DE3038332A1 - Schaltungsanordnung zur uebertragung eines modulierten hochfrequenzsignals mittels eines phasenkopplers o.dgl. - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur Übertragung eines modulierten
• IIochfrequenzsignals mittels eines Phasenkopplers o.dgl.
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Übertragung eines modulierten Hochfrequenzsignales in einem Leitungsnetz, wie sie im Oberbegriff des Hauptanspruchs näher bezeichnet ist.
• Solche Schaltungsanordnungen dienen vorzugsweise der Signal-und Sprachübertragung in einem an sich für l.eistungsübertragung vorgesehenen Leitungsnetz. Beispielsweise können mit ihnen Steuerbefehle für Rundsteueranlagen, Signale von Alarmanlagen, aber auch modulierte Sprachsignale von Sprechanlagen übertragen werden.
• Für die Signalübertragung im Leitungsnetz ist nach den bundespostalischen Bestimmungen eine Trägerfrequenz von 290 kHz vorgesehen.
• Die Übertragung bei derartigen Systemen ist problematisch, wenn z.B. der Signalweg in irgendeiner Form galvanisch unterbrochen ist, beispielsweise wenn bei Signaleinspeisung vor der Sicherung und Signalentnahme hinter der Sicherung die Sicherung geöffnet ist. Ebenso ist eine Signalübertragung von einer Leiterphase des Leitungsnetzes auf die andere kritisch.
• Um solche galvanischen Unterbrechungen hochfrequent zu überbrücken, ist es bekannt, als sogenannte Phasenkoppler zwischen den einzelnen Phasen Kondensatoren anzuordnen.
• Diese Kondensatoren sind üblicherweise zwischen den Phasen vom Verbraucher aus gesehen, vor der Sicherung angeordnet.
• Bei einem Dreiphasennetz müssen folglich drei Kondensatoren zwischen die dreiphasen geschaltet sein.
• Diese Anordnung hat folgende Nachteile. Bei geöffneten Sicherungen ist der Signalweg gleichfalls unterbrochen.
• Eine Signalübertragung die unter Umständen zu Steuer- oder Nachrichten zwecken gerade in diesem Fall nctwendig ist, ist nicht möglich.
• Bei Signaleinspeisung zwischen zwei Phasen eines dreiphasigen Netzes ergeben sich unterschiedliche Dämpfungen, je nach-dem zwischen welchen Phasen das eingespeiste Signal wieder ausgekoppelt wird. Für die hochfrequente-Signalübertragung ist eine derartige Anordnung unsymmetrisch.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für ein aus wenigstens zwei I.oitern bestehendes Leitungsnetz zu schaffen, mittels wclcher auch bei galvanischer Trennung das hochfrequente Signal übertragen wird.
• Diese Aufgabe wird gemäß vorliegender Erfindung mit den im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst.
• Bei einem aus zwei Leitern bestehenden Leitungsnetz sind zwischen den Leitern jeweils vor und hinter der galvanischen Unterbrechung, z.B. dem Sicherungsschalter, auf die Trägerfrequenz abgestimmte Rcihenschwingkreisc vorgesehen, deren Tntluktivitçiten lose miteinander gekoppelte Ubertragerwicklungen darstellen. Unabhängig davon, ob der Sicherungsschalter oder auch eine Schmelzsicherung geöffnet oder geschlossen ist, erfolgt über diesen Übertrager die Signalübertragung, soweit die Resonanzbedingung erfüllt ist. Für Signale anderer Trägerfrequenzen sind dagegen die beiden Leiter entkoppelt.
• Zweckmäßigerweise handelt es sich bei den Übertragerwicklungen um lose gekoppelte Luftspulen mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:1 Die gleiche Idee läßt sich mit Vorteil auch bei einem üblichen Drei-Phasennetz mit Mitteipunktslciter realisieren.
• Um eine absolute Symmetrie der Schaltungsanordnung zu erreichen, ist eine gem. Anspruch 1 gekennzeichnete Anordnung jeweils zwischen einer Phase und dem Mittelpunktseiter vorzusehen, wobei die Enden der Sekundärwicklungen der Übertrager miteinander verbunden sind. (vergl. Anspruch 3) Um auch eine völlig gleichmäßige Kopplung der Übertragerwicklungen miteinander zu erreichen, ist eine Wicklungsanordnung gem. Anspruch 4 empfehlenswert.
