DE3247559A1

DE3247559A1 - Verfahren und vorrichtung zur traegerfrequenz-fernsteuerung bei abbau- und lademaschinen mit fraeszylindern

Info

Publication number: DE3247559A1
Application number: DE19823247559
Authority: DE
Inventors: Károly 2840 Oroszlány Abrahám; Máté Csák; István 1121 Budapest Horváth jun.; István 1146 Budapest Horváth; Mátyás 8060 Mór Magdics; Géza Vörös
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-12-27
Filing date: 1982-12-22
Publication date: 1983-08-04
Also published as: SU1498401A3; FR2519067A1; HU185998B; FR2519067B1; CS248702B2; GB2113436A; DE3247559C2; PL239712A1; PL140554B1; GB2113436B

Description

Oroszlänyi Szenbänyäk, Öroszläny /UNGARN

Verfahren und Vorrichtung zur Trägerfrequenz-Fernsteuerung bei Abbau- und Lademaschinen mit Fräszylindern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trägerfrequenz Fernsteuerung bei Abbau- und Lademaschinen mit Fräszylindern.

Bei dem Tiefbau und im Laufe der Gewinnungsarbeit bei Kohlenflözen werden Maschinen mit Fräszylindern weitgehend verwendet. Solche Maschinen werden z.B. in der Sowjetunion, in Polen, in der BRD und in Gross-Britannien hergestellt, Die gemeinsame Charakteristik aller Maschinen besteht darin, dass die Maschinen mittels kombinierter Zuführungsschläuche dem Netz angeschlossen werden, d.h. innerhalb des Zuführungsschlauchs sind vier Speise- und drei Steueradern angeordnet, deren Durchmesser voneinander abweicht. V.'ährsnd des Betriebs ist der Zuführungsschlauch einer ständigen Biegebeanspruchung unterworfen, als Erfolg geht er binnen Kurzem zugrunde. In der Mehrheit der Fälle kann das Schadhaftwerden der Bergwerkmaschinenauf diese Erscheinung zurückgeführt werden. Infolge der häufigen Biegung zerreissen erst die dünneren Leitungen, welche zwecks Weiterleitung des Steuersignals in dem Zuführungsschlauch angeordnet sind. In diesem Fall ist es weiterhin als nachteilig zu betrachten, dass das Zsrreisen der dünne-en Leitungen von aussen her nicht einmal wahrgenommen werden kann, was den Fehlernachweis erheblich erschwert.

Ein weiterer Nachteil dieser Maschinen besteht darin, dass die infolge des Kabelrisses erforderlichen häuf ion Reparaturen auch die nützliche Betriebszeit verkürzen. Mit Hinsicht darauf, dass die Lebensdauer der Starkstromleitungen wesentlich länger ist als die Lebensdauer der zur Übertragung des Steuersignals verwendeten Schwachstromleitungen, kann der Nachteil der obenbeschreibenen Einrichtungen nur so beseitigt werden, daß zum Weglassen der Schwachstromleitungen eine Möglichkeit geboten wird.

Die an einer Spannung gegen 1 kV betriebenen Stärkst stromkabel erhöhen die Zuverlässigkeit der Einrichtung und verringern den durch die Reparaturen hervorgerufenen Zeitausfall.

Bei Starkstromnetzwerken wird- das St rakst romnetz oft auch zur Übertragung der Trägerfrequenzsignale verwendet. Die gemeinsame Charakteristik der traditionellen Trägerfrequenz-Hochspannungseinrichtungen besteht darin, dass an den Endpunkten des zur Signalübertragung verwendeten Abschnitts solche Wellensperren anzuordnen sind, welche auch die Kurzschlussleistung des Netzes zu vertragen imstande sind. Diesen Wellensperren wird die Aufgabe zugeteilt cKe infolge der ausserhalb der Obertragungsstrecke auftretenden Netzimpedanzänderungen vorkommenden Dämpfungen zu vermindern. In den Duplex-Trägerfrequenzeinrichtungen pflegt man zur Trennung der Richtungen Trägerfrequenz-Hybriden zu verwenden, die auch die für die Übertragungsstrecke charakterisierende Kunstimpedanz enthalten. Die Voraussetzung der Reflexionsfreien Funktion der Hybride jedoch besteht·darin, dass eine entsprechend gewählte Wellensperrs und eine Kunstimpedanz eingebaut seien. Diese stellen gegenseitig beanspruchte Bedingungen dar, ausser denen müssen bei jedem konvetionellen Apparat ein Kopplungskondensator, Kopplungsfiltern und ein Trägerfrequenz- -Verbindunnskabel installiert werden. Die Verwendung der obenerwähnten Elemente bringt zahlreiche Nachteile in c'er Praxis mit sich, auch ausserhalb der Leitungen, da das Gewicht je einer Wellensperre einige hundert Kilos beträgt, gleichzeitig kann der Einbau an in den Gruben zur Verfügung stehenden äusserst engen Stellen und unter recht ungünstigen Betriebsverhältnissen praktisch nicht einmal realisiert werden.

