DE2719937A1

DE2719937A1 - Messvorrichtung zur drahtlosen erfassung von messwerten aus einer elektrischen anlage

Info

Publication number: DE2719937A1
Application number: DE19772719937
Authority: DE
Inventors: Lothar Fohringer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-05-04
Filing date: 1977-05-04
Publication date: 1978-11-09

Description

Meßvorrichtung zur drahtlosen Erfassung von
Meßwerten aus einer elektrischen Anlage Zusammenfassung Es wird eine Meßvorrichtung zur drahtlosen Erfassung von Meßwerten aus einer elektrischen Anlage, insbesondere zur Pilotfrequenzpegelmessung von Antennenanlagen, vorgeschlagen, die dazu dient, auch bei schwer zugänglichen elektrischen Anlagen Meßwerte drahtlos erfassen zu können. Die Meßvorrichtung umfaßt einen mit der elektrischen Anlage verbundenen Sendeteil, durch den am Meßort wenigstens ein Meßwert in eine Frequenz umgewandelt wird, durch die ein Lichtsender betrieben wird. In einem beweglichen Auswertegerät ist ein Lichtempfänger vorgesehen, dessen empfangene Frequenz als Maß für den zu erfassenden Meßwert einer Anzeigevorrichtung zugeführt ist.
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Meßvorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Die drahtlose Erfassung von Meßwerten aus einer elektrischen Anlage ist z. B. aus der Satellitentechnik, insbesondere bei Meßsatelliten, bekannt.
Die dort verwendete Methode ist jedoch für einfache elektrische Anlagen, wie z. B. Antennenanlagen, an die bis zu einer geringen Entfernung mühelos heranzukommen ist, zu aufwendig. Bei Antennenanlagen sind bei längeren Zu- bzw.
Ableitungen in diesen in regelmäßigen Abständen Verstärker zur Kompensation der Verluste eingebaut. Zur Überprüfung der Anlagen sind den Leitungen sogenannte Pilotfrequenzen aufgeschaltet, deren Pegel z. B. an den Verstärkerausgängen bei Störungen nachgeprüft werden können. Solche Verstärkerstationen sind gewöhnlich an Masten oder Hauswänden installiert und nicht direkt erreichbar. Zum Service und zur Fehlerortung werden diese Verstärkerstationen üblicherweise mit Leitern oder Hubwagen erreicht, um die elektrischen Mesçngen vorzunehmen. Dies ist sehr aufwendig und zeitraubend.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die gewünschten Meßdaten durch ein bewegliches Auswertegerät vom Boden aus erfaßt werden können. Die Überprüfung einer solchen Antennenleitung kann einfach und schnell erfolgen, insbesonSere auch dadurch, daß keine Anschlüsse vorgenommen werden müssen. Neben der Erfassung der Pilotfrequenzpegel können noch weitere Meßwerte, wie z. B. die Versorgungsspannung, der Kanalpegel, die Temperatur usw.
nachgeprüft werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Meßvorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist, zur Erfassung mehrerer Meßwerte durch eine Lichtsender- Lichtempfänger-Anordnung den Sendeteil mehrkanalig auszubilden. Dabei wird in jedem Kanal ein Analog-Digital-Wandler geschaltet, und die Ausgangs frequenzen werden über eine Umschaltvorrichtung zyklisch dem Lichtsender zugeführt. Die im Lichtempfänger empfangenen Signalfolgen werden im gleichen Zyklus über eine weitere Umschaltvorrichtung einer entsprechenden Zahl von Anzeigevorrichtungen zugeführt.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 das Ausführungsbeispiel eines Sende- und eines Empfangsteils im Blockschaltbild, Fig. 2 eine detaiLiertere Darstellung des Modulators sowie der Steuerstufe für die Umschaltvorrichtung im Sendeteil, Fig. 3 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der in Figur 2 dargestellten Anordnung, Fig. 4 eine detailliertere Darstellung der Steuerstufe für die Umschaltvorrichtung im Empfangsteil und Fig. 5 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der in Figur 4 dargestellten Anordnung.
