber C13, 14, 15) zur Einstellung des Einschaltzeitpunktes. 9. Circuit arrangement according to claim 7, characterized by a variable phase shifter C13, 14, 15) for setting the switch-on time. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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DE2741215A1 (en) * 1977-08-25 1979-03-08 Landis & Gyr Ag METHOD FOR SIGNAL GENERATION AND TRANSMITTER DEVICE FOR A NETWORK SURVEILLANCE SIGNALING SYSTEM WITH A NETWORK LOAD CONNECTED TO TWO-WIRE AC SUPPLY NETWORK

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