DE1912483B2 - Automatic synchronisation monitor for carrier-freq. generators - has monitors for control signal level and phase discriminators - Google Patents
Automatic synchronisation monitor for carrier-freq. generators - has monitors for control signal level and phase discriminatorsInfo
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- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J1/00—Frequency-division multiplex systems
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Überwachen des Betriebszustandes einer Syn- chronisierungseinrichtung für Generatoren in Trägerfrequenzsystemen, bei der ein Phasendiskriminator die Phasenlagen der synchronisierenden Frequenz (Steuerfrequenz) und der nachzuregelnden Frequenz oder einer von dieser abgeleiteten Frequenz vergleicht und eine vom Phasenunterschied abhängige Ausgangsgleichspannung des Phasendiskriminators zur Frequenznachregelung dient.The invention relates to a method for automatically monitoring the operating state of a syn- chronization device for generators in carrier frequency systems, in which a phase discriminator the Phase positions of the synchronizing frequency (control frequency) and the frequency to be readjusted or compares a frequency derived from this and a DC output voltage of the phase discriminator that is dependent on the phase difference is used for frequency readjustment.
In der Trägerfrequenztechnik werden zur Vermeidung von Frequenzfehlern bei der Übertragung von Nachrichten in zunehmendem Maße die in den Endstellen oder Ämtern vorhandenen Trägerfrequenzgeneratoren durch einen von einem hochkonstanten Zentralgenerator ausgesandten Frequenzvergleichs-Pilotton (Steuerfrequenz) mitgezogen. Aber auch bei der Ableitung der verschiedenen Trägerfrequenzen von einem gemeinsamen Steuergenerator innerhalb der Trägerversorgung einer Endstelle wird gelegentlich Synchronisierung angewendet.In carrier frequency technology, to avoid frequency errors when transmitting Messages are increasingly sent to the carrier frequency generators present in the terminals or offices by means of a frequency comparison pilot tone sent by a highly constant central generator (Control frequency) dragged along. But also when deriving the different carrier frequencies from one common control generator within the carrier supply of a terminal, synchronization is occasionally used.
Eine Synchronisierungseinrichtung für Generatoren, wie sie unter anderem auch in Trägerfrequenzsystemen benutzt wird und bei der ein Phasendiskriminator die Phasenlagen der synchronisierenden Frequenz und der nachzuregelnden Frequenz vergleicht und eine vom Phasenunterschied abhängige Ausgangsgleichspannung des Phasendiskriminators zur Frequenznachregelung dient, wird in der US-PS 33 49 337 beschrieben.A synchronization device for generators, such as those used in carrier frequency systems is used and in which a phase discriminator the phase positions of the synchronizing frequency and the compares the frequency to be readjusted and a DC output voltage dependent on the phase difference the phase discriminator is used for frequency readjustment is described in US Pat. No. 3,349,337.
