DE3826663A1 - Verfahren und schaltung zum gleichzeitigen uebertragen von betriebsdaten und/oder steuerbefehlen einer untertage eingesetzten bergwerksmaschine und von sprachsignalen des maschinenbegleiters - Google Patents

Description

Verfahren und Schaltung zum gleichzeitigen Übertragen von Betriebsdaten und/oder Steuerbefehlen einer untertage eingesetzten Bergwerksmaschine und von Sprachsignalen des Maschinenbegleiters.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleichzeitigen Übertragen von Betriebsdaten und/oder Steuerbefehlen einer untertage eingesetzten Bergwerksmaschine, insbesondere eines Walzenladers, und von Sprachsignalen des Maschinenbegleiters mittels drahtlos gesendeter oder der Energieversorgungsleitung der Bergwerksmaschine aufgekoppelter bzw. eine Steuerleitung als Transportweg nutzender Tonfrequenzen oder Digitalsignale mit rechteckigem Schwingungsverlauf.

Durch die Eickhoff-Mitteilungen 53. Jahrgang, Heft 1, November 1985, Seite 25 und 26, ist es bekannt, Walzenlader von einem Steuerstand aus, der sich untertage, in der Strecke befindet, oder aber von der Betriebswarte übertage aus, fernzusteuern. Alle wesentlichen Maschinendaten, wie Maschinenstandort, Vorschubgeschwindigkeit der Maschine sowie deren Längs- und Querneigung, aber auch der Hangendverlauf und der des Liegenden sowie Spannungen, Ströme und Temperaturen und auch die hydraulischen Werte werden durch Sensoren ermittelt und dem Steuerstand oder der Betriebswarte zugeleitet, um dem Bedienungsmann eine Fernsteuerung des Walzenladers zu ermöglichen. Dabei ist es üblich, die auf diese Weise ermittelten Daten und auch die Steuerbefehle mittels Puls-Code-Modulation über eine Zweidrahtleitung oder über Koaxialkabel bzw. über die die Antriebsenergie des Walzenladers führenden Leitungen oder über Lichtwellenleiter zu übertragen.

Zum Stand der Technik gehören auch eigensichere Koppelglieder, die zur Übertragung von Fernwirksignalen für im Untertagebergbau eingesetzte Gewinnungsmaschinen dienen, wie aus der DE-OS 35 16 642 hervorgeht. Derartige Koppelglieder sind auf der die Gewinnungsmaschine mit dem Streckenschütz verbindenden armierten Schrämtrosse befestigt, über die der Gewinnungsmaschine die Antriebsenergie zugeht. Sie nutzen die Armierung als Übertragungsstrecke und sind an einem Ende der Schrämtrosse an die Gewinnungsmaschine und am anderen Ende an eine vom Streckenschütz ausgehende Steuerleitung angekoppelt.

Zum Stand der Technik gehören auch Schaltungen zum Übertragen von Steuerbefehlen und Meßwerten von im Untertageeinsatz befindlichen Gewinnungsmaschinen (vgl. DE-OS 36 41 534). Bei diesen Schaltungen wird die die Meßwerte bzw. Steuerbefehle übertragende Eingangsfrequenz im Empfänger von einer Oszillatorfrequenz überlagert, bis zu einem sich für eine besonders wirksame Filterung eignenden Frequenzbereich angehoben, und es wird anschließend dieser Frequenzbereich auf einen der Eingangsfrequenz entsprechenden schmalbandigen Bereich eingeschränkt und verstärkt.

Weiterhin kennt man bereits ein Verfahren zum Steuern von im Untertageeinsatz befindlichen Gewinnungsmaschinen, welches die vom Bedienungsmann der Maschine gesprochenen Steuerbefehle drahtlos oder über Steuerleitungen zu einem Empfänger der zu steuernden Maschine überträgt. Dabei wird der gesprochene Befehl mit Hilfe eines Mikroprozessors in ein vom Sender drahtlos oder über Steuerleitungen übertragbares Signal umgewandelt, in der Gewinnungsmaschine von einem Mikroprozessor mit hier gespeicherten Befehlsworten verglichen und bei Übereinstimmung der befohlene Steuervorgang eingeleitet.

Ferner ist es nicht mehr neu, ein Signal aus einem Gemisch von mehreren Frequenzen durch frequenzabhängige Filter auszuscheiden. Die dazu notwendigen Filterschaltungen sind verhältnismäßig aufwendig und daher für den vorgesehenen Zweck weniger geeignet.

In allen Fällen werden zur Übertragung der Daten und Steuerbefehle einerseits und der Sprachsignale andererseits untertage getrennte Leitungen benutzt, die entweder die Daten und/oder Steuerbefehle übertragen oder aber nur Sprachsignale dem Gesprächspartner zuleiten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit aufzuzeigen, die Daten einer untertage eingesetzten Bergwerksmaschine gemeinsam mit den Sprachsignalen des Maschinenbegleiters zum Strebsteuerstand oder einer Leitstelle zuzuführen oder die Steuerbefehle gemeinsam mit Sprachsignalen von der Leitstelle oder dem Strebsteuerstand zur Bergwerksmaschine zu übertragen.

