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Anlage zur Fernübertragung von Zeichen Auf dem Gebiet der Fernwirktechnik
tritt vielfach die Forderung auf, Nachrichten, Meldungen, Befehle, Zahlenwerte u.
dgl., d. h. allgemein irgendwelche elektrische Zeichen, von einer Stelle aus fernzuübertragen,
an der die Unterbringung und Wartung oder der Antransport einer Stromquelle Schwierigkeiten
bereitet oder unmöglich ist. Es sei beispielsweise an Fernmeßanlagen, wie Wasserstandsfernmelder,
an militärische Beobachtungsstationen oder Kommandostationen oder an sonstige schwer
zugängige oder entfernt liegende Stellen gedacht, von denen irgendwelche Meldungen
abgegeben werden sollen. Man ist in derartigen Fällen gezwungen, die Geberstelle
von der Empfangsstelle aus zu speisen.
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Die bisher bekanntgewordenen oder vorgeschlagenen Fernübertragungsanlagen
mit empfängerseitiger Speisung des Gebers haben verschiedene Nachteile. Teilweise
benötigen sie eine verhältnismäßig große Anzahl von Übertragungsleitungen, z. T.
ist ihre Reichweite zu sehr beschränkt. Auch entspricht die Übertragungsgenauigkeit
nicht den Forderungen, die man an eine Fernübertragungsanlage stellen muß.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einfachen Mitteln und ermöglicht
die gleichzeitige Übertragung mehrerer Zeichen mit dem geringsten Aufwand an Leitungen.
Sie betrifft eine Anlage zum Fernübertragen von Zeichen durch Tasten eines von der
Empfangsstelle ausgesandten Wechselstromes und besteht darin, daß die Frequenz des
getasteten Wechselstromes an der Geberstelle verlagert und auf dem gleichen Leitungsweg,
auf dem die Speisung des Gebers erfolgt, an die Empfangsstelle zurückübertragen
wird.
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Durch diese Frequenzverlagerung wird eine klare und sichere Unterscheidung
zwischen dem Speisewechselstrom und dem zurückkommenden Signalwechselstrom erreicht
und somit eine Übertragung
auf einer einzigen Doppelleitung möglich.
Um gleichzeitig mehrere Zeichen übertragen zu können, die beispielsweise dazu dienen
mögen, unter Anwendung irgendeines Zeichenkombinationsverfahrens einen bestimmten
Übertragungswert auszudrücken, kann man zur Übertragung mehrere Frequenzen verwenden.
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Die Erfindung wird an Hand eines auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
noch näher erklärt. Es zeigt Fig. i ein Schaubild zur Erklärung des erfindungsgemäßen
Prinzips und Fig. 2 eine Anlage zur gleichzeitigen Übertragung von vier verschiedenen
Stromzeichen auf einer einzigen, gleichzeitig zur Speisung des Gebers benutzten
Doppelleitung in schematischer Darstellung.
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In der Prinzipdarstellung nach Fig. i ist angenommen, daß von einem
Geber B aus, der nur vorübergehend benutzt und außerdem schwer zugängig sein möge,
irgendwelche Befehle an die Station A zu übertragen sind, so daß es nicht möglich
ist, den Geber B mit einer Stromquelle auszurüsten. Der Geber B wird daher über
die Doppelleitung L von einem an der Empfangsstelle A angeordneten Wechselstromerzeuger
S gespeist. Dieser Wechselstrom wird in der Geberapparatur G getastet und anschließend
durch einen Frequenzverlagerer FV in seiner Frequenz verlagert. Die verlagerte Frequenz
wird dann wieder auf die gleiche Leitung L gegeben und über diese an die Empfangsstelle
A zurückübertragen. Die Leitung L führt also einmal die Speisefrequenz und außerdem
die sich davon wirksam unterscheidende Zeichenfrequenz. Letztere kann durch geeignete
Frequenzscheidemittel, beispielsweise einen Bandpaß, von der Speisefrequenz. getrennt
und dem Empfangsgerät E zugeführt werden, das der Einfachheit halber als einfaches
Meßgerät dargestellt ist.