nung zur selbsttätigen, phasenrichtigen Aufschaltung einer Synchronisierwechselspannung auf einen Schwingungserzeuger gleicher Nennfrequenz dargestellt Es wird dabei die Gleichspannung am Ausgang des Phasendiskriminators zum Ingangsetzen der Synchronisierung benutzttion for the automatic, phase-correct connection of a synchronizing AC voltage to a vibration generator with the same nominal frequency is shown Es the DC voltage at the output of the phase discriminator is used to start the synchronization
Bei der in der genannten US-PS 33 49 337 beschriebenen und ähnlichen, nach dem gleichen Prinzip arbeitenden Schaltungen bleibt bei Gleichheit beider Frequenzen eine unterschiedliche Phasenlage bestehen, die der notwendigen Frequenzkorrektur entspricht. Der synchrone Betrieb bleibt nur so lange erhalten, wie eine zunehmende Frequenzverstimmung des mitgezogenen Generators durch die Phasenlage über den Phasendiskriminator ausgeglichen werden kann. Dabei sind zwei Grenzen gesetzt außerhalb welcher der mitgezogene Generator nicht mehr synchron läuft Die eine Grenze ist durch den Phasendiskriminator gegeben, da die von ihm abgegebene Regelgleichspannung der Phasenlage nur in einem bestimmten Bereich derselben, z. B. nur bis 180°, wenigstens qualitativ folgt Die andere Grenze liegt in dem mitgezogenen Generator, dessen Frequenz nicht beliebig geändert werden kann. Wenn auch nur eine dieser beiden Grenzen überschritten wird, fällt der mitzunehmende Generator außer Tritt, und seine Frequenz pendelt unter dem Einfluß der noch wirkenden RegeUpannung um seine Eigenfrequenz herum, wobei der hierbei auftretende Frequenzfehler größer ist als der vorher vorhandene Mitziehbereich.In the case of the circuits described in said US Pat. No. 3,349,337 and similar, operating on the same principle, a different phase position remains when the two frequencies are the same corresponds to the necessary frequency correction. The synchronous operation is only maintained as long as one increasing frequency detuning of the generator drawn along can be compensated for by the phase position via the phase discriminator. There are two Limits set outside of which the generator is no longer running synchronously. One limit is given by the phase discriminator, as the control DC voltage output by it is the phase position only in a certain area of the same, e.g. B. only up to 180 °, at least qualitatively follows the other limit lies in the generator that is dragged along, the frequency of which cannot be changed at will. If only If one of these two limits is exceeded, the generator to be carried falls out of step, and its frequency fluctuates under the influence of the one that is still in effect RegeUvoltage around its natural frequency, the frequency error occurring here being greater than the previously existing pull-along area.
Bei den zum Stand der Technik angeführten Schaltungen würden in beiden genannten Fällen unzulässige Störungen in der Trägerfrequenzverbindung auftreten. Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum automatischen Überwachen des Betriebszustandes der Synchronisierungseinrichtung anzugeben, das den hohen Anforderungen, die an die Betriebssicherheit von Trägerfrequenzgeräten und -anlagen gestellt werden, genügt und bei dem insbesondere bereits vor dem Eintreten einer Störung das Bedienungspersonal durch ein akustisches oder optisches Signal herbeigerufen wird. Bei einer Weiterbildung der Erfindung soll der Verbraucher vom gestörten Gerät ab- und auf ein Ersatzgerät umgeschaltet werden.With the circuits listed in relation to the state of the art, in both cases mentioned would be impermissible Interference in the carrier frequency connection occurs. The invention is therefore based on the object of a Specify a method for the automatic monitoring of the operating state of the synchronization device, which satisfies the high demands placed on the operational safety of carrier frequency devices and systems, and in which in particular the operating personnel is called by an acoustic or optical signal before a fault occurs. If the In accordance with the invention, the consumer should be switched off from the malfunctioning device and switched to a replacement device.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Unterschreiten einer vorgegebenen Spannung der Steuerfrequenz und bei Unterschreiten der während des Normalbetriebes am Ausgang des Phasendiskriminators bestehenden Wechselspannung Alarm ausgelöst wird und daß ebenfalls Alarm ausgelöst wird, wenn der Gleichspannungsanteil der Phasendiskriminator-Ausgangsspannung einen von zwei Grenzwerten, die Werten der nachzuregelnden Frequenz innerhalb des Synchronisierbereiches proportional sind, über- bzw. unterschreitet.The object is achieved according to the invention in that when the voltage falls below a predetermined value the control frequency and if the voltage drops below the AC voltage at the output of the phase discriminator during normal operation, an alarm is triggered and an alarm is also triggered, if the DC voltage component of the phase discriminator output voltage is one of two limit values, the values of the frequency to be readjusted are proportional within the synchronization range, over- or falls below.
