DE2637057B2

DE2637057B2 - Verfahren und Vorrichtung zur telemetrischen Datenübertragung

Info

Publication number: DE2637057B2
Application number: DE19762637057
Authority: DE
Inventors: Gunter Dipl.-Ing. Braun; Hans-Joachim Dipl.-Ing. Klewe
Original assignee: Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1976-08-18
Filing date: 1976-08-18
Publication date: 1979-01-25
Also published as: DE2637057A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur telemetrisehen Datenübertragung mit einer Mehrzahl von Sendeanlagen und mit einer gemeinsamen Empfangsstation, wobei die Sendeanlagen in vorgegebener zeitlicher Folge durch in diese eingebaute Zeitschaltwerke automatisch an- und abgeschaltet werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Ein Verfahren der genannten Art ist in Verbindung mit einem Kollisionsschutzsystem für Flugzeuge bekannt, bei dem die einzelnen sich in der Luft befindlichen Flugzeuge, die an dem System beteiligt sind, jeweils Kollisionsschutznachrichten senden und empfangen. Jedes Flugzeug ist mit einem Sender zum Senden der Kollisionsschutznachricht versehen, der während eines dem betreffenden Flugzeug in einem Zeitabschnittsystem zugeteilten Zeitschlitzes arbeitet. Die mit einem Sender ausgerüsteten Flugzeuge enthalten ferner jeweils einen Empfänger zum Empfangen aller gesendeten Kollisions-Schutznachrichten der anderen beteiligten Flugzeuge und eine zwischen allen beteiligten Flugzeugen synchron laufende Uhr zum Zählen und Zeitsteuern der Zeitschlitze. Kollisions-Schutznachrichten aufeinanderfolgender Zeitschlitze werden mit unterschiedlichen, durch die Uhr gesteuerten Frequenzen gesendet.

Es sind weiter Zeitmultiplexverfahren bekannt, bei ^b5 denen eine Mehrzahl von auf der gleichen Frequenz arbeitenden Sendeanlagen von einer zentralen Empfangsstation aus in einer durch einen Taktgeber vorgesehenen Folge durch Telekommandos an- und abgeschaltet werden.

Bei einem solchen Zeitmultiplexverfahren muß jeder Sendeanlage ein Telekommandoempfänger zugeordnet werden. Ein solcher Telekommandoempfänger trägt zu Gewicht und Baugröße des Senders bei und da er ständig empfangsbereit sein muß, verbraucht er, wenn auch in geringem Maße, Energie. Die Ausstattung der Empfangsanlage mit einem Telekommandosender erhöht die Gesamtkosten der Anlage. Schließlich ist eine weitere Frequenz für den Telekommandobetrieb erforderlich.

Es ist weiter bekannt, jeder Meßstelle eine Sendeanlage zuzuordnen, wobei eine der Zahl der Meßstellen entsprechende Anzahl von Übertragungsfrequenzen bereitgestellt werden muß. Am Empfangsort ist eine entsprechende Anzahl von Empfängern vorzusehen, die auf die den einzelnen Meßstellen zugeordneten Frequenzen abgestimmt sind. Als Abwandlung ist es bekannt, einen einzigen gemeinsamen Empfänger vorzusehen, der in vorgegebener Reihenfolge auf die den verschiedenen Sendern zugeordneten Frequenzen abgestimmt wird. Bei diesem Verfahren mit seinen beiden Varianten arbeiten die Sender im Dauerbetrieb. Dies führt bei längerer Versuchsdauer zu Problemen in bezug auf die Energieversorgung der meist batteriebetriebenen Sender.

Es ist fe^rner ein automatischer Wasserstandspegel bekannt, der jeweils bei Überschreiten einer vorgegebenen Mindestdifferenz eingeschaltet wird und dann die Änderung des Wasserstandspegels überträgt. Da die Übertragung ereignisabhängig ist, wird bei einer Mehrzahl solcher Pegel für jeden Pegel ein gesonderter Übertragungskanal erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das mit geringem Energieverbrauch insbesondere für einen Langzeitbetrieb mit batteriegespeisten Sendeanlagen geeignet ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Sendeanlagen jeweils durch unabhängig arbeitende Zeitschaltwerke mit hoher Langzeitkonstanz gesteuert werden, daß alle Sendeanlagen auf einer gemeinsamen Frequenz senden und daß eine von allen Sendeanlagen unabhängige Empfangsstation vorgesehen ist.