Zur Lösung dieses Problems geht die Erfindung von einem Verfahren aus, wie es eingangs erläutert wurde, und schlägt vor, den kleinsten Scheitelwert der Schwingungen der Daten- und/oder Steuersignale so zu bemessen, daß er größer als der maximale Scheitelwert der Schwingungen der Sprachsignale ist, und die Daten- und/oder Steuersignale mit den Sprachsignalen zu mischen sowie in einem Empfänger aus den Schwingungen des gesendeten Signalgemisches mit Hilfe einer dem Mittelwert ihres größten und kleinsten Scheitelwertes entsprechenden Vergleichsspannung die Daten- und/oder Steuersignale zu gewinnen, indem für alle die Vergleichsspannung überschreitenden Scheitelwerte des Signalgemisches eine oberhalb des Mittelwertes liegende und für alle unterhalb der Vergleichsspannung liegenden Scheitelwerte des Signalgemisches eine unterhalb des Mittelwertes liegende gleiche, einheitliche Spannung erzeugt und auf diese Weise eine den Rechteckschwingungen der Daten- und/oder Steuersignale entsprechende Schwingung gebildet wird, mit deren Hilfe man das Sprachsignal durch Subtraktion der Schwingungen des Daten- und/oder Steuersignals aus den Schwingungen des Signalgemisches gewinnt. Da selbst die kleinsten Scheitelwerte der Schwingungen der Daten- und/oder Steuersignale größer als die maximalen Scheitelwerte der Sprachsignalschwingungen sind, müssen alle Scheitelwerte der Schwingungen des Signalgemisches einen vom Niveau der Vergleichsspannung abweichenden Wert haben. Daher lösen die über dem Niveau der Vergleichsspannung liegenden Scheitelwerte der Schwingungen des Signalgemisches ein Spannungssignal aus, das oberhalb des Niveaus der Vergleichspannung liegt, während alle Scheitelwerte des Signalgemisches, die unterhalb des Niveaus der Vergleichsspannung liegen, ein unter diesem Niveau liegendes Spannungssignal auslösen. Die auf diese Weise erzeugte Schwingung hat daher eine Frequenz und eine Scheitelspannung, die mit der des Daten- und/oder Steuersignals übereinstimmt. Folglich kann mit ihr durch Subtraktion vom Signalgemisch das Sprachsignal eliminiert werden, so daß beide Signale mit ihrer ursprünglichen Frequenz und ihrem ursprünglichen Scheitelwert nunmehr an getrennten Empfängerausgängen anstehen. Es ist daher möglich, mit Hilfe dieses Verfahrens die Betriebsdaten einer Bergwerksmaschine, aber auch die zu deren Einsatz erforderlichen Steuerbefehle sowie die Sprachsignale des Bedienungsmannes in beiden Richtungen über eine gemeinsame Leitung zu übertragen. Diese Leitung kann eine besondere Steuerleitung oder aber das die Bergwerksmaschine mit elektrischer Antriebsenergie versorgende Kabel oder ein drahtlos arbeitender Sender sein. Getrennte Leitungen bzw. Sender zur Übertragung der Maschinendaten und der Steuersignale einerseits sowie der Sprachsignale des Maschinenbegleiters andererseits sind somit überflüssig.

Die Schaltung, mit der sich am Ende der Übertragungsstrecke die Aufteilung des Signalgemisches bewerkstelligen läßt, ist mit einem Empfänger ausgerüstet, der zwei Operationsverstärker aufweist, von denen ein Operationsverstärker aus den beiden Scheitelspannungen des Signalgemisches die Vergleichsspannung bildet, mittels der er das Daten- und/oder Steuersignal erzeugt, während der andere Operationsverstärker einen mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers verbundenen Eingang und ein Subtraktionsglied besitzt, das aus dem Signalgemisch mit Hilfe des vom ersten Operationsverstärker stammenden Ausgangssignals das Sprachsignal erzeugt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt und im folgenden Beschreibungsteil näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 und 2 die Rechteckschwingung des Daten- und Steuersignals sowie die Sinusschwingung des Sprachsignals;

Fig. 3 das Schwingungsdiagramm des Signalgemisches und Fig. 4 ein Blockschaltbild der zur Aufteilung des Signalgemisches dienenden Schaltung in Sprachsignale einerseits und Daten- bzw. Steuersignale andererseits.