Beschreibung der Erfindung Das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Antennenleitung 10 mit in die Antennenleitung geschalteten Antennenverstärkern 11, 12. An den Antennenverstärker 11 ist ein Sendeteil 13 der Meßvorrichtung angeschlossen. Dabei ist der Ausgang des Antennenverstärkers 11 über einen Meßverstärker 14 mit den Eingängen zweier Filterstufen 15, 16 verbunden, die vorzugsweise als Bandpaßfilter für jeweils eine Pilotfrequenz ausgebildet sind. Die Ausgänge der Filterstufen 15, 16 sind jeweils über eine, z. B. als Gleichrichter ausgebildete Demodulationsstufe 17, 18 an die Eingänge zweiter Analog-Digital-Wandler 19, 20 (A-D-Wandler) angeschlossen. Ein Thermoelement 21 zur Messung einer Temperatur im Antennenverstärker 11 ist über einen Thermoelementverstärker 22 mit dem Eingang eines weiteren A-D-Wandlers 23 verbunden. Die Ausgänge der A-D-Wandler 19, 20, 23 sind über eine Umschaltvorrichtung 24 mit einem Modulator 25 verbunden, dessen Trägerfrequenzausgang mit dem Steuereingang der Umschaltvorrichtung 24 verbunden ist. Der Ausgang des Modulators 25 ist mit einem Lichtsender 26 verbunden, der als lichtaussendendes Element eine Leuchtdiode 27 enthält. Der Empfangsteil ist in einem beweglichen Auswertegerät 28 untergebracht. Dieses enthält einen Lichtempfänger 29, der als lichtempfindliches Element eine Fotodiode 30 enthält. Der Ausgang des Lichtempfängers 29 ist über einen Verstärker 31 mit dem Eingang einer Umschaltvorrichtung 32 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 31 ist über eine Steuerstufe 33 zur Steuerung der Umschaltvorgänge mit dem Steuereingang der Umschaltvorrichtung 32 verbunden. Die drei Ausgänge der Steuervorrichtung 32 sind jeweils über Digital-Analog-Wandler 34 bis 36 an Anzeigevorrichtungen 37 bis 39 angeschlossen.
Diese Anzeigevorrichtungen 37 bis 39 können z. B. als analoge Meßinstrumente oder Schreiber ausgebildet sein. Ist bei der Messung nur die Bestätigung notwendig, daß ein Mindestpegel vorhanden ist, so kann die Anzeigevorrichtung auch aus einer Leuchtdiode bestehen, der ein Schwellwertschalter vorgeschaltet ist. Ist eine digitale Anzeige erwünscht, so können die Digital-Analog-Wandler 34 bis 36 entfallen.
Die Wirkungsweise der in Figur 1 dargestellten Anordnung besteht darin, daß die Pilotpegel am Verstärkerausgang eines Antennenverstärkers 11 abgenommen und im Meßverstärker 14 verstärkt werden. Durch die Filterstufen 15, 16 werden sie ausgefiltert und auf zwei Kanäle verteilt. Durch die nachfolgende Demodulation in den Demodulationsstufen 17, 18 werden Gleichspannungssignale gewonnen, die ein Maß für die Pilotfrequenzpegel sind. In den nachfolgenden A-D-Wandlern 19, 20 erfolgt eine Umwandlung in von den Gleichspannungen abhängige Frequenzen. Bei einem bereits als analoges Signal vorliegenden Meßsignal, wie z. B. der Thermoelementspannung, entfällt eine Filterstufe und eine Demodulationsstufe. Zur Erzeugung eines ausreichenden Lichtsignals durch die Leuchtdiode 27 muß ein relativ hoher Strom fließen. Um die Leuchtdiode 27 dadurch nicht zu sehr zu belasten, darf dieser Strom jeweils nur sehr kurze Zeit fließen. Die Meßfrequenzen werden daher auf eine Trägerfrequenz mit sehr kleinem Tastverhältnis moduliert. Diese im Modulator 25 erzeugte Trägerfrequenz dient gleichzeitig zur zyklischen Umschaltung der Umschaltvorrichtung 24, wie anhand der Figuren 2 und 3 noch näher erläutert wird.