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Die Vorteile dieser erfindungsgemäßen Übertragungsanlage werden besonders
dann merkbar, wenn man eine Mehrfrequenzübertragung anwendet, um gleichzeitig mehrere
verschiedene Stromzeichen geben zu können. In diesem Fall wird der Wechselstromgenerator
S als Mehrfrequenzgenerator ausgebildet, beispielsweise kann er eine Mehrfrequenzmaschine
sein, *und es werden sämtlicheFrequenzen als Frequenzgemisch über die Doppelleitung
L an den Empfänger B übertragen. "Dort wird das Frequenzgemisch durch Freqüenzweichen
oder Siebe in die Einzelfrequenzen aufgelöst, die dann in der Geberapparatur G getrennt
beeinflußt werden. Die getasteten Frequenzen gelangen dann wieder als Frequenzgemisch
in den Frequenzverlagerer FV und werden hier entsprechend verlagert. Anschließend
werden sie über die auch das Speisefrequenzgemisch führende Doppelleitung an die
Empfangsstelle A zurückübertragen und hier nach Trennung von dem Speisefrequenzgemisch
dem Empfangsgerät E zugeführt. Zur Vermeidung einer gegenseitigen Beeinflussung
der Geber- und der Empfangs-bzw. Speisekreise werden vorteilhaft entsprechend bemessene
Frequenzscheidemittel, wieTiefpässe, Bandpässe, Siebe u. dgl., angewandt.
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In Fig. 2 ist eine derartige Anlage zur gleichzeitigen Übertragung
mehrerer Stromzeichen auf vier Frequenzkanälen beispielsweise dargestellt. Es sei
angenommen, daß der vom Geber B an die Empfangs und Speisestelle A zu übertragende
Wert die Bedeu tung der Zahl io habe. Ferner sei angenommen, daß obwohl grundsätzlich
jedes Kombinationsverfahrer zur Übertragung benutzt werden kann, das sogenanntf
Dualzahlenverfahren Anwendung findet. Beim Dual zahlenverfahren werden bekanntlich
jedem zu übertragenden Wert eine Zahl zugeordnet, diese Zahl ir. eine Summe von
Potenzen der Zahl 2 zerlegt, die in dem zu übertragenden Wert vorhandenen Potenzsummanden
in Form von Stromzeichen übertragen und an der Empfangsstelle aus den aufgenommenen
Potenzsummanden der ursprüngliche Wert wiederhergestellt. Bei der Übertragung eines
Wertes, der durch die Zahl io ausgedrückt ist, sind also der Potenzsummand 21 =
2 und der Potenzsummand 23 = 8 zu übertragen.
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Der Mehrfrequenzgenerator S liefere vier verschiedene Frequenzen,
z. B. 66o, 78o, 9oo und io2o Hz. Der ersten Frequenz von 66o Hz ist im Beispielsfall
dementsprechend die Zahl 2° = i, der Frequenz 78oIiz der Potenzsummand 21 = 2, der
Frequenz goo Hz der Potenzsummand 22 = q. und der vierten Frequenz io2o Hz der Potenzsummand
23 = 8 zugeordnet. Die Anlage gestattet also die Übertragung von 2° -r- 21 -@- 22
+ 23 = 15 , verschiedenen Werten. Um den durch die Zahl io ausgedrückten Wert zu
übertragen, müssen somit die zweite Frequenz (78o Hz) und die vierte Frequenz (io2o
Hz) an der Geberstelle B beeinflußt werden.
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Der grundsätzliche Aufbau der Anlage gemäß Fig. 2 und ihre Wirkungsweise
ist folgendermaßen: Die vier verschiedenen Frequenzen des Mehrfrequenzgenerators
S werden über einen Tiefpaß TPl und den Übertrager Tl auf die Übertragungsleitung
L gegeben. An der Empfangsstelle B gelangt das Frequenzgemisch über den Übertrager
TZ und.den Tiefpaß TP2 an eine Geberweiche GW, die aus vier Filtern i bis q. besteht,
welche auf die einzelnen Frequenzen des Frequenzgemisches abgestimmt sind. Durch
die Geberweiche GWl bis GW4 wird also das übertragene Speisefrequenzgemisch in ihre
Einzelfrequenzen aufgeteilt. In der eigentlichen Geberapparatur G, die schematisch
durch vier Schalter G1 bis G4 angedeutet ist und die beispielsweise eine Nockenschaltwalze
oder sonstige Schaltvorrichtung sein kann, -welche den zu übertragenden Wert in
die einzelnen Potenzsummanden auflöst, werden die Stromwege für die zur Weichenübertragung
benutzten Frequenzen durchgeschaltet. Im Beispielsfall, d. h. zur Übertragung des
Wertes io, sind daher Sie Schalter G2 und G4 geschlossen, während die Schalter G1
und G3 geöffnet sind. Dementsprechend ;elangen die zweite und vierte Frequenz als
Freqüenz-;emisch an den Frequenzverlagerer FV.
