NL8003413A - Stelsel voor het overdragen van binaire signalen tussen de onderdelen van een alarminstallatie. - Google Patents

Description

4,

Stelsel voor het overdragen van binaire signalen tussen de onderdelen van een alarminstallatie.

De uitvinding heeft betrekking op een stelsel voor het overdragen van binaire signalen tussen de onderdelen van 5 een alarminstallatie over een extern leidingnet, zoals in het bijzonder het openbare electriciteitsnet, waarbij tenminste een van de beide logische toestanden van de binaire signalen wordt omgezet in een bepaalde frequentie, die aan het externe net wordt toegevoerd en aan de ontvangzijde door middel van 10 een fi1terschakeling wordt geselecteerd.

Electronische alarminstallaties voor fabrieken of , woningen bestaan in vele gevallen uit meerdere afzonderlijke onderdelen, die met elkaar in verbinding staan.'Hierbij kunnen op verschillende plaatsen aangebrachte signaalgevers aan 15 een centrale schakelinrichting een signaal leveren, in responsie waarop deze een of meerdere alarminrichtingen in werking stelt.

Bij bekende, omvangrijke alarminstallaties van deze soort zijn de onderdelen daarvan over het openbare electrici-20 teitsnet met elkaar verbonden, waardoor voor dit doel geen afzonderlijk leidingnet behoeft te worden gelegd, hetgeen, naarmate het aantal te bewaken objecten groter is en deze objecten verder van elkaar zijn verwijderd een belangrijk voordeel is.

25 Bij dergelijke alarminstallaties worden de met elkaar te verbinden onderdelen daarvan eenvoudig op de dichtst bij zijnde contactdoos aangesloten, via welke zij speciale signalen aan het net toevoeren en uit dit net kunnen ontvangen.

De genoemde signalen kunnen bijvoorbeeld bestaan uit 30 toonfrequent-impulsen, die door middel van daartoe geschikte koppelketens aan het net worden toegevoerd.Vanzelfsprekend kan van de contactdoos tevens energie worden afgenomen, teneinde voortdurend een aan het betreffende onderdeel van de installatie toegevoegde accumulator bij te laden, waardoor 35 de installatie ook wanneer de netspanning wordt uitgeschakeld zal blijven werken.

Bij andere bekende installaties worden binair gecodeerde signalen in de vorm van impulsreeksen overgedragen, teneinde bijvoorbeeld het van een bepaalde signaalgever af-40 komstige alarmsignaal te kunnen identificeren. Hierbij wordt 8003413 k * - 2 - aan een van de beide logische toestanden en wel in het algemeen de logische toestand " 1 " een vaste frequentie toegevoegd, terwijl het ontbreken van deze frequentie dan de logische toestand "0" voorstelt.

5 Naar uit praktische ervaringen met dergelijke instal laties is gebleken wordt de noodzakelijke betrouwbaarheid van de signaal overdracht daarbij in het bijzonder niet gewaarborgd, wanneer reeksen binaire signalen over een net moeten worden overgedragen, waarin sterke storingen optreden. Dergelijke 10 storingen kunnen bijvoorbeeld door motoren, door vermogens-regelaars met faseaansnijding en door f1uorescentielampen worden veroorzaakt en zijn in elk openbaar electriciteitsnet steeds aanwezig.

De uitvinding beoogt, een stelsel voor het overdragen 15 van binaire signalen tussen de onderdelen van een alarminstallatie over een 'extern leidingnet te verschaffen, dat ook bij het optreden van sterke storingen in dit net een betrouwbare uitwisseling van gegevens tussen deze onderdelen met een betrekkelijk hoge snelheid waarborgt.

20 De uitvinding verschaft een dergelijk stelsel, waar bij het gestelde doel is bereikt, doordat daarin de beide logische toestanden van de binaire signalen elk in een vast daaraan toegevoegde frequentie worden omgezet en deze beide frequenties met een nagenoeg gelijk niveau aan het externe 25 leidingnet worden toegevoerd en aan de ontvangzijde door een gemeenschappelijk bandfilter worden geselecteerd.