Ein weiterer Nachteil besteht noch darin, dass bei allen Trägerfrequenzapparaten sowohl in dem Sender, wie auch in den Empfänger eine Frequenztransponieren durchzuführen ist, wozu zwei oder mehrere Quartzoszillatoren zu verwenden sind.

ler Erfindung wurde das Ziel gesetzt eine Duplexbetrieb Trägerfrequenz-Einrichtung zur Fernsteuerung von Abbau- und Lademaschinen mit Fräszylindern zu entwickeln,

BAD ORIGINAL

unter Zuhilfenahme deren die Mangelhaftigkeiten der bereits vorhandenen Einrichtungen eliminiert werden können und welche auch unte-r den ungünstigen Verhaltnissen der Gruben betriebsfähig ist, aber die Umgestaltung oder Unterbrechung ■ das in der Grube vorhandenen Netzes nicht beansprucht.

Bei den herkömmlichen Einrichtungen wird die Datenübertragung meistens mit einer Asynchron-Modulation realisiert. Mit dieser Lösung verglichen weisen das erfindungsgemässe Verfahren und die dazu erforderliche Vorrichtung, sowohl in der Hinsicht der Gestaltung, wie auch des Prinzips wesentliche Unterschiede· auf.

Durch die Anwendung eines neuen Elements - des Trägerfrequenz-Trennglieds - konnten aus den Duplex-Signalübertragungseinrichtungen die folgenden Einheiten weggelassen werden: die Träge rf requenz-Wellensperren , die Trägerfrequenz- -Hybriden, die ausserhalb des Apparates liegenden Kopplungskondensatoren , Kopplungsfilter und Schwächstromkeoel, desweiteren es konnte ein einziger Quarzoszillator verwendet werden. Die Frequenztransponieren erübrigt sich auch, da die .20 Trögerfrequenz mit einer unmittelbaren Synchronmodulation abgegeben und mit unmittelbarer Träge rfrequenz-Wahrnanme empfangen wird. Um die qualitativen Charakteristiken der Datenübergabe verbessern zu können - was in der Grube aus dem Gesichtspunkt der Leben- und Vermögensicherheit äusserst wichtig is't - haben wir in die erfindungsgemässe Einrichtung einen Koinzidenz-Schallschut; st romkreis und einen integrierenden Probenehmerstromkreis zur Auswertung der Zeitdauer des Signals eingebaut.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Realisierung einer Trägerfrequenz-Fernsteuerung im Duplex-Betrieb kann dadurch gekennzeichnet werden, dass durch die Anwendung geeigneter Trennelemente eine genaue Signalübertragung auch bei stark fluktuierend belasteten Netzen, ohne absperrende Wellensperren und Trägerfrequenz-Hybriden verwirklicht werden

'35 kann.

Eine der Charakteristiken des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass die zu übertragenden Signale an der Empfangsseite kontrolliert, identifiziert werden, und ausschliesslich die. identifizierte Signale zu dem Empfänger

weitergeleitet werden.

In der erfindungsgemässen Einrichtung sind Motoren ,, und Unterbrecher, sowie zur Trögerfrequenz-Signalübertragung .1 . erforderliche Elemente eingebaut.

Gegenstand der Erfindung bildet auch die Trägerfrequenz-Fernsteuereinrichtung mit Duplex-Betrieb, insbesondere zu Abbau- und Lademaschinen in Gruben, die mit einem Fräszylinder ausgestattet sind. Die arfindungsgemässe Vorrieh-. " tung kann dadurch charakterisiert werden, dass der erste Unterbrecher mit einem zweiten, als Hauptschalter auscjestalte- ^ ten Unterbrecher verbunden ist, der auch den Anschluss an dem Netz herstellt," desweiteren mit Motoren verbunden ist: den beiden Enden des die Motoren und den ersten Unterbrecher miteinander verbindenden Kabels ist je eine Trenneinheit angeschlossen. Dem geroeinsamen Punkt der Motoren und des Netzkabels ist der erste Eingang einer Steuereinheit angeschlossen, deren erster Ausgang sich über einen Regler und einen Akkumulator dem ersten Eingang eines Senders anschliesst; der zweite Eingang des genannten Senders ist über die Sendersteuereinheit mit dem Eingang der ersten Trenneinheit verbunden, während der Ausgang über einen Empfänger und einen digitalen Empfänger dem zweiten Eingang der Steuereinheit angeschlossen ist und der zweite Ausgang über den zweiten Eingang der Sende rsteuereinheit mit einem Horn verbunden ist; der Ausgang der zweiten, einem Starkstromkabel angeschlossenen Trenneinheit ist über einen weiteren L'rapfänger und einen digitalen Empfänger dem ersten Eingang aer Schalteinhelt angeschlossen, während der Eingang der Trenneinheit dem Ausgang eines Senders angeschlossen ist; der erste Eingang des genanntan Senders ist mittelbar, der zweite Eingang über eine weitere Seniersteuereinheit dem ersten Eingang der Schalteinheit angeschlossen, wobei der zweite Eingang der Schalteinheit über den Anschlusskabel und den als Hauptschalter ausgestalteten zweiten Unterbrecher dem Metz angeschlossen ist.

Eine weitsre vorteilhafte Ausführung kann dadurch gekennzeichnet werden, dass der gemeinsame Punkt des Horns und der Sendersteuereinheit dem Eingang eines Admittanzmessers angeschlossen ist und der erste Ausgang des genannten Admittanzmessers mit dem ersten Eingang der Sendersteuereinheit verbunden ist, während der zweite Ausgang mit dem Horn

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- .9

verbunden ist.