Zur Erzielung der erforderlichen Langzeitkonstanz werden in den Sendeanlagen vorzugsweise Zeitschaltwerke mit einem quarzgesteuerten Oszillator mit nachfolgender Teilerschaltung verwendet, deren Ausgangsimpulse in der Frequenz durch einen weiteren Teiler mit programmierbarem Teilerverhältnis heruntergeteilt werden und als Steuerimpulse einer aus monostabiler Stufe und Anschaltrelais bestehenden Einrichtung zum An- und Abschalten der Sendeanlage zugeführt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere vorteilhaft auf dem Gebiet der Biotelemetrie, der Wildforschung und der telemetrischen Meßdatenübertragung von Meßstellen, die an unzugänglichen Stellen liegen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Zusammenhang mit der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zeitschaltung in Form eines Blockschaltbildes darstellt, näher beschrieben.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Einrichtung zur telemetrischen Datenübertragung soll zunächst grundsätzlich an einem Beispiel erläutert werden. Sollen beispielsweise von zehn Meßstellen telemetrisch Daten

in bestimmten Zeitabständen und mit einer bestimmten Obertragungsdauer des Meßwertes vorgenommen werden und sollen die Meßwertübertragungen periodisch aufeinander folgen, so werden die Zeitschaltwerke nach Einschaltung der Sendeanlagen in entsprechender Reihenfolge rückgestellt, wodurch die Startzeit für das entsprechende Zeitschaltwerk gegeben ist Soll im genannten Beispiel die Zeit zwischen zwei Übertragungen von einer Sendeanlage beispielsweise IO Minuten betragen und ist eine Obertragungsdauer des Meßwerts von jeweils 30 Sekunden vorgesehen, so wird zuerst die Sendeanlage 1 eingeschaltet, die dann 30 Sekunden ihren Meßwert aussendet und danach durch die Zeitschaltung automatisch abgeschaltet wird. 30 Sekunden später, insgesamt also 1 Minute nach Inbetriebnahme der Sendeanlage 1, wird Sendeanlage 2 eingeschaltet, d.h. das entsprechende Zeitschaltwerk wird rückgestellt, die dann ebenfalls 30 Sekunden ihren Meßwert aussendet und danach vom Zeitschaltwerk stillgesetzt wird. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis alle 10 Sendeanlagen in entsprechender Reihenfolge angeschaltet worden sind. Nach Ablauf des ersten 10-Minuten-Zyklus schaltet sich Sendeanlage 1 automatisch wieder ein und sendet ihren Meßwert für 30 Sekunden aus. Nach 11 Minuten schaltet sich Station 2 ein und sendet ihren Meßwert ebenfalls 30 Sekunden aus usw, bis auch der zweite 10-Minuten-Zyklus beendet ist. Dieser Betrieb wird so lange fortgesetzt, bis der Versuch abgebrochen wird oder die Batterien erschöpft sind.

Eine Bedingung für eine derartige Zeitschaltung ^st, daß sie mit ausreichender Langzeitkonstanz arbeitet und selbst so wenig Energie verbraucht, daß sie zur Erschöpfung der Batterien nicht nennenswert beiträgt. Die Realisierung einer derartigen Zeitschaltung wird durch die modernen integrierten Schaltkreise für quarzgesteuerte Uhren, die in CMOS-Technik ausgeführt sind, ermöglicht.