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Die Verlagerung der Signalfrequenzen kann durch ,infache Schaltelemente
vorgenommen werden. Ins-:)esondere sind hierfür Ringmodulatoren in Doppel-;egentaktschaltung
geeignet, da sie die Signalfrequenz-;ruppe, die Verlagerungsfrequenz und die Harmonischen
vollständig unterdrücken. Der in Fig. 2 dar-;estellte Frequenzverlagerer FV ist
ein derartiger an >ich bekannter Doppelgegentaktmodulator, dem als Jerlägerungsfrequenz
die die Geberweiche GW4 passierende
vierte Signalfrequenz zugeführt
wird. Gegebenenfalls kann es vorteilhaft sein, dem Speisefrequenzgemisch eine weitere
Frequenz hinzuzufügen, die lediglich als Verlagerungsfrequenz dient.
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Vom Ausgangsübertrager des Frequenzverlagerers FV werden entsprechend
der bekannten Wirkungsweise des Doppelgegentaktmodulators vier Frequenzen abgenommen,
nämlich I f4 + f2 2. f4 + f4
3# f4 f2 4. f4 f4
Von diesen vier
Frequenzen lassen sich nur die beiden ersteren durch einfache Mittel von der Speisefrequenzgruppe
wirksam unterscheiden bzw.trennen, weil die beiden letzteren Frequenzen in dem Gebiet
der Speisefrequenzgruppe liegen. In einem entsprechend abgestimmten Bandpaß BP,
werden daher die beiden letzteren Frequenzen gesperrt, so daß nur die erste Frequenz
f4 + f2 = i8oo Hz und die zweite Frequenz f4 + f4 = 204o Hz über den Übertrager
T2 und die Fernleitung L wieder an die Geberstelle A
zurückfließen.
Der Tiefpaß TP2 an der Geberstelle B verhindert ein Eindringen dieser beiden Signalfrequenzen
in die Geberapparatur. Gleichzeitig sperrt der Tiefpaß TPl an der Empfangsstelle
A die verlagerten Signalfrequenzen gegen eine Beeinflussung des Mehrfrequenzgenerators
S.
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Die vom Übertrager T, abgenommenen Signalfrequenzen werden nach Passieren
des Bandpasses BP, der von gleicher Wirkung ist wie der Bandpaß BP, und ein
Eindringen der Speisefrequenzgruppe in die Empfangsapparatur verhindert, in einem
Verstärker E V entsprechend verstärkt. Die verstärkte Signalfrequenzgruppe wird
dann, auf ähnliche Weise wie auf der Geberseite durch die Geberweiche GWl bis GW4,
durch eine Empfangsweiche EWl bis EW4 wieder in die Einzelfrequenzen aufgetrennt.
Nach deren getrennter Gleichrichtung in den Empfangsgleichrichtern Gll bis G14 gelangen
sie an das eigentliche Empfangsgerät und bewirken dort die Rückverwandlung der übertragenen
Potenzsummanden in den ursprünglichen Übertragungswert.
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Das Empfangsgerät E kann jede bekannte Ausführung haben. Beim Dualzahlenverfahren
kann es beispielsweise vier Relais enthalten, deren Umschaltkontakte zu einer bekannten
Kontaktpyramide zusammengeschaltet sind, so daß beim Eintreffen der die Potenzsummanden
21 und 23 ausdrückenden Frequenzen I8oo Hz und 2040 Hz die zehnte Ausgangsleitung
der Kontaktpyramide unter Strom steht. Auf welche Weise dann der ursprüngliche,
durch den Zahlenwert =o ausgedrückte Übertragungswert dargestellt oder sonst irgendwie
zur Auswirkung gebracht wird, braucht hier nicht näher erläutert zu werden, da entsprechende
Einrichtungen bereits vorgeschlagen oder bekannt sind. Soll ein anderer Wert übertragen
werden, beispielsweise der Wert 15, so würden alle vier Speisefrequenzen getastet
bzw. durch das Gebergerät G durchgeschaltet und als Frequenzgemisch dem Frequenzverlagerer
FV zugeführt werden. Es ist ohne weiteres verständlich, daß die in Fig.2 dargestellte
Anlage auch zur gleichzeitigen Übertragung von mehr oder weniger als vier Zeichen
bzw. Frequenzen benutzt werden kann, ohne daß sich an dem grundsätzlichen Aufbau
etwas ändert. Wesentlich ist nur, daß die Speisefrequenzen und die Verlagerungsfrequenzen
so gewählt werden, daß sie sich sowohl geber- als auch empfangs- bzw. speiseseitig
durch Frequenzscheidemittel auf einfache und wirksame Weise voneinander trennen
lassen, um eine gegenseitige Störung der Speise- und Signalfrequenzen zu verhindern.
Die Doppelleitung L kann in jedem Fall auch aus einer Eindrahtleitung mit Erdleitung
bestehen.
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Damit an der Geberstelle überhaupt keine Stromquelle erforderlich
ist, ist es vorteilhaft, den Frequenzverlagerer FV bzw. den Ringmodulator mit Trockengleichrichtern
auszurüsten.