DE2217209C3

DE2217209C3 - Method and circuit for transmitting the amplitude of a DC voltage signal over a path

Info

Publication number: DE2217209C3
Application number: DE19722217209
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing 8024 Deisenhofen; Wiedemann Helmut Dipl.-Ing 8019 Ebersberg Thöner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1972-04-10
Publication date: 1977-12-22

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Schaltung zum Übertragen der Amplitude eines Gleichspannungssignals über eine Strecke unter Verwendung einer mit dem Gleichspannungssignal amplitudenmodulierten Trägerspannung, bei dem eine der Trägerspannung frequenzmäßig benachbarte, erste Hilfswechselspannung vorgegebener Amplitude mit übertragen und mittels eines empfangsseitigen Regel-Verstärkers, der in Abhängigkeit von einem Spannungsvergleich zwischen der gleichgerichteten Hilfswechselspannung und einer Referenzspannung gesteuert wird, auf eine konstante Amplitude geregelt wird und bei dem die Trägerspannung denselben Regelverstärker durchläuft. The invention relates to a method and a circuit for transmitting the amplitude of a DC voltage signal over a distance using an amplitude-modulated with the DC voltage signal Carrier voltage, in which one of the carrier voltage is frequency-wise adjacent, first Auxiliary AC voltage of specified amplitude is also transmitted and by means of a control amplifier on the receiving side, depending on a voltage comparison between the rectified auxiliary AC voltage and a reference voltage is controlled, is regulated to a constant amplitude and in which the carrier voltage passes through the same control amplifier.

Aus der DTPS 11 90 051 ist ein Verfahren dieser Art bekannt, bei dem die Amplitude des am Ende einer Fernsprechleitung anfallenden Gleichspannungssignals einer Meßgröße jeweils proportional ist und zur Übermittlung der Meßgröße über die Leitung zu der am Leitungsanfang befindlichen, eigentlichen Meßstelle übertragen wird. Der hierbei durch die Dämpfung der Fernsprechleitung verursachte Fehler muß durch eine vorangehende Eichmessung ermittelt und dann bei der Auswertung der übertragenen Amplitude berücksichtigt werden. Da jedoch die Leitungsdämpfung auch zeitlichen Schwankungen unterliegt, gelingt es auf diese Weise nicht, die störende Beeinflussung der Amplitudenübertragung in hinreichendem MaB^ zu unteidriik-A procedure of this type is from DTPS 11 90 051 known, in which the amplitude of the DC voltage signal occurring at the end of a telephone line is proportional to a measured variable and to transmit the measured variable via the line to the am The actual measuring point located at the beginning of the line is transferred. The here by the attenuation of the Telephone line errors must be determined by a previous calibration measurement and then during the Evaluation of the transmitted amplitude are taken into account. However, there is also the line attenuation Subject to temporal fluctuations, it is not possible in this way to interfere with the amplitude transmission to a sufficient extent