Bei einer vorteilhaften Ausführung der erfindungsmässigen Einrichtung· sind die Trenneinheiten aus zwei parallel geschalteten Serienstromkreisen ausgestaltet, wobei die Serienkreise aus je einem parallelen und je einem Serien schwing kreis gebildet sind und die Wicklungen der Schwingkreise mit je einer Isolier- und Anspassungsekundärwicklung versehen sind.

Eine weitere Ausführung der erfindungsgemässen

TO Vorrichtung wird dadurch gekennzeichnet, dass der Admittanzmesser einen"Tonfrequenzgenerator enthält, dessen Ausgang über einen Transformator mit dem Gleichrichterstromkreis, sowie mit der inneren Speiseeinheit des Admittanzmesse rs verbunden ist, desweiteren der Ausgang des Gleichrichters dem einen Eingang eines Brückenstromkreises angeschlossen ist und der andere Eingang des Brückenstromkreises über einen v/eiteren Gleichrichter und einen Stromwandler den einen Eingang des Admittanzraessers bildet, während der andere Ausgang "des Admittanzmessers über eine Ausgangsstufe und einen Komparator dem Ausgang des· Brückenst romkreis angeschlossen is-t.

Es ist weiterhin als vorteilhaft zu betrachten, wenn die Trägerfrequenz-Empfänger je einen Ko'inzidenz-Schallschutzstromkreis enthalten, die aus einem zur Übertragung des empfangenen Signals ausgestalteten Stromkreis, oder aus einem, dem Ausgang des vorhererwähnten Stromkreises angeschlossenen, die L'ifferenzfrequenz bildenden Stromkreis besteht, v.obei dem einen Eingang des differenzfrequenzbildendon Stromkreises ein Empfängeroszillator angeschlossen ist und der Ausgang des differenzfrequenzbildenden Stromkreises dem einen Eingang des Frequenzkomparators angeschlossen ist und der andere Ausgang sich über einen Teiler dem Empfängeroszillator anschliesst.

Eine vorteilhafte Ausführung kann desweiteron dadurch gekennzeichnet werden, dass die Empfänger "je einen Auswertstromkreis enthalten, die den Koinzidenz-Schalschutzstromkreisen angeschlossen sind; der Auswertstromkreis enthält einen Verzögerungsstromkreis, dessen Eingang den Eingang des Auswertstromkreiaes bildet, während sein Ausgang dem einen Eingang einer Torschaltung und eines Zählers angeschlossen ist und der andere Eingang der Torschaltung,, über

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den Ausgang des Empfängerorzillators mit dem anderen Eingang des Zählers verbunden ist, wobei der Ausgang des genannten Zählers den Ausgang des Auswertstromkreises bildet.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird anhand vorteilhafter Ausführungsbeispiele, mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert« Es zeigen:

Figur 1 das Blockschema der erfindungsgeraässen Vorrichtung, Figur 2 ein ausführlicheres Blockschema der den Gegenstand der Erfindung bildenden Trenneinheit, Figur 3 eine detaillierte Sicht des Brückenstromkreises

des Admit tanzmes'Se rs.

Figur 4 das Blockschema des Admittanzmessers, Figur 5 den Koinzidenz-Schallschutzstromkreis, Figur 6 den Auswertstromkreis,

Die Wirkungsweise- der erfindungsgemässen Vorrichtung wird anhand der Figuren näher erläutert.

• Die Motoren 1 und 2 der Maschinen mit dem Fräszylinder sind über die abgeschirmten Gruben-Zuführungsschläuche dem Starkstromnetz 3 mit isolierten Sternpunkt angeschlossen; der Anschluss findet über einen als Maschinenschalter ausge- · stalteten Unterbrecher 4 und einen, als Hauptschalter ausgestalteten Unterbrecher 5 statt. Die beiden Unterbrecher 4,5 sind in der Schaltkabine angeordnet, die Motoren 1,2 können sogar in einer Entfernung von 1000 m von der Schaltkabine liegen.

Der Erfindung wurde oie Aufgabe zugeteilt diese Entfernung ohne die Anwendung von Schwachstromleitungen zu überbrücken, da der Unterbrecher 4 von den Motoren her betätigt werden soll. Durch die Anwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung - die schematisch in Figur 1 dargestellt ist wird die gestellte Aufgabe folgenderweise gelöst: Der Anschluss Trägerfrequenz bis auf max. 1140 V wird von den Trenneinheiten 7 und 12 sichergestellt, die einerseits sichern, dass das St.arkst romnetz. 3 gegeüber den Hochspannungssignalen entsprechend isoliert sei, anderseits ein selektives Koppelelement für die Weiterleitung der duplex Trägerfrequenzsignale bilden. Die für beide·Richtungen über separate Frequenz verfügenden Sender 8 und 14 schliessen sich den Trenneinhei ten an_t Die Sender "werden mit Quartzoszillatoren gesteuert.