• Bei einer derartigen Anordnung beträgt die im Störfall, also bei geöffneter Sicherung, noch zur Verfügung stehende Energie zwischen Phase und Mittelpunktsleiter noch etwa ein Drittel der eingespeisten Signalenergie.
• Aus Sicherheitsgründen sollten selbstheilende Metall-Papier-Kondensatoren verwendet werden.
• Die erfindungsgemäßen Vorschläge sind nachstehend anhand von-Ausführungsbeispielen, die zeichnerisch dargestellt sind, noch im einzelnen erläutert. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 Schaltbild eines erfindungsgemäßen Phasenkopplers zwischen einer Phase und MittelpunkSSeiter, Fig. 2 Schaltbild des erfindungsgemäßen Phasenkopplers zwischen drei Phasen und einem Mittelpunktslesi ter und Fig. 3 Ansicht der auf einem zylindrischen Spulenkörper angeordneten scheibenförmig gewickelten Luftspulen für die Schaltung gem. Fig. 2.
• Mit Fig. 1 der Zeichnung ist die einfachste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung veranschaulicht.
• F.s sei unterstellt, daß das Hochfrequenzsignal beispielsweise mit einer Trägerfrequenz von 290 kHz zwischen der Piase R und dem Mittelpunktsleiter MP eingespeist wird und zwischen den hinter der Sicherung SI am Orte des Verbrauchers befindlichen Leitern R', MP' empfangen werden soll.
• Ist die Sicherung, beispielsweise der Schalter eines Sicherungsautomaten SI, wie in der Zeichnung dargestellt, geöffnet, so ist ein Signalempfang ohne hochfrequente Überbrückung des geöffneten Schalters SI nicht möglich.
• Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsmaßnahme wird die Phase R vor dem eine galvanische Trennung erzeugenden Sicherungsschalter SI mittels eines aus dem Kondensator C1 und der Induktivität L1 bestehenden ersten Reihenschwingkreises und hinter dem Schalter SI mittels eines aus dem Kondensator C4- und der Induktivität L2 bestehenden zweiten Reihenschwingkreises mit dem Mittelpunktsleiter MP verbunden. Die Induktivitäten L1 und L2 sind Luftspulen gleicher Windungszahl und zur Bildung eines Übertragers Ül miteinander induktiv gekoppelt. Diese Kopplung bewirkt, daß auch bei geöffnetem Schalter SI das bei R, MP eingcspeistc Signal bei R', MP' empfangen werden kann. Es versteht sich, daß die Signalübertragung auch in entgegengesetzter Richtung von R', MP' zu R, MP erfolyen kann, so daß eine derartige Phasenkopplung auch für Wechsel- bzw. Gegensprechanlagen geeignet ist.
• Der der Erdung dienende Schutzleiter SL nimmt an der Signalübertragung nicht teil.
• Eine Abwandlung der Schaltung gem. Fig. 1 zur Signalübertagung in einem Drei-Phasennetz mit den Leiterphasen R,S,T und dem Mittelpunktsleiter MP ist mit dem Schaltbild gem. Fig. 2 veranschaulicht. Diese Schaltungsanordnung mic3c der l'hasenkopplung und Sicherungsüberbrückung zwischen Netzzähler und Hausanschluß eines Verbrauchers dienen.
• Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung ist zwischen jeder der Phasen R,S,T und dem Mittelpunktsleiter MP realisiert. Das bedeutet, daß jeweils die Kondensatoren und Induktivitäten C1, L11 bzw. C4, L12 und C2, L21 bzw. C5, L22 und C3, L31 bzw.
• C6, L32 auf die Trägerfrequenz abgestimmte Reihenschwingkreise bilden. Außerdem bilden jeweils die Induktivitäten L11, L12 und L21, L22 und L31, 1,32 Übertrager Ü1, Ü2, Ü3 mit dem Übersetzungsverhältnis 1:1. Um zu gewährleisten, daß ein zwischen Phase und Nittelpuitsleiter eingespeistes Signal zwischen einer anderen Phase undMittelpunktsleiter entnommen werden kann, sind die Sekundärwicklungen L12, L22, L32 nicht nur an ihren mit dem Mittelpunktsleiter verbundenen Enden sondern auch an ihren zu den Koppelkondensatoren C4, C5 und C6 geführten Enden miteinander verbunden.