In den Literaturstellen »Bull. ASE 58 (1967), 15, 22. Juli«, S. 667, und »Technische Mitteilungen AEG-Telefunken« 58 (1968), 6, S. 336, sind piiotgeregelte Trägerfrequenz-Übertragungsstrecken beschrieben, wobei es sich jedoch dort um eine Modulation eines Trägers mit einer Meßgleichspannung zum Zwecke einer driftfreien Verstärkung des Meßsignals handelt. Dabei spielen jedoch Genauigkeitsprobleme, die auf frequenzabhängige Dämpfungseinflüsse von Übertragungsstrecken zurückgehen, keine Rolle.In the references »Bull. ASE 58 (1967), July 15, 22nd ", p. 667, and" Technical Communications AEG-Telefunken " 58 (1968), 6, p. 336, piiot-regulated carrier frequency transmission links are described, however, there is a modulation of a carrier with a DC measuring voltage for the purpose a drift-free amplification of the measurement signal. However, there are accuracy problems that arise Frequency-dependent attenuation influences of transmission links decrease, no role.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren derart weiterzuentwikkeln, daß die Genauigkeit der Amplitudenübertragung durch die frequenzabhängige Dämpfung der Übertragungsstrecke in keiner Weise beeinträchtigt wird. Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine weitere, von der Trägerspannung vorzugsweise den gleichen aber entgegengesetzt orientierten Frequenzabstami wie die erste aufweisende Hilfswechselspannung mit übertragen wird und daß der Mittelwert beider gleichgerichteter Hilfswechselspannungen dem Spannungsvergleich mit der Referenzspannung zugrunde gelegt Vrird.The invention is based on the object of further developing the method mentioned at the beginning in such a way that that the accuracy of the amplitude transmission due to the frequency-dependent attenuation of the transmission path is not affected in any way. This is achieved according to the invention in that a further, from the carrier voltage preferably the same but oppositely oriented frequency spacing how the first auxiliary AC voltage is also transmitted and that the mean value of both rectified auxiliary AC voltages are the basis for the voltage comparison with the reference voltage laid Vrird.

Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil liegt insbesondere darin, daß die auf diese Weise durchgeführte Amplitudenübertragung erheblich an Genauigkeit und Zuverlässigkeit gewinnt, so daß auch eine Anwendung zur Übertragung von Meßgrößen denkbar ist, die den hierfür in der Regel zu fordernden, erhöhten Genauigkeitsansprüchen einwandfrei genügt. Außerdem ist es möglich, die Genauigkeit der Amplitudenübertragung bei einer Umschaltung von einer Übertragungsstrecks auf eine andere ohn^ Schwierigkeiten oder weitere Maßnahmen voll aufrechtzuerhalten.The advantage achievable with the invention is in particular that the performed in this way Amplitude transmission gains considerably in accuracy and reliability, so that a Application for the transmission of measured variables is conceivable, which increased the one usually required for this Accuracy requirements perfectly satisfies. It is also possible to increase the accuracy of the amplitude transmission without difficulties when switching from one transmission line to another or to fully maintain further measures.

Eine geeignete Schaltung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einer sendeseitigen Additionsstufe, deren Eingängen die amplitudenmodulierte Trägerspannung und die Hilfswechselspannungen zuführbar sind, empfangsseitig angeordneten, frequenzselektiven Mitteln zur gegenseitigen Trennung der übertragenen Spannungen, Mittehi zur Durchführung eines Amplitudenvergleiches zwischen dem Mittelwert beider gleichgerichteter Hilfswechselspannungen und einer Referenzspannung sowie Mitteln zur Nachregelung eines Regelverstärkers in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis.A suitable circuit for carrying out the method consists of an addition stage on the transmission side, the inputs of which are amplitude-modulated Carrier voltage and the auxiliary AC voltages can be supplied, frequency-selective arranged on the receiving side Means for mutual separation of the transmitted voltages, means for implementation an amplitude comparison between the mean value of both rectified auxiliary AC voltages and a reference voltage and means for readjusting a control amplifier as a function of the Comparison result.