Die ausgesendeten Lichtimpulse werden im Lichtempfänger 29 empfangen und im Verstärker 31 verstärkt. Im gleichen Zyklus wie die Umschaltvorrichtung 24 werden die empfangenen Signale über die Umschaltvorrichtung 32 wieder auf drei Kanäle verteilt. Eine Steuerstufe 33 ermöglicht diese Umschaltung mit der Frequenz der ankommenden Impulspakete. In den Figuren 4 und 5 ist diese Steuerstufe noch näher erläutert. Die drei Ausgänge der Umschaltvorrichtung 32 geben somit zyklisch die drei Meßsignale ab und können entweder direkt digital oder, wie dargestellt, analog ausgewertet werden.
Die beschriebene Meßvorrichtung ist nicht auf drei Kanäle beschränkt, sondern kann nahezu beliebig erweitert werden.
Eine detailliertere Darstellung der Bauteile 24, 25 zeigt Figur 2 für eine Zwei-Kanal-Anlage. Die Umschaltvorrichtung 24 ist als Multiplexer ausgebildet, der z. B. als Bauteil CD 4016 im Handel ist. Diesem Multiplexer werden zwei Ausgangsfrequenzen von A-D-Wandlern f1 und f2 zugeführt. Der Modulator besteht aus einem Frequenzgenerator 40, der sowohl mit dem Steuereingang des Multiplexers, wie auch über ein vorzugsweise als monostabile Schaltstufe ausgebildetes Zeitglied 41 mit dem Eingang eines UND-Gatters 42 verbunden ist, dessen zweiter Eingang an den Ausgang des Multiplexers 24 angeschlossen ist. Der Ausgang des UND-Gatters 42 ist mit dem Lichtsender 26 verbunden.
Die Wirkungsweise der in Figur 2 dargestellten Anordnung soll im folgenden anhand des in Figur 3 dargestellten Signaldiagramms erläutert werden. Der Frequenzgenerator 40 erzeugt eine Ausgangsfrequenz A. Durch den Wechsel von l-Signal und 0-Signal am Steuereingang des Multiplexers 24 werden abwechselnd die Frequenzen f1 und f2 auf den Ausgang durchgeschaltet. Dort entsteht dadurch eine Signalfolge B. Jede Anstiegs- und Abfallflanke der Signalfolge A löst das Zeitglied 41 aus und erzeugt an dessen Ausgang eine Signalfolge C. Die Auslösung des Zeitgliedes 41 durch beide Flanken kann z. B.
durch gleichzeitige Beaufschlagung des Steuereingangs mit dem invertierten Signal erfolgen. Während jedes Signals C kann die Signalfolge B auf den Ausgang des UND-Gatters als Signalfolge D übertragen werden. Diese Signalfolge D steuert über entsprechende Verstärkerstufen die Leuchtdiode 27. Trägerfrequenz des Modulators 25 ist die Signalsfolge C.
Die Steuerstufe 33 ist in Figur 4 als Reihenschaltung eines Zeitglieds 50 mit einem JK-Flip-Flop 41 dargestellt. Durch feste Beschaltung des J-Eingangs und des K-Eingangs durch ein 1-Signal wechselt mit jedem an den Takteingang des Flip-Flops 41 gelegten Ausgangssignal des Zeitglieds 40 das Ausgangssignal des Flip-Flop 41. Durch die empfangenen Impulspakete D wird jeweils das Zeitglied 50 ausgelöst, wodurch an dessen Ausgang eine Signalfolge E erzeugt wird. Diese Signalfolge E führt am Ausgang des Flip-Flop 41 zu einer Signalfolge F. Diese Anordnung ist wiederum für eire Zwei-Kanal-Anlage gezeigt, indem durch die Signalfolge F, die ebenfalls als Multiplexer ausgebildete Umschaltvorrichtung 32 jeweils nach jedem Impulspaket D umschaltet und somit diese Impulspakete auf zwei Kanäle verteilt.
Für mehrkanalige Anordnungen können entweder weitere Multiplexer über logische Gatterschaltungen betätigt werden oder aber die Umschaltung erfolgt direkt über solche Gatterschaltungen. Eine zyklische Steuerung von Torschaltungen ist auch z. B. durch einen Ringzähler mit Dekodierung möglich, wie er vielfältig im Handel ist. Eine Synchronisierung der Schaltvorrichtungen kann entweder durch ein Startsignal oder durch die Dimensionierung des Taktes erreicht werden, sofern dies erforderlich ist.
Zur Vergrösserung der Übertragungssicherheit ist eine digitale Kodierung der zu übertragenden Frequenzen möglich und vorteilhaft.