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Zum Empfang der Trägerfrequenzsignale dienen die Empfänger 9 und 13, während die Sender 8 und 14 mit je einem Sendersteüerstromkreis 15 gestsuert werden. Die detektierten Trägerfrequenzsignale erscheinen an den Demodulatorausgangen der Empfänger 9 und 13, wobei genannte Ausgänge sich dem Eingang je eines digitalen Empfängers 11 und 16 anschliessen.Die digitalen Empfänger klassifizieren und verarbeiten . die Signale. Die Sende rsteuereinheiten 10 und 15 steuern die Sender 8 und 14, die entsprechende Codierung findet auch in diesen Stromkreisen statt. CIe ein Sender-Empfänger 8 und 9 und Sender-Empfänger 13 und 14 sind an beiden Seiten dem Steuerelement der Bergwerkmaschine angeschlossen, d.h. an der einen Seite sind sie mit der Schalteinheit 6, an der anderen Seite mit der Steuereinheit 17 verbunden. Die an der Unter-

15· brecherseite vorhandene Schaltereinheit 6 enthält die Befehlsrelais, die Vakuumkontaktoren und die SSR-Relais /Solid State Relay/, mit Hilfe deren die Schalteinheit 6 in die Betätigungsstromkreise der Unterbrecher 4 und S zu intervenieren fähig ist.

. Unter anderen besteht die Rolle der Steuereinheit 17 auch darin, dass in der Zeit, während die Motoren 1 und 2 eine Speisespannung erhalten, einer der Ausgänge der Steuereinheit ein Signal auch auf den Regler 18 abgibt, wobei der Regler 18 während dieser Zeitspanne einen Akkumulator 19 Iadet. Der Regler 18 ist mit einem zur Regelung der Akkumulatorspannung dienenden Stromkreis versehen, wodurch die Gefahr einer überladung vermieden werden kann. Der an der Seite der Motoren 1, 2 sich befindende Sender 14 und der Empfänger 13 sind über die Sendersteuereinheit 15 mit einem Admittanzmesser-Stromkreis versehen, der die Funktion des Horns 21 kontrolliert und steuert.

Unter Anwendung des obenbeschriebenen Systems findet die Fernschaltung unter der Wirkung des Fernsteuerbefehlsignals folgenderweise statt:

Der Operator drückt den an der Steuereinheit 17 vorhandenen Druckknopf "EIN" ab, wodurch ein Befehlssignal zur Einschaltung abgegeben wird. Das Befehlsignal wird von dem Ausgang der Steuereinheit 17 zu der Sendersteuereinheit 15 weitergeleitet, die den Befehl "EIN" für den Trägerfrequenz-

-Sender 14 vorbereitet, damit die Weiterleitung des Befehlsignals über die Leitung ermöglicht sei. Gleichzeitig wird aber ein Signal einerseits zum Admittanzmesser 20, anderseits zu dem ^v Horn 21 weitergeleitet; mit Hilfe dieses Signals kann die Betriebsfähigkeit des Horns 21 kontrolliert werden, d.h. ob es im Bedarfsfall zu ertönen imstande ist. Wenn das Horn in einem betriebsfähigen Zustand sich befindet, leitet der Trägerfrequenz· Sender 14 das codierte Signal über die Trenneinheit 12, das Starkstroknetz, sowie über die an der Empfangsseite angeordnete Trenneinheit 7 zu dem Empfänger 9, die den Empfänger 9 verlassenden, codierten Signale gelangen zu dem digitalen Empfänger 11. In dem digitalen Empfänger werden die codierte Signale aus-. gewertet; nach erfolgter Auswertung gibt der digitale Empfänger 11 das entsprechende Steuersignal auf den Eingang der Schalteinheit 5 ab, worauf die Schalteinheit 6 die Einschaltung ausführt. Darauffolgend sendet der Trägerfrequenzkanal die codierten Signale des Befehls "EIN" ihne Unterbrechung in einem Zeitmultiplexsystem. Der an der Einspeiseseite vorhandene, codeauswertende digitale Empfänger 11 leitet solang-e das Signal des Befehls "EIN" an die Schalteinheit 6 weiter, bis er innerhalb der Sendungszyklen, d.h. je 0,1 see, alle die Bedingungen des Zustandes "EIN" zu detektieren imstande ist. Sollte der Befehl "EIN" in 1-2 Zyklen ausbleiben, oder ein falscher Befehl wahrgenommen wird, wird der Unterbrecher 4 sofort abgeschltet.

Bei der Ausgabe des Befehls "EIN" berücksichtigt die erfindungsgemässe Trägerfrequenz-Fernsteuervorrichtung alle für den Bergbau vorgeschriebenen Leben- und Vermögensicherheitsbedingungen. Ein wichtiger Teil dieser Voraussetzungen besteht darin, dass bei der Abgabe des Befehls "EIN" alle Teile der Obertragungsbahn, an beiden Seiten der Trägerfrequenzübertragung sowie die sich anschliessenden Einheiten sich in einem einwandfreien Zustand befinden. Die Priorität der Abstellung "GEFAHR" ist gegenüber allen sonstigen Befehlen und Codebildungen gewährleistet. Der dafür besteht in der besonders ausgeprägten Sicherheitsforderung.

Das Blockschema der Trenneinheiten 7 und 12 ist in Figur 2 zu sehen. Die Frequenzen der an den beiden Enden des zur Trägerfrequenzübertragung verwendeten Starkstromkabels vorgesehenen Sender 8 und 14 werden mit f , und .f.. bezeichnet. Die

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Wirkungsweise der Kopplungs- und Trenneinheit wird unter Zuhilfenahme der Trenneinheit 7 erläutert, die Erläuterung bezieht sich sinngeraäss"auch auf die Trenneinheit 12.