• Diese Art der Signalübertragung bewirkt zwangsläufig einen Signalenergieverlust von 2/3 der eingespeisten Energie.
• Enlseheidend für eine einwandfreie Funktion, nämlich eine Signalübertragung mit gleicher Dämpfung unabhängig von der Art der galvanischen Unterbrechung, ist eine absolut gleiche Dimensionierung der Induktivitäten und zur Erzielung gleicher Koppelverhältnisse deren symmetrische Anordnung auf dem Spulenkörper Spk, wie dies mit Fig. 3 veranschaulicht ist.
• Für die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 sind die Primär-und Sekundärwicklungen der übertrager Ü1, Ü2, Ü3 auf einem Spulenkörper Spk der Reihe nach hintereinander mit gleichen Abständen angeordnet. Spulenanfang und Spulenende sind mit A bzw. E hezeicllnct. Wie die Zeichnung erkennen läßt, ind alle Splllen im gleichen Wicklungssinn gewickelt. Die Spulenanfänge der Primärwicklungen L11, L21,L31 sind mit den Kondensatoren C1, C2, C3 und die Spulenenden der Sekundärwicklungen L12, L22, L32 mit den Kondensatoren C4, C5, C6 verbunden. Die Enden der Primärwicklungen bzw. Anfänge der Sekundärwicklungen sind über einen gemeinsamen Leiter mit dem Mittelpunktsleiter MP verbunden. Ebenso sind die Enden der Sekundärwicklungen über einen zweiten gemeinsamen Leiter miteinander verbunden.
• Um auch die Symmetrie bei Fertigung und Montage zu gewährleisten, empfiehlt es sich, die gesamte Anordnung gem. Fig. 3 in Gießharz oder dgl. einzubetten.

Claims (7)

1. PATENTANSPRUCHE /I?schaltungsanordnung zur Ubertragung eines modulierten Hochfrequenzsignales mittels eines wenigstens zwei Liter aufweisenden Leitungsnetzes bei galvanischer Trennung, welche wenigstens von einem Koppelkondensator überbrückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leiter (R,MP) vor der galvanischen Trennung (SI) von der Reihenschaltung des Koppelkondensators (C1) mit der Primärwicklung (L1) eines Übertragers (Ü1) und nach der galvanischen Trennung von der Reihenschaltung eines zweiten Koppelkondensators (C4) mit der Sekundärspule (L2) des Übertragers (Ü1) überbrückt sind und daß die Kondensatoren (C1 bzw. C4) mit den jeweiligen Übertragerwicklungen (L1 bzw. L2) auf die Trägerfrequenz des Hochfrequenzsignals abgestimmte Reihenschwingkreise bilden.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertrager aus lose gekoppelten Luftspulen (L1,L2) mit einem Ubersetzungsverhältnis von 1:1 besteht.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2 für ein Drei-Phasen-Netz mit Mittelpunktleiter, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen der Leitungsphase (R,S,T) und dem Mittelpunktslciter (MP) vor der galvanischen Trennung (SI) die Reihenschaltung eines Koppelkondensators (C1,C2,C3) mit der Primärwicklung (Lll,L21,L31) eines von drei Übertragern (Ui,Ü2,Ü3) und nach der galvanischen Unterbrechung (SI) die Reihenschaltung jeweils eines zweiten Koppelkondensators (C4, C5,C6) mit der Sekundärwicklung (L12,L22,L32) der jeweiligen ÜbeKrager (U1,Ü2,Ü3) angeordnet sind, wobei die Enden der Sekundärwicklungen miteinander verbunden sind.
4. 4. Schaitungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ubertragerwicklungen (L11,L12,L21,L22, L31,L32) scheibenförmig auf einen zylindrischen Spulenkörper (Spk) gewickelte Luftspulen sind, wobei jeweils Primär- und Sekundärwicklungen (L11 und L12; L21 und L22; L31 und L32) eines Übertragern(Ül ,Ü2,Ü3) benachbart sind, alle Spulen (Lii,L12,L21,L22,L31,L32) gleich bemessen, im gleichen Wicklungssinn gewickelt und in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind.
5. 5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelkondensatoren (C1 bis C6) selbstheilende Metall-Papier-Kondensatoren sind.
6. 6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie der Sicherungsüberbrückung dient.
7. 7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 gekennzeichnet durch die Verwendung bei Rundsteuer-, Sprech- oder Alarmanlagen.