Die weiterführende Aufgabe, den Verbraucher vom gestörten Gerät ab- und auf ein Ersatzgerät umzuschalten, wird gelöst durch eine Weiterbildung des beschriebenen Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß eine der Überwachungsanordnung für den Gleichspannungsanteil der Phasendiskriminator-Ausgangsspannung parallelgeschaltete gleichartige Anordnung bei einer Änderung der Frequenz des Generators über die Grenzwerte für die Alarmgabe hinaus bis dicht an die Grenzen des Synchronisierungsbereiches heran einen weiteren Alarm gibt und die Umschaltung auf einen Ersatzgenerator bewirkt.The further task of disconnecting the consumer from the faulty device and switching over to a replacement device is achieved by a further development of the method described, which is characterized in that an arrangement of the same type connected in parallel to the monitoring arrangement for the direct voltage component of the phase discriminator output voltage a change in the frequency of the generator beyond the limit values for the alarm signal up to close to the Limits of the synchronization range, another alarm and the switchover to one Substitute generator causes.
Als Phasendiskriminator dient vorzugsweise ein normaler Ringmodulator. Es kann aber beispielsweise auchA normal ring modulator is preferably used as the phase discriminator. But it can also, for example
ein UND-Gatter als Phasendiskriminator verwendet werden.an AND gate is used as a phase discriminator will.
Die Erfindung wird an Hand der Figuren der Zeichnung näher erläutert Dabei zeigtThe invention is explained in more detail with reference to the figures of the drawing
F i g. 1 das Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung zum Durchführen des Verfahrens,F i g. 1 shows the basic circuit diagram of a circuit arrangement to carry out the procedure,
F i g. 2 die Regelkennlinie des synchronisierten Generators undF i g. 2 the control characteristic of the synchronized generator and
F i g. 3 die Ausgangsspannungen eines als Phasendiskriminator verwendeten Ringmodulators bei drei verschiedenen Phasenverschiebungen der beiden Eingangsspannungen des Modulators.F i g. 3 the output voltages of a phase discriminator used ring modulator with three different phase shifts of the two input voltages of the modulator.
Einem als Ringmodulator ausgebildeten, an sich bekannten Phasendiskriminator PH wird an einem Eingang 1 die synchronisierende Frequenz (Steuerfrequenz) fl und am anderen Eingang 2 eine dieser Frequenz im Normalbetrieb gleiche Frequenz f\' zugeführt, die von dem zu synchronisierenden Generator G für die Frequenz fl über einen Frequenzwandler Γ abgeleitet ist Dieser Frequenzwandler ist nur erforderlich, wenn, wie es häufig der Fall ist, die Steuerfrequenz /1 von der Generatorfrequenz verschieden ist. Der Phasendiskriminator PH gibt an seinem Ausgang 3 eine Signalspannung mit einem Wechselspannungsanteil und einem Gleichspannungsanteil UR ab. Der Wechselspannungsanteil wird über einen Kondensator C einer ersten Überwachungsanordnung Ol und der Gleichspannungsanteil über eine wechselstromsperrende Drossel D einerseits dem Generator G zur Frequenzregelung und andererseits einer zweiten Überwachungsanordnung Ol zugeführt Eine dritte Überwachungsanordnung Oi ist an den Eingang 1 des Phasendiskriminators angeschlossen. A phase discriminator PH designed as a ring modulator and known per se is supplied with the synchronizing frequency (control frequency) fl at one input 1 and a frequency f ' which is the same as this frequency in normal operation at the other input 2, which is supplied by the generator G to be synchronized for the frequency fl is derived via a frequency converter Γ This frequency converter is only required if, as is often the case, the control frequency / 1 is different from the generator frequency. The phase discriminator PH outputs a signal voltage with an AC voltage component and a DC voltage component UR at its output 3. The alternating voltage component is fed via a capacitor C to a first monitoring arrangement Ol and the direct voltage component via an alternating current blocking choke D on the one hand to the generator G for frequency control and on the other hand to a second monitoring arrangement Oi. A third monitoring arrangement Oi is connected to the input 1 of the phase discriminator.