Die senderseitige Teileinheit der Trenneinheit 7 besteht aus dem Parallelschwingkreis 22 und dem Serienschwingkreis 23; der Serienschwingkreis 23 ist auf die senderseitige Frequenz f.-, abgestimmt, d.h. dass der Serienschwingkreis 23 bei der Frequenz f.·, eine minimale Impedanz zeigt. Der Parallelschwingkreis 22 ist auf die Frequenz f._ des anderen Senders abgestimmt, hier erreicht die Impedanz ihren Maximumwert. Dem Parallelschwingkreis 22 wird die Aufgabe zugeteilt die beiden Frequenzen f., und f.x voneinander zu trennen. Dieselbe Trenneinheit enthält noch die weiteren Serienkreiselemente, nämlich den Parallelschwingkreis 24 und den Serienschwingkreis 25, die mit der in Serie geschalteten Schaltungsanordnung - die aus dem Parallelschwingkreis 22 und dem Serienschwingkreis 23 besteht - parallel geschaltet sind, wobei der Serien.schwingkreis 25 auf die Frequenz f_A~ abgestimmt ist. Dem damit in Serie geschalteten Parallelschwingkreis 24 wird die Aufgabe zugeteilt die Weiterleitung der Signale des hohen Frequenzpegels f.-, zu verhindern, -d.h. der Durchgang in gebührendem Abstand wird sichergestellt. Durch eine geeignete Dimensionierung kann in allen Fällen erreicht werden, dass die Schwingkreise keineswegs die Abstimmung des anderen in einem bedeutenden Mass beeinflussen. Die Wicklungen der Parallelschwingkreise 23 und 25 erfüllen eine doppel :e Aufgabe. Einerseits bilden sie die Primärwicklungen des zur Abtrennung der Hoch- und Kleinspannugsteile ausgestalteten Transformators, anderseits bilden sie mit Hilfe der zu den Primärwicklungen angeordneten Sekundärwicklungen die Passimpedanzen der Sender 8,14 bzw. der Empfänger 9,13,

Eine weitere Aufgabe der Trenneinheiten 7 und 12 besteht darin, dass sie einerseits es verhindern, dass Signale von Frequenz 50 Hz zu dem Ausgang des Senders und dem Eingang des Empfängers gelangen könne, anderseits die Durchführung der in der Linie vorhandenen Hochspannungssignale über die Trenneinheit in die Niederspannungsstromkreise verhindern, wodurch sie gleichzeitig eine Lebensschutzaufgabe erfüllen.

Ein die Bereitschaft des Horns 21 anzeigende und messende Admittanzme.sschaltung 20 ist der Sendersteuereinheit

15 angeschlossen. Das Messprinzip der Admittanzmessung ist aus der Figur 3 wohl ersichtlich, Figur 4 zeigt das Blockschema des Admittanzmessers 20.

Das Prinzip der Admittanzmessung ist daher aus der Schaltungsanordnung in Figur 3 zu entnehmen. In dem Brückenstromkreis ist das Signal U₁ dem Strom des Horns 21 proportional, während das Signal U der Spannung des Horns 21 proportional ist. Die Brückenschaltung enthält desweiteren ein Potentiometer, unter Zuhilfenahme dessen die Brücke ausgeglichen wird. Wenn U = U, ., dann U./U = K = Y₁ wobei Y die Admittanz des Horns darstellt. In diesem Fall ist die Ausgangsspannung der Brücke AU = O.

Wenn nun die Aenderung des Werts & U einen gewissen, vorbestimmten Wert erreicht, kommt die gewünschte Admittanzänderung zustande, wobei diese Adfflittanzänderung das Sperrsignal erzeugt.

Figur 4 zeigt die Wirkungsweise und Blockschema des Admittanzmsssers. Der Admittanzmesser 20 enthält einen Tonfrequenzgenerator 30, an dessen Eingang der Ausgang der Sender-Steuereinheit 15 angeschlossen ist und der den einen Eingang des Admittanzmessers 20 bildet. Auf Wirkung der Senderstoüereinheit 15 beginnt der Tonfrequenzgenerator 30 zu arbeiten, wonach durch einen Stromwandler das Horn 21 ertönt. Ob der Stromkreis des Horns 21 nicht abgebrochen ist, wird auf die folgende Weise kontrolliert:

Der Tonfrequenztransformator 31 leitet ein der Spannung des Horns 21 proportionales Signal zu dem Gleichrichter 34, der das Signal U_u für die B_rücke 35 erzeugt. Das dem St rom des Horns-21 proportionale Signal U_ wird in einem weiteren Gleichrichter 33 erzeugt, der über einen Stromwandler 32 ausgestaltet ist. Das Ausgangssignal der Brückenschaltung 35 ist der Admittanz des Horns proportional und steuert den Fensterkomparator 36. Das Wesentliche der Funktion besteht darin, dass jedwelchen Komparationspegel das Signal erreicht, die Ausgangsstufe 37 aktiviert wird, wobei an dem Ausgang des Admittanzmessers 20 ein Sperrsignal erscheint, das zu der Sendersteuereinheit 15 geleitet wird. Der Tonfrequenzgenerator 31 betätigt die Speiseeinheit 38, die den Komparator 36 und die Ausgangsstufe 37 mit Speiseenergie versorgt. Den-zwei

Komparationspegeln des Fensterkomparators können zwei Admittanzwerte zugeordnet werden, die im Bereich der Adraittanz des Horns 21 beliebig eingestellt werden können. Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung gehören zu der Nominaladmittanz 1/10 Mho zwei Grenzwerte , undzwar 1/30 und 1/3 Mho.'