Claims

Ansprüche ( 19 Meßvorrichtung zur drahtlosen Erfasssung von Meßwerten aus einer elektrischen Anlage, insbesondere zur Pilotfrequenzpegelmessung von Antennenanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Meßwert am Meßort in eine Frequenz umgewandelt wird, durch die ein Lichtsender (26) betrieben wird, daß in einem beweglichen Auswertegerät (28) ein Lichtempfänger (29) vorgesehen ist, dessen Frequenz als Maß für den zu erfassenden Meßwert einer Anzeigevorrichtung (37 bis 39) zugeführt ist.
2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (26) als lichtaussendendes Element eine Leuchtdiode (27) enthält.
3. Meßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Modulator (25) vorgesehen ist zur Modulation der Sendefrequenz auf eine Trägerfrequenz und daß die Trägerfrequenz ein sehr kleines Tastverhältnis aufweist.
4. Meßvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (25) aus einem Trägerfrequenzgenerator (40, 41) besteht, durch den eine Torstufe (42) für die Meßfrequenz steuerbar ist.
5. Meßvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerfrequenzgenerator (40, 41) aus einem Frequenzgenerator (40) mit nachgeschaltetem Zeitglied (41 besteht.
6. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (26) im Infrarot-Bereich arbeitet.
7. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung im Auswertegerät (28) aus einem Digital-Analog-Wandler (34 bis 36) mit nachgeschalteter Analoganzeigevorrichtung (37 bis 39) besteht.
8. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung mehrerer Meßwerte durch eine Lichtsender-Lichtempfänger-Anordnung (26, 29) der Sendeteil mehrkanalig ausgebildet ist, daß in jedem Kanal ein Analog-Digital-Wandler (19, 20, 23) geschaltet ist, daß die Ausgangsfrequenzen über eie Umschaltvorrichtung (24) zyklisch dem Lichtsender (26) zuführbar sind und daß die im Lichtempfänger (29) empfangenen Signalfolgen im gleichen Zyklus über eine weitere Umschaltvorrichtung (32) einer entsprechenden Zahl von Anzeigevorrichtungen (34 bis 39) zugeführt werden.
9. Meßvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltvorrichtungen (24, 32) als Multiplexer ausgebildet sind.
10. Meßvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzgenerator (40) im Modulator (25) die Umschaltvorrichtung (24) im Takt seiner Frequenz zyklisch steuert.
11. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstufe (33) für die Umschaltvorrichtung (32) im Auswertegerät (28) wenigstens einen durch die empfangenen Impulspakete gesteuerten Multivibrator (50, 41) enthält.
12. Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung wenigstens eines Pilotfrequenzpegels eine Filterstufe (15, 16) mit nachgeschaltetem Demodulator (17, 18) einem Analog-Digital-Wandler (19, 20) im Sendeteil vorgeschaltet ist.
13. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine digitale Kodierung der Meßfrequenz bzw.

Meßfrequenzen.