Die Überwachungsanordnungen Ol und 03 bestehen beispielsweise jeweils aus einem Verstärker, einem Gleichrichter und einem elektromagnetischen oder elektronischen Relais zur Steuerung eines einen optischen oder akustischen Alarm auslösenden Stromkreises. In der Überwachungsanordnung Ü2 ist statt des Verstärkers und Gleichrichters ein Gleichstromverstärker eingesetzt Die Anordnungen Ol und Oi lösen Alarm aus, wenn ihre Eingangswechselspannung jeweils einen bestimmten Schwellwert unterschreitet. Die \nordnung UZ dagegen löst Alarm aus, wenn ihre Eingangsgleichspannung UR einen von zwei Grenzwerten, die oberhalb bzw. unterhalb des im Norn>albetrieb, d. h. bei Frequenzgleichheit von Λ und Λ'. vorhandenen Wertes 0 der Eingangsgleichspannung liegen, über- bzw. unterschreitet. Diesen Gleichspannungsgrenzwerten entsprechen Frequenzwerte, die innerhalb des Synchronisierungsbereiches des Generators G und nahe an den Grenzen dieses Bereiches liegen.The monitoring arrangements Ol and 03 each consist, for example, of an amplifier, a rectifier and an electromagnetic or electronic relay for controlling a circuit that triggers an optical or acoustic alarm. In the monitoring arrangement Ü2, instead of the amplifier and rectifier, a direct current amplifier is used. The arrangements O1 and Oi trigger an alarm when their input alternating voltage falls below a certain threshold value. The order UZ, on the other hand, triggers an alarm if its input DC voltage UR is one of two limit values, which are above or below that in normal operation, ie if and Λ 'have the same frequency. the existing value 0 of the DC input voltage, exceeds or falls below it. These DC voltage limit values correspond to frequency values which are within the synchronization range of the generator G and close to the limits of this range.
Die Anordnung Ol zeigt an, ob die Synchronisierungseinrichtung überhaupt arbeitet. Die Anordnung 03 läßt erkennen, ob die Steuerfrequenz /Ϊ vorhanden ist. Die Anordnung Ü2 gibt einen Alarm ab, bevor durch Weglaufen bzw. Änderung der Eigenfrequenz fl des Generators G (z. B. durch Alterung eines Steuerquarzes) oder der Steuerfrequenz Λ der genannte Synchronisierungsbereich überschritten wird. Da bei Trägerfrequenzgeräten meist mehrere GeneratorenThe arrangement Ol indicates whether the synchronization device is working at all. The arrangement 03 shows whether the control frequency / Ϊ is present. The arrangement Ü2 emits an alarm before the mentioned synchronization range is exceeded by running away or changing the natural frequency fl of the generator G (e.g. due to aging of a control crystal) or the control frequency Λ. Since in the case of carrier frequency devices there are usually several generators
S mit der gleichen Steuerfrequenz synchronisiert werden, ist durch Vergleich der Frequenzunterschiede der einzelnen Generatoren gegenüber ihren im Normalbetrieb vorhandenen Werten leicht zu erkennen, ob die Steuerfrequenz sich verändert hatS are synchronized with the same control frequency, is by comparing the frequency differences of the individual generators compared to their normal operation existing values to easily see whether the control frequency has changed
ίο In F i g. 2 ist die Frequenz fl des Generators G aufgetragen, die dieser unter dem Einfluß der Regelgleichspannung UR abgibt Wenn diese gleich Null ist, schwingt der Generator mit seiner Eigenfrequenz CO. Innerhalb des Synchronisierbereiches SB liegen die den Regelgleichspannungswetten -URi bzw. +UR2 entsprechenden Grenzfrequenzen fli bzw. /22. Wenn der Regelgleichspannungswert - URi oder + UR2 überschritten wird, also bevor sich die Frequenz fl über den Synchronisierungsbereich SB hinaus verändert, wirdίο In F i g. 2, the frequency fl of the generator G is plotted, which it emits under the influence of the control DC voltage UR. If this is equal to zero, the generator oscillates at its natural frequency CO. The limit frequencies fli and / 22 corresponding to the regular DC voltage bets -URi and + UR2 are located within the synchronization range SB. When the control DC voltage value - URi or + UR2 is exceeded, that is, before the frequency fl changes beyond the synchronization range SB