Die Daten- und/oder Steuersignale stehen mit den Sprachsignalen als Signalgemisch vor dem Eingang (1) der in der Fig. 4 dargestellten Schaltung an. Die in der Fig. 1 abgebildeten Schwingungen der Daten- und/oder Steuersignale haben die Form eines Rechtecks und eine höhere Frequenz als die Sprachsignale, deren Schwingungen den in der Fig. 2 dargestellten sinusförmigen Verlauf haben. Der Scheitelwert des Daten- und/oder Steuersignals ist so gewählt, daß er größer als der Scheitelwert der Sinusschwingung des Sprachsignals ist. Die sich aus der Summe der beiden Einzelsignale ergebende Schwingung des Signalgemisches hat den in der Fig. 3 dargestellten Verlauf, wobei das Niveau der durch den Linienzug (2) (Fig. 3) charakterisierten Vergleichsspannung derart gewählt ist, daß die größten Scheitelspannungen des Signalgemisches stets oberhalb und die kleinsten Scheitelspannungen dieses Gemisches stets unterhalb der Vergleichsspannung liegen.

Vor dem Empfänger (3), der sich im nicht dargestellten Steuerstand eines Untertagebetriebes befindet, steht die in der Fig. 3 dargestellte Schwingung des aus Sprachsignal und Daten- und/oder Steuersignal bestehenden Signalgemisches an und geht hier zwei Operationsverstärkern (4, 5) über die Leitungen (6, 7) zu. Mit Hilfe einer dem Mittelwert der Amplituden des Spannungsgemisches entsprechenden Vergleichsspannnung, die der Operationsverstärker (4) aus den Schwingungen des Signalgemisches bildet, zerlegt er das Signalgemisch. Dabei gewinnt er für alle oberhalb des Niveaus der Vergleichsspannung liegenden Spannungswerte einer Einheitsspannung, die über der Vergleichsspannung liegt, und für alle unterhalb der Vergleichsspannung liegenden Spannungswerte einen einheitlichen Spannungswert, der unterhalb der Vergleichsspannung liegt. Er erzeugt auf diese Weise aus dem Spannungsgemisch eine Schwingung, deren Frequenz und deren Scheitelspannung mit der Frequenz und der Scheitelspannung des Daten- und/oder Steuersignals übereinstimmt.

Über die Leitung (8) geht das am Ausgang des Operationsverstärkers (4) anstehende Daten- und/oder Steuersignal dem Eingang (9) des zweiten Operationsverstärkers (5) zu. Dieser Operationsverstärker (5) subtrahiert das Daten- und/oder Steuersignal, das er über die Leitung (8) vom Operationsverstärker (4) erhalten hat, von den Schwingungen dieses Signalgemisches und gewinnt auf diese Weise eine Schwingung, deren Frequenz und Scheitelwert der Schwingung des Sprachsignales entspricht. Am Ausgang des Operationsverstärkers (4) steht daher das Daten- und/oder Steuersignal und am Ausgang des Operationsverstärkers (5) das Sprachsignal in seiner ursprünglichen Form an.

Claims (2)

1. Verfahren zum gleichzeitigen Übertragen von Betriebsdaten und/oder Steuersignalen einer untertage eingesetzten Bergwerksmaschine, insbesondere eines Walzenladers, und von Sprachsignalen des Maschinenbegleiters mittels drahtlos gesendeter oder der Energieversorgungsleitung der Bergwerksmaschine aufgekoppelter bzw. eine Steuerleitung als Transportweg nutzender Tonfrequenzen oder Digitalsignale mit rechteckigem Schwingungsverlauf, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinste Scheitelwert der Daten- und/oder Steuersignale größer als der maximale Scheitelwert der Sprachsignale ist, und daß die Daten- und/oder Steuersignale mit den Sprachsignalen gemischt werden und die Daten- und Steuersignale in einem Empfänger (3) aus dem gesendeten Signalgemisch mit Hilfe einer dem Mittelwert (2) ihrer Scheitelspannung entsprechenden Vergleichsspannung gewonnen werden, welche für alle die Vergleichsspannung überschreitenden Scheitelwerte des Signalgemisches eine oberhalb des Mittelwertes (2) liegende und für alle unterhalb der Vergleichsspannung liegenden Scheitelwerte des Signalgemisches eine unterhalb des Mittelwertes (2) liegende gleiche Spannung erzeugt und auf diese Weise eine den Rechteckschwingungen der Daten- und/oder Steuersignale entsprechende Signalfrequenz bildet, mit deren Hilfe das Sprachsignal durch Subtraktion der Frequenz des Daten- und/oder Steuersignals aus dem Signalgemisch gewonnen wird.

2. Schaltung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der am Ende der Übertragungsstrecke befindliche Empfänger (3) mit zwei Operationsverstärkern (4, 5) ausgerüstet ist, von denen der Operationsverstärker (4) aus den beiden Scheitelspannungen des Signalgemisches die Vergleichsspannung bildet, mittels der er das Daten- und/oder Steuersignal erzeugt, während der andere Operationsverstärker (5) einen mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers (4) verbundenen Eingang und ein Subtraktionsglied besitzt, das aus dem Signalgemisch mit Hilfe des vom ersten Operationsverstärker (4) stammenden Ausgangssignals das Sprachsignal erzeugt.