Bei den herkömmlichen, ein Vorsignal abgebenden Hörnern wird lediglich ein vollkommender Kurzschluss oder Abbruch detektiert. Unter Zuhilfenahme der erfindungsgemässen Vorrichtung können sowohl die Serien-, wie auch die Shunt fehler bereits in derEntstehungsperiode detektiert werden. Dieser Vorteil ist bei Tiefbauarbeiten von äüsserster Wichtigkeit, da der den Anlass der Maschine signalisierende Ton die sich im Bereich der Maschine aufenthaltenden Laute warnt.

Der zur Steuerung und Kontrolle des Horns 21 ausgestaltete Admittanzmesser 20 leitet den Fernbefehl sowohl auf den lokalen, wie auch den zufälligen und automatischen Anlass weiter. In dem Schaltstromkreis, an der Seite der Unterbrecher 4,5 kann -obzwar mit minimaler Wahrscheinlichkeit - ein Fehler unterlaufen, daher ist es'unerlässlich, dass in allen Fällen ein Hornsignal ertöne, das die in der Umgebung der Maschine arbeitenden Leute aufmerksam macht. Das gleiche Signal ist aber auch dazu geeignet, dass das einschaltende Zeitrelais nicht ablaufen gelassen wird, sondern durch Ausnützung der Trägerfrequenz-Fernsteuerung der Unterbrecher 5 an der Speiseseite abgeschaltet wird. Der Befahl wird mit den Druckknöpfen und . mit den in Serie geschalte¹en REED-Relais programmiert. Um einen unbeabsichtigten Anlass vermeiden zu können, sind die Stromkreise der Relais gegeüber einander verriegelt. Das das Signal "EIiM" schaltende Relais und dessen Haltestromkreis sind so ausgestaltet, dass zur Funktion die folgenden Bedingungen zu erfüllen sind:

1. Der Ruhezustand des Druckknöpfes "GEFAHR" und des Relais "GEFAHR" soll einem Trägerfrequenz - pilotempfangendon aktiven Zustand entsprechen, d.h. der speiseseitige Sender soll sich in dem SENDUNG-Zustand befinden.

2. Falls die Eingabeleitung fehlerlos ist, d.h. die Leitung ist weder gebrochen noch kurzschlüssig.

Wenn die beiden obenerwähnten Bedingungen erfüllt sind, zieht beim Abdrücken des Druckknopfes "EIN" das Relais an und gelangt über seinen Hilfskontakt in eine Haltetetriebs-

weise; der maschinen seitige Trägerfrequenz-Sender wird eingeschaltet; die Sendarsteuereinheit wird ebenfalls eingeschaltet, die den Code des Befehls EIN bestimmt und die Betriebs^v fähigkeit des Horns 21 überprüft und als das Horn ertönt, den Einschaltungsprozess einleitet, d. h. die mit dem festgesetzten Code modulierten Tragerfrequenzsignale mit Synchronmodulation zyklisch weiterleitet.

Der Empfänger 9 der Trägerfrequenzsignale enthält einen Koinzidenz-Schallschutzstromkreis, dessen Blockschema in der Figur 5 ersichtlich ist. Diese Schaltungsanordnung besteht aus dem zur .Übertragung der empfangenen Frequenzen f , bzw. f.« ausgestalteten Stromkreis 39, dem Empfängeroszillator 38, die dem Eingang eines differenzbildenden Stromkreises 40 angeschlossen sind, wobei an dem Ausgang des dif- ferenzbiidcnden Stromkreises 40 ein Schwebesignai mit der Differentialfrequenz erzeugt wird, welches dann dem Frequenzkomparator 42 zugeführt wird. Der Frequenzkomparator 42 kompariert das απ dem Teiler 41 des Empfangercozillators 33 abgeschwächte Signal mit der Frequenz des Schwebesignals, und wenn die Frequenzabweichung in den Bereich zwischen den eingestellten Grenzwerten entfällt, erscheint an dem Ausgang die Empfangsfrequenz, wenn aber das von dem Komparator detektierte Signal ausserhalb des eingestelltes Bereiches liegt, wird an dem Ausgang ein Sperrsignal erscheinen.

21" Durch diese Schaltungsanordnung wiM es gewährleis-.

tet, dass die Möglichkeit eines in geräuschvollen Stromkreisen höchstwahrscheinlich als irrtümlich betrachteten Empfanges ausgeschlossen ist.