von der Überwachungsanordnung Ol ein Alarm ausgelöst. Dieser fordert das Bedienungspersonal auf. die Eigenfrequenz des Generators zu korrigieren. Diese Korrektur ist ohne Frequenzmessung bei unbeeinflußtem Synchronbetrieb dadurch möglich, daß die Eigenfrequenz des Generators beispielsweise mit Hilfe eines Ziehkondensators so verstellt wird, daß die in einem Meßinstrument gemessene Regelgleichspannung ?.u Null wird.an alarm triggered by the monitoring arrangement Ol. This prompts the operating personnel. to correct the natural frequency of the generator. This correction is possible without frequency measurement in unaffected synchronous operation in that the natural frequency of the generator is adjusted, for example with the aid of a draw capacitor, so that the DC control voltage measured in a measuring instrument becomes zero.
In Weiterbildung der Erfindung kann der Überwa-In a further development of the invention, the monitoring
chungsanordnung 02 noch eine zweite, gleichartige Anordnung parallel geschaltet werden, die bei einer Änderung der Frequenz fl des Generators G über den Wert /21 oder fl2 hinaus bis dicht an die betreffende Grenze des Synchronisierungsbereiches SB heran einen zweiten Alarm gibt und die Umschaltung des Generators G auf einen Ersatzgenerator bewirktarrangement 02 a second, similar arrangement can be connected in parallel, which gives a second alarm when the frequency fl of the generator G changes beyond the value / 21 or fl2 up to the relevant limit of the synchronization range SB and the switchover of the generator G causes a replacement generator
F i g. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Ausgangsspannung U eines als Phasendiskriminator verwendeten Ringmodulators bei drei verschiedenen Phasenlagen seiner beiden Eingangsspannungen.F i g. 3 shows the time profile of the output voltage U of a ring modulator used as a phase discriminator with three different phase positions of its two input voltages.
Die Kurve a) gilt für den Fall, daß beide Eingangsspannungen gleichphasig sind (φ = 0°). In diesem Falle ist der für die Frequenzregelung ausgenutzte Gleichspannungsanteil positiv und von maximaler Größe.The curve a) applies to the case that both input voltages are in phase (φ = 0 °). In this case the DC voltage component used for frequency control is positive and of maximum size.
Die Kurve b) gilt für den Fall, daß beide Eingangsspannungen um 90° gegeneinander phasenverschoben sind (φ = 90°). In diesem Falle ist der Gleichspannungsanteil der Ausgangsspannung des Ringmodulators gleich Null.Curve b) applies in the event that the two input voltages are phase-shifted by 90 ° with respect to one another are (φ = 90 °). In this case it is the DC voltage component the output voltage of the ring modulator is zero.
Die Kurve c) gilt für den Fall, daß beide Eingangsspannungen um 180° gegeneinander phasenverschoben
sind (φ = 180°). Hierbei ist der Gleichspannungsanteil negativ und von maximaler Größe.
Beim Fehlen einer der beiden Eingangsspannungen gelangt keine Spannung an den Ausgang des Ringmodulators.
Curve c) applies in the event that both input voltages are phase-shifted by 180 ° with respect to one another (φ = 180 °). The DC voltage component is negative and of maximum magnitude.
In the absence of one of the two input voltages, no voltage is applied to the output of the ring modulator.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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