De omzetting van de beide logische toestanden in een vast daaraan toegevoegde frequentie heeft in de eerste plaats het voordeel, dat ook de tweede toestand door het waarnemen 30 van een concreet signaal kan worden vastgesteld en niet eenvoudig door het afwezig zijn van een signaal wordt gegeven.

Een bijzonder voordeel wordt hierbij verkregen wanneer de beide vaste frequenties op korte afstand van elkaar liggen en door een gemeenschappelijk bandfilter kunnen worden geselecteerd, 35 aangezien daardoor een nadelige beïnvloeding van de transmissiesnelheid van de signalen door verschillende inslingertijden van het filter voor deze signalen wordt vermeden.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening, waarin is: 40 8 0 0 3 4 1 3 êf -i - 3 - fig. 1 een blokschema van een stelsel volgens de uitvindi ng; fig. 2 een uitvoerig schakelschema van een voorkeurs-uitvoering van het stelsel volgens de uitvinding.

5 Fig. 1 toont een alarmorgaan AG, dat een binair sig naal in de vorm van een impulsreeks over een aansluitklem 7 aan een modulator MO kan leveren. De modulator MO is een om-schakelbare frequentiegenerator, welke bij ontvangst van een logische "0" een eerste frequentie fl en bij ontvangst van 10 een logische "1" een tweede frequentie f2 aan een versterker V levert. De betreffende frequentie wordt over een zender-eindtrap SE toegevoerd aan een koppelinrichting KO, door welke deze frequentie over condensatoren of andere geschikte middelen aan bijvoorbeeld de faseleider Ph en de nulleider Mp van 15 een electriciteitsnet toevoert.

Wanneer het alarmorgaan AG geen signalen uitzendt bevindt de schakeling zich in zijn ontvangtoestand. Treden aan de ingang van de koppelinrichting KO door een ander alarmorgaan uitgezonden signalen in de vorm van de frequenties fl 20 en f2 op dan kunnen deze een bandfilter Fl passeren en worden zij na versterking door een versterker V aan een demodulator DE toegevoerd. Wanneer de demodulator DE aan zijn ingang de frequentie fl ontvangt levert deze aan zijn uitgang een logische "0", terwijl bij ontvangst van de frequentie f2 een 25 logische “1" aan de uitgang van de demodulator wordt opgewekt. Het gedemoduleerde signaal wordt over een aansluitklem 5 aan het alarmorgaan AG toegevoerd, waarin het door logische schakel ketens wordt verwerkt.

Bij een voorkeursuitvoering van het stelsel volgens 30 de uitvinding, waarvan een uitvoerig schakelschema in fig.2 is weergegeven wordt het binaire signaal van een niet in deze figuur weergegeven alarmorgaan in de vorm van een impulsreeks over de aansluitklem 7 aan een versterker V5 toegevoerd. Het versterkte signaal wordt toegevoerd aan een modulator MO, welke 35 bij ontvangst van een logische "0" een eerste frequentie fl van 277,25 kHz opwekt en deze aan een versterker V2 toevoert.

Bij ontvangst van een logische "1" wekt de modulator MO een tweede frequentie f2 van 282,75 kHz op, welke eveneens aan de versterker V2 wordt toegevoerd.

40 800 3 4 13 - 4 - ft

De modulator MO is bij voorkeur een in de handel verkrijgbare halfgeleidereenheid met een fasevergrendelings-keten, waarvan de uitvoering en de werking op zichzelf bekend zijn en bijvoorbeeld zijn beschreven in "Elektronik Entwick-5 lung", nr. 10 (1978), blz. 475 t/m 479. Bij de weergegeven schakeling werd een modulator van het in de genoemde publicatie beschreven type CD 4046 A toegepast.

De eenheid ontvangt de binaire impulsreeksen op zijn aansluitpen 9 en levert in afhankelijkheid van het be-10 treffende logische signaal aan zijn pen 4 de eerste frequentie fl of de tweede frequentie f2. Op de pen 16 is een positieve voedingsspanning van +5V aangesloten, terwijl de pen 8 voor het ontvangen van de negatieve voedingsspanning aan massa ligt. De pen 11 is over een vaste weerstand Ril met massa 15 verbonden, terwijl de pen 12 over een regelbare weerstand R13 eveneens met massa is verbonden. De pennen 6 en 7 zijn met elkaar verbonden door middel van een kleine condensator C18, waarvan de capaciteit in de orde van grootte van enkele pF ligt en die tezamen met de weerstand Ril de bedrijfsfre-20 quenties van de modulator bepaalt. Op de pen 5 ontvangt de modulator een continu logisch signaal "0" of "1", waardoor hij respectievelijk in werking wordt gesteld en wordt geblokkeerd .