In Figur 6 ist ein in den Trägerfrequenz-Empfängern 9, 13 ausgestalteter Auswertstromkreis 45 schematisch dargestellt. Dieser Auswertstromkreis 45 ist ein integrier, Probeentnahme Stromkreis für die Wahrnähme der Signnlzeitdauer, welcher insbesondere bei Übertragungen mit einem hohen ■ Geräuschpegel vorteilhaft verwendet werden kann, da er die Identifizierung des empfangenen demodulierten Signals weitgehend befördert und das Verfehlen des empfangenen Signals wesentlich verringert. Die Funktion beruht darauf, dass bei dem Empfang der Signale von gegebener Zeitdauer das Signal innerhalb eines vorbestimmten Zeitbereiches liegen müsse, damit die Detektion stattfinden könne. Sollte jdas Signal ausserhalb des vor-

bestimmten Bereiches liegen, wird es als ein Geräusch betrachtet und ausser Acht gelassen.

Die .Wirkungsweise des Auswertstromkreises 45 ist wie folgt:

5 Oas bereits demodulierte"Signal wird in den Verzögerungsstromkreis 46 geleitet, der ein monostabiler Multivibrator rait Re- -Trigger Betrieb ist, bei dem die Zeitkonstant um etwa eine Grösserrordnung kürzer ist, als die kürzeste Dauer eines Signals Dem Multivibrator wird die Aufgabe zugeteilt die kurzfristigen Störungen zu beseitigen. Der Ausgang des Verzögerungsstromkreises 46 betätigt einerseits eine Torschaltung 47, anderseits einen Verteiler 48, Die Torschaltung 47 lässt erst dann das Signal des Empfängeroszillators 43 zu dem Teiler 48 durch, wenn an dem Ausgang des Verzögerungsstromkreises 46 ein Signal vorhanden ist. Dor Teiler 48 teilt die Signale der Torschaltung 47 um eine gegebene Konstant, und diese Signale erscheinen auf die parallelen Ausgängen.Der Ausgang des Stromkreises 48 ist der Zählereinheit 49 angeschlossen, die aus drei Zähler besteht und der solange zählt, bis an dem Ausgang des Verzögerungsstromkreises 46 ein Signal vorhanden ist. Wenn das Signal aufhört, wird an einem Ausgang der Zählereinheit 49 in der Abhängigkeit der vorgenommenen Auswertung entweder ein Signal erscheinen oder es bleibt aus. In der nächsten Phase stellt sich die Zählereinheit 49 auf Null zurück, auch die Torschaltung 47 schliesst. Wenn nun an den Ausgang des Verzögerungsstromkreises 46 ein neueres Signal erscheint, wiederholt sich der Prozess. Die Zählereinheit 49 soll auch aus einem einzigen Zähler aufgebaut werden, in dem Falle nur ein Ausgangssignal erscheint.

Der Schutz der äusseren Leitungen der Vorrichtung wird durch die inneren Oszillatoren und die elektronischen Detektorstromkreise sichergestellt. Der Aufbau und Funktion der Detektorstromkreise ist mit jenen des Admittanzmesser 20 übereinstimmend, da in allen Fällen die schädlichen Aenderungen der Admittanz der gegebenen Schaltung wahrgenommen und angezeigt werden.

Die Detektorstromkreise sind je Leitung angeordnet und kontrollieren voneinander unabhängig die einzelnen Leitungen und geben bei einem Fehler sofort den Befehl zur Verriegelung, das Stellsignal und die Anzeige ab. Diese Mass-

nähme ist unbedingt erforderlich, da zwischen den Trägerfrequenz-Sendern-Empfängern und der Bedienungsa-nlage Leitun-' gen von' einer -Länge von mindestens 3m- als Verbindungselement· vorgesehen sind und ein Schadhaftwerden zu ungenügender Funktion führen kann.

An der Maschinenseite wird die zum Anlass der Vorrichtung erforderliche Speiseer ;-rgie durch den mit dem Regler 18 versehenen Akkumulator 19 sichergestellt, da zur Versorg gung des Trägerfrequenz-Sender-Empfänger keine andere Speisespannung zur Verfügung steht, solange bis die Motoren 1 und 2 sich in einem ausgeschalteten Zustand befinden. Wenn die Motoren 1 und 2 eingeschaltet sind, sorgt die Steuereinheit 17 für die Ladung des Akkumulators 19, die Ladung wird über den Regler 18 gesteuert. Der Regler 18 ist mit einem den Wechselstrom überwachenden Relais zusammengebaut, das nach dem Einschalten der Motoren das Horn ausschaltet.

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Claims

HOFFMA-NN · .TBITUS' <£ -PARTNER PATENTANWÄLTE DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · DIPL.-ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K.H OFFMAN N · Dl PL.-I NG. W. LEH N DIPL.-ING. K. FOCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 ■ D-8000 MD NCH EN 81 . TELEFON (089) 911087 . TELEX 05-29619 (PATHE) Oroszlänyi Szenbänyäk Oroszläny / UNGARN Verfahren und Vorrichtung zur Trägerfrequenz-Fernsteuerung bei Abbau- und Lademaschinen mit Fräszylindern PATENTANSPRÜCHE :

1. Verfahren zur Realisierung einer Trägerfrequenz-Fernsteuerung mit Duplex-Betrieb,

dadurch gekennzeichnet , daß durch die Anwendung geeigneter Trennelemente eine genaue Signalübertragung auch bei stark wechselnden Belastungen der Netze ohne absperrende Wellensperren und Trägerfrequenz-Hybriden verwirklicht wird.

2. Verfahren nach Anspruch J,

dadurch gekennzeichnet , daß die zu übertragenden Signale auf der Empfangsseite kontrolliert und identifiziert werden und ausschließlich die derart identifizierten Signale zu dem Empfänger weitergeleitet werden.