Das am Schaltungseingang 1 anliegende Gleichspannungssignal U_s wird einem Modulator 2 zugeführt, in dem die Amplitude einer von einem Generator 3 zur Verfügung gestellten Trägerspannung U_K der vorgegebenen Frequenz f, in Abhängigkeit von U₅ moduliert wird. Die modulierte Trägerspannung U₁ gelangt über ein Filter 4, z. B. einen Tiefpaß, an den ersten Eingang einer Additionsstufe 5, deren zweiter Eingang mit einer Hilfswechselspannung U^ konstanter Amplitude belegt ist, die von einem Generator 6 erzeugt wird. Die konstante Frequenz [m von Um wird dabei zweckmäßigerweise so gewählt, daß sie sich nur geringfügig von f, unterscheidet. Die Spannungen U, und £Λι werden über die Additionsstufe 5 gemeinsam dem Eingang 7 der Übertragungsstrecke 8 zugeführt und durchlaufen diese bis zum Ausgang 9. Von dort gelangen sie über einen Regelverstärker 10 zu einer im dargestellten Ausführungsbeispiel aus den Bandpässen 12 und 13 bestehenden Selektionsschaltung U, die sie frequenzmäßig The DC voltage signal U _{s present} at the circuit input 1 is fed to a modulator 2 in which the amplitude of a carrier voltage U _{K of} the predetermined frequency f provided by a generator 3 is modulated as a function of U _5. The modulated carrier voltage U ₁ passes through a filter 4, e.g. B. a low-pass filter to the first input of an addition stage 5, the second input of which is occupied by an auxiliary AC voltage U ^ of constant amplitude, which is generated by a generator 6. The constant frequency [m of Um is expediently chosen so that it differs only slightly from f i. The voltages U, and £ Λι are fed together via the addition stage 5 to the input 7 of the transmission link 8 and pass through this to the output 9. From there they pass via a control amplifier 10 to a selection circuit U consisting of the bandpass filters 12 and 13 in the illustrated embodiment that they are frequency-wise

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voneinander trennt.separates from each other.

Die am Ausgang 14 auftretende Hilfswechselspannung Um wird mittels eines Gleichrichters 15 gleichgerichtet und dem ersten Eingang !6 eines Amplitudenkomparators 17 zugeführt, der sie mit einer am Eingang 18 anliegenden, von einer Referenzspannungsquelle 19 gelieferten Referenzspannung LO vorgegebener Amplitude vergleicht. Als Vergleichsergebnis wird über den Ausgang 20 eine der Differenz der Eingangsamplituden entsprechende Spannung U_r abgegeben, die einem Regeleingang 21 des Regelverstärkers 10 als Stellgröße zugeführt wird. The auxiliary alternating voltage Um appearing at the output 14 is rectified by a rectifier 15 and fed to the first input 6 of an amplitude comparator 17, which compares it with a reference voltage LO of predetermined amplitude supplied by a reference voltage source 19 at the input 18. As a result of the comparison, a voltage U _r corresponding to the difference in the input amplitudes is output via the output 20 and is fed to a control input 21 of the control amplifier 10 as a manipulated variable.

Da die Regelung so erfolgt, daß die Amplituden der Spannungen an den Eingängen 16 und 18 einander möglichst weitgehend angeglichen werden, regelt 10 die Dämpfung der Übertragungsstrecke 8 und ihre zeitlichen Schwankungen praktisch aus. Damit ist die vom Bandpaß 12 durchgelassene, am Ausgang 22 der Selektionsschaltung 11 auftretende Trägerspannung U₁, deren Amplitude in 10 entsprechend mitgeregelt wird, von den Einflüssen der Dämpfungsschwankungen befreit. Aus der modulierten Trägerspannung U₁ wird nun über einen Gleichrichter 23 und einen nachgeschalteten Tiefpaß 24 eine der Amplitude des Gleichspannungssignals Us genau entsprechende Gleichspannung Ua abgeleitet, die am Schaltungsausgang 25 abgreifbar ist.Since the regulation takes place in such a way that the amplitudes of the voltages at the inputs 16 and 18 are matched to one another as largely as possible, 10 regulates the attenuation of the transmission link 8 and its fluctuations over time. The carrier voltage U ₁ , which is passed by the bandpass filter 12 and occurs at the output 22 of the selection circuit 11, the amplitude of which is also regulated accordingly in 10, is thus freed from the influences of the attenuation fluctuations. A direct voltage Ua which exactly corresponds to the amplitude of the direct voltage signal Us and which can be tapped at the circuit output 25 is derived from the modulated carrier voltage U ₁ via a rectifier 23 and a downstream low-pass filter 24.