Het door de modulator MO opgewekte signaal wordt 25 over de versterker V2 en een koppel condensator C14 toegevoerd aan-de basis van een transistor T2, welke als stuurtransistor is geschakeld en zijn col 1ectorstroom over een relais A ontvangt. Dit relais is voorzien van een omschakel contact al, dat voor de ontvangschakeling nodig is, zoals in het navol-30 gende nog nader zal worden toegelicht.

Het signaal met de betreffende frequentie wordt over een condensator Cll en de aftakking van een basisweerstand R3 toegevoerd aan de basis van een transistor Tl, die als zendereindtrap werkt. De col 1ectorstroom van de transistor 35 Tl wordt aan deze toegevoerd over de wikkeling w2 van een magnetische ringkern R en een weerstand Rl. Aan de wikkeling w2 van de ringkern R is een condensator C6 paral!elgeschakeld, welke voor het afstemmen van de ringkern dient. Voorts is ter beveiliging van de transistor Tl een zenerdiode Dl aange- 40 800 34 13 * - 5 - bracht, welke de eventueel van buitenaf in de wikkeling w2 geïnduceerde spanningspieken begrenst.

De beide uiteinden van een verdere wikkeling wl van de ringkern zijn over onderling gelijke condensatoren Cl en 5 C2 met de aansluitklemmen 1 en 2 verbonden, die over een niet in de tekening weergegeven kabel bijvoorbeeld met een contact-doos van het openbare electriciteitsnet in verbinding staan.

Op twee verdere aansluitklemmen 3 en 4 is een gelijkspanning van 12V aangesloten welke bij voorkeur wordt gele-10 verd door een niet in de tekening weergegeven accumulator, die door middel van een eveneens niet in de tekening weergegeven netgelijkrichter wordt geladen. Door twee, in serie geschakelde stabi1isatieschakelingen SI en S2 worden gestabiliseerde voedingsspanningen van +8V en +5V voor het voeden 15 van de afzonderlijke onderdelen van de installatie geleverd. Deze spanningen dienen ook voor het voeden van de verschillende versterkers, hetgeen eenvoudigheidshalve niet nader is weergegeven.

Wordt over de condensatoren Cl en C2 een van een 20 ander alarmorgaan afkomstig signaal aan de wikkeling wl toegevoerd dan zal dit ook in de wikkeling w3 van de ringkern R geïnduceerd, op welke de ontvanger is aangesloten. Wanneer de zender buiten werking is zal het in de wikkeling w3 geïnduceerde ontvangsignaal over het omschakel contact al van het relais 25 A aan de ingangszelfinductie LI van een bandfilter worden toegevoerd. Dit bandfilter bestaat uit een eerste trillings-kring, welke door een zelfinductie L2 en een condensator C8 wordt gevormd en een tweede tri 11ingskring, welke uit een zelfinductie L3 en een condensator CIO bestaat. De eerstge-30 noemde tri 11ingskring is door middel van een condensator C9 met de laatstgenoemde tri 11ingskring gekoppeld. Dit tweekrings-bandfilter is bij voorkeur zodanig afgestemd, dat het een ten opzichte van een bandmiddenfrequentie van 280 kHz symmetrische door!aatkarakteristiek bezit, waardoor voor de op 35 een afstand van + 2,75 kHz van deze bandmiddenfrequentie verwijderde frequenties fl en f2 gelijke doorlaatvoorwaarden worden verkregen.