Bei der im Blockschaltbild dargestellten Ausführungsform der Zeitschaltung liefert ein>. Oszillatorschaltung 1 mit einer durch einen Quarz 2 vorgegebenen Frequenz von 4,194812MHz am Ausgang ein symmetrisches Rechtecksignal mit dem Tastverhältnis 0,5 und der Frequenz 0,5 Hz. Als Oszillatorschaltang ist ein in CMOS-Technik ausgeführter integrierter Schaltkreisbaustein verwendet. Die Ausgangjimpulse dieser Oszillator- und Teilerschaätung werden einer ebenfalls in CMOS-Technik aufgebauten weiteren Teilerschaltung 3 zugeführt. Das Teilerverhältnis dieser Schaltung ist zwischen 3 und 15599 durch entsprechende Außenbeschaltung programmierbar. Bei einer Taktfrequenz von 0,5 Hz können somit am Ausgang des Teilers durch entsprechende Programmierung Steuerimpulse

tu mit zeitlichen Abständen von 6 Sekunden bis zu 8 Stunden 53 Minuten erzielt werden. Der Steuerimpuls am Ausgang dieses Teilers wird einer weiteren in CMOS-Technik ausgeführten monostabilen Stufe 4 zugeführt, die die Einschaltzeit der Telemetrie-Sendean-

Ii lage bestimmt Von der monostabilen Stufe wird über einen Transistor 5 ein Relais 6 angesteuert, das die Telemetrie-Sendeanlage an- und abschaltet Der Stromverbrauch einer derartigen Zeitschaltung liegt, abgesehen von den Anschaltzeiten des Relais, das allerdings für

2« die prinzipielle Arbeitsweise der Schaltung nicht wesentlich ist und z. B. durch FET-Schalter ersetzt werden kann, im uA-Bereich.

Abhängig von der Zeitdauer zwischen zwei Meßwertübertragungen sowie von der Dauer der Meßwertüber-

?■> tragung, und natürlich von der Energieaufnahme der zu schaltenden Telemetrieanlage und der Dimensionierung der Speisebatterie kann eine mit der erfindungsgemäßen Zeitschaltung ausgestattete Telemetrie-Sendeanlage bei ausreichender Zeitkonstan/. über längere

;» Zeiträume betrieben werden.

Die Erfindung kann bei allen Arten telemetrischer Meßdatenübertragungen von einer Mehrzahl von Meßstellen zu einer oder mehreren gemeinsamen Empfangsstationen, wobei eine fortlaufende Meßwert-

J"> Übermittlung nicht erforderlich oder eine gegebene zeitliche Abfolge der Meßwertübermittlung erwünscht ist, eingesetzt werden. Vorzugsweise kann die Erfindung auf dem Gebiet der Biotelemetrie, der Wildforschung und der telemetrischen Meßdatenübertragung von

to Meßstellen an Bauwerken oder in unzugänglichem Gelände eingesetzt werden. Auch für die Datenübertragung von Meßbojen im Meer ist das Verfahren anwendbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur telemetrischen Datenübertragung mit einer Mehrzahl von Sendeanlagen und mit einer gemeinsamen Empfangsstation, wobei die Sendeanlagen in vorgegebener zeitlicher Folge durch in diese eingebaute Zeitschaltwerke automatisch an- und abgeschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeanlagen jeweils durch unabhängig arbeitende Zeitschaltwerke mit hoher Langzeitkonstanz gesteuert werden, daß alle Sendeanlagen auf einer gemeinsamen Frequenz senden und daß eine von allen Sendeanlagen unabhängige Empfangsstation vorgesehen ist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Sendeanlagen in der gewünschten zeitlichen Folge eingeschaltet werden, wobei die Zeitschaltwerke rückgestellt werden und dann in wiederkehrender zeitlicher Folge durch die Zeitschaltwerke an- und abgeschaltet werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitschaltwerke einen quarzgesteuerten Oszillator mit nachfolgender Teilerschaltung aufweisen, deren Ausgangsimpulse in der Frequenz durch einen weiteren Teiler mit programmierbarem Teilerverhältnis heruntergeteilt und als Steuerimpulse einer aus monostabiler Stufe und Anschaltrelais bestehenden Einrichtung zum An- und Abschalten der Sendeanlage zugeführt werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der quarzgesteuerte Oszillator mit Teiler, die weitere Teilerschaltung mit programmierbarem Teilerverhältnis und die monostabile Stufe integrierte Schaltkreise in CMOS-Technik sind.