Zusätzlich kann noch eine zweite Hilfswechselspannung Uhi mit einer vorgegebenen und insbesondere dem Wert von Uh\ angeglichenen Amplitude verwendet werden, die nach der Zeichnung von einem Generator 26 erzeugt wird. Ihre feste, dem Wert von f, ebenfalls angenäherte Frequenz /J₁? wird dabei zweckmäßigerweise so gewählt, daß sie den gleichen, aber entgegengesetzt orientierten Abstand zu /, hat wie F_h\. Die Hilfswechselspannung Um wird über die Additionsstufe 5 gemeinsam mit U, und Um dem Eingang 7 der Übertragungsstrecke zugeführt, durchläuft diese und den nachfolgenden Regelverstärker 10, wird anschließend über den Bandpaß 27 selektiert und erscheint am Ausgang 28 der Selektionsstufe 11. Nach einer Gleichrichtung in 29 wird sie dem Eingang 30 des Amplitudenkomparators 17 zugeführt, der in diesem Fall so ausgebildet ist, daß er die Eingangsspannungen an 16 und 30 zunächst summarisch bewertet, bevor er sie mit der Amplitude der Referenzspannung LO vergleicht. Zweckmäßigerweise arbeitet der Komparator dabei so, daß er den arithmetischen Mittelwert von Um und Um mit LO vergleicht, so daß dieser Mittelwert durch die Wirkung des Regelkreises dem Wert von LO weitgehend angeglichen wird.In addition, a second auxiliary alternating voltage Uhi can be used with a predetermined amplitude, in particular adjusted to the value of Uh \ , which is generated by a generator 26 according to the drawing. Your fixed frequency / J ₁ , which is also approximated to the value of f? is expediently chosen so that it has the same but oppositely oriented distance to /, as F _h \. The auxiliary AC voltage Um is fed via the addition stage 5 together with U, and Um to the input 7 of the transmission path, passes through this and the subsequent control amplifier 10, is then selected via the bandpass filter 27 and appears at the output 28 of the selection stage 11. After rectification in 29 it is fed to the input 30 of the amplitude comparator 17, which in this case is designed so that it first evaluates the input voltages at 16 and 30 in summary, before comparing them with the amplitude of the reference voltage LO. The comparator expediently works in such a way that it compares the arithmetic mean value of Um and Um with LO, so that this mean value is largely adjusted to the value of LO by the action of the control loop.

Durch die vorstehend beschriebene Weiterbildung wird eine im Bereich von /, möglicherweise vorhandene Frequenzabhängigkeit der Dämpfung der ÜbertragungsEtrecke 8 weitgehend ausgeregelt.As a result of the further development described above, a possibly existing in the area of / Frequency dependency of the attenuation of the transmission path 8 largely regulated.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Method of transmitting the amplitude of a DC voltage signal over a distance using one with the DC voltage signal amplitude-modulated carrier voltage, in which one of the carrier voltage is frequency-wise neighboring, first auxiliary alternating voltage of predetermined amplitude is also transmitted and by means of a receiving-side Control amplifier that depends on a voltage comparison between the rectified Auxiliary AC voltage and a reference voltage is controlled to a constant Amplitude is controlled and in which the carrier voltage runs through the same control amplifier, characterized in that a further, from the carrier voltage, preferably the same however, the frequency spacing is oriented in the opposite direction to that of the first auxiliary alternating voltage is transmitted and that the mean value of both rectified auxiliary AC voltages dem Voltage comparison with the reference voltage is used as a basis.

2. A circuit for carrying out the method according to claim 1, characterized by an addition stage (5) on the transmission side, the inputs of which the amplitude-modulated carrier voltage (U) and the auxiliary AC voltages (Um, Um) can be supplied, frequency-selective means (11) arranged on the receiving side for mutual separation of the transmitted voltages (U ₁ , Um, Um), means (17) for carrying out an amplitude comparison between the mean value of the two rectified auxiliary AC voltages (Um, Um) and a reference voltage (Uo) as well as means for readjusting a control amplifier (10) depending on the comparison result .