•

3. Trägerfrequenz-Fernsteuereinrichtung mit Duplex-Betrieb, insbesondere bei Abbau- und Lademaschinen mit· Fräszylinder in Gruben, wobei die Vorrichtung Motoren und Unterbrecher enthält,
dadurch gekennzeichnet , daß der erste

Unterbrecher (4) mit einem zweiten, als Hauptschalter ausgestalteten Unterbrecher (5) verbunden ist, der auch den Anschluß an das Starkstromnetz (3) herstellt, des weiteren mit Motoren (1, 2) verbunden ist; an bei-' den Enden des die Motoren (1, 2) und den ersten Unterbrecher (4) miteinander verbindenden Kabels je eine Trenneinheit (12, 7) angeschlossen ist; am gemeinsamen Punkt der Motoren (1, 2) und des Netzkabels der Eingang einer Steuereinheit (17) angeschlossen ist, deren TO erster Ausgang über einen Regler (18) und einen Akkumulator (19) am ersten Eingang eines Senders (14) angeschlossen ist; der zweite Eingang des genannten Senders (14) über eine Sendersteuereinheit (15) mit dem Eingang der ersten Trenneinheit (12) verbunden ist, während der Ausgang des Senders (14) über einen Empfänger (13) und einen digitalen Empfänger (16) am zweiten Eingang der Steuereinheit (17) angeschlossen ist, und der zweite Ausgang über den zweiten Eingang der Sendersteuereinheit (15) mit einem Horn (2.1) verbunden ist; der Ausgang der zweiten, an einem Starkstromkabel angeschlossenen Trenneinheit (17) über einen weiteren Empfänger (9) und einen digitalen Empfänger (11) am ersten Eingang einer Schalteinheit (6) angeschlossen ist, während der . Eingang der Trenneinheit (7) am Ausgang "iines Senders (8) angeschlossen ist; der erste Eingang des genannten Senders unmittelbar, der zweite Eingang über eine weitere Sendersteuereinheit (10) am ersten Eingang über eine weitere Sendersteuereinheit (10) am ersten Eingang der Schalteinheit (6) angeschlossen ist, wobei der zweite Eingang der Schalteinheit (6) über ein Anschlußkabel und den als Hauptschalter ausgestalteten zweiten Unterbrecher (5) am Netz angeschlossen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet , daß der gemein-

same Punkt des Horns (21) und der Sendersteuereinheit ' (15) am Eingang eines Admittanzmessers (20) angeschlossen ist und der erste Ausgang des Admittanzmessers (20) mit dem ersten Eingang der Sendersteuereinheit (15) verbunden ist, während der zweite Ausgang mit dem Horn (21) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,

dadurch gekennzeichnet , daß die Trenneinheiten (7, 12) als zwei parallel geschaltete Serienstromkreise ausgebildet sind, wobei die Serienkreise aus je einem Serienschwingkreis (23, 25, 27, 29) gebildet sind und die Wicklungen der Serienschwingkreise (23, 25, 27 29) mit je einer Pass- und Isoliersekundärwicklung versehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Admittanzmesser (20) einen Tonfrequenzgenerator (30) enthält, dessen Ausgang über einen Transformator (31) mit einem Gleichrichter (34) sowie mit der inneren Speiseeinheit (38) des Admittanzmessers (20) verbunden ist, des weiteren der Ausgang des Gleichrichters (34) am einen Eingang einer Brückenschaltung (35) über einen weiteren Gleichrichter (33) und einen Stromwandler (32) den einen Ausgang des Admittanzmessers (20) bildet, während der andere Ausgang des Admittanzmessers (20) über eine Ausgangsstufe (37) und einen Komparator am Ausgang der .Brückenschaltung (35) angeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach einem'der Ansprüche 3 bis 6",

dadurch gekennzeichnet , daß die Trägerfrequenz-Empfänger (9, 13) je einen Koin:idenz-SchallschutζStromkreis (44) enthalten, der aus einem zur Übertragung des empfangenen Signals ausgestalteten Strom-

kreis (39), oder aus einem am Ausgang des vorher erwähnten Stromkreises angeschlossenen, die Differenzfrequenz bildenden Stromkreis (40) besteht, wobei am einen Eingang des differenzbildenden Stromkreises (40) ein Empfängeroszillator (43) angeschlossen ist und der Ausgang des differenzbildenden Stromkreises (40) am einen Eingang des Frequenzkomparators (42) angeschlossen ist und der andere Eingang über einen Teiler (41) mit dem Empfängeroszillator (43) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfänger (9, 13)' je einen Auswertstromkreis (45) enthalten,die an den Koinzidenz-Schallschutzstromkreisen (44) angeschlossen sind; der Auswertstromkreis (45) einen Verzögerungsstromkreis (46) enthält, dessen Eingang den Eingang des Auswertstromkreises (45) bildet, während sein Ausgang am einen Eingang einer Torschaltung (47) und einer Zählereinheit ("49) angeschlossen ist, und der andere Eingang der Torschaltung (47) über den Ausgang des Empfangsoszillators (43) mit dem anderen Eingang der Zählereinheit (49) verbunden ist, wobei der Ausgang der Zählereinheit den Ausgang des Auswertstromkreises (45) bildet.

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