Gedurende de ontvangst van een vreemde signaalreeks ontvangt het bandfilter steeds een van de beide frequenties 40 800 3 4 13 t - 6 - f1 of f2, doch geen signaal pauzen. Daar het filter hierbij afwisselend slechts twee, weinig van elkaar verschillende frequenties ontvangt zullen nagenoeg geen inslingerverschijn-selen optreden, waardoor het filter ook een snelle signaal-5 wisseling kan volgen. Om deze reden is het tevens gunstig, onmiddellijk voorafgaand aan de uitzending van een signaal-reeks reeds de aan de logische toestand "O" toegevoegde frequentie fl te zenden, waardoor het filter zich bij het optreden van de eerste signalen van een signaalimpulsreeks 10 reeds in zijn ingeslingerde toestand zal bevinden. Om dezelfde reden biedt het voordelen, de frequenties fl en f2 met ongeveer hetzelfde niveau over te dragen.

Het geselecteerde frequent!esignaal wordt vanaf de uitgang van het filter over een weerstand R4 toegevoerd aan 15 twee, tegengesteld geschakelde diodes D2 en D3, welke als begrenzers werken en de amplitude van eventueel nog aanwezige stoorimpulsen begrenzen. Het op een bepaald moment ontvangen frequentiesignaal wordt over een koppel condensator C13 eerst aan een tegengekoppelde versterker VI en vervolgens over een 20 condensator C15 aan een tegengekoppelde versterker V3 toegevoerd. Het uitgangssignaal van de versterker V3 wordt over • een condensator C16 aan een voor impedantieaanpassing aangebrachte afsluitweerstand R15 en de ingang van een demodulator DE toegevoerd.

25 De demodulator DE bestaat bij voorkeur eveneens uit een halfgeleidereenheid en wel van hetzelfde type CD 4046 A, dat ook als modulator in de zender is toegepast. Wanneer de demodulator de frequentie fl ontvangt levert deze aan zijn uitgang een logische "0", terwijl bij ontvangst van de fre-30 quentie f2 op deze uitgang een logische "1" wordt geleverd.

De demodulatoreenheid ontvangt het frequentiesignaal op een pen 14 en levert een daarmee overeenkomend logisch signaal aan een pen 10. Aan de pen 16 wordt een voedingsspanning van +8V toegevoerd, terwijl de pen 8 weer met massa 35 is verbonden. De pen 11 is over een vaste weerstand R10 met massa verbonden, terwijl de pen 12 over een regelbare weerstand R12 met massa is verbonden. Ook bij deze eenheid zijn de pennen 6 en 7 weer door een condensator met een capaciteit in de orde van grootte van enkele pF met elkaar verbonden.

40 800 34 13 * - 7 -

De, de start-stop-ingang vormende pen 5 is hier met massa verbonden, waardoor de demodulator voortdurend bedrijfsklaar is. Tussen de pennen 9 en 13 is een weerstand R14 aangebracht, terwijl de pen 9 bovendien over een condensator C19 met massa 5 is verbonden. De pennen 3 en 4 zijn onderling doorverbonden.

De uitgang van de demodulator DE is met de ingang van een versterker V4 en over een weerstand R16 met massa verbonden. De uitgang van de versterker V4 is verbonden met een aansluitklem 5, over welke het ontvangsi.gnaal voor het 10 daarop aangesloten alarmorgaan aan dit orgaan wordt toegevoerd.

Zoals proefnemingen hebben aangetoond maakt het beschreven stelsel ook bij een gestoord transmissienet een goede communicatie tussen verschillende onderdelen van een alarminstallatie, waarbij deze onderdelen op afstanden van 15 enkele honderden meters ten opzichte van elkaar zijn opgesteld mogelijk. Hierbij zijn in het bijzonder met klokherhalings-frequenties van de binaire signalen tussen 50 Hz en 5 kHz en transmissiefrequenties tussen 20 kHz en 500 kHz goede resultaten verkregen., 20 8003413

Claims (9)

1. Stelsel voor het overdragen van binaire signalen tussen de onderdelen van een alarminstallatie over een extern leidingnet, zoals in het bijzonder het openbare electriciteits-net, waarbij tenminste een van de beide logische toestanden 5 van de binaire signalen wordt omgezet in een bepaalde frequentie, die aan het externe net wordt toegevoerd en aan de ontvangzijde door middel van een fi1terschakeling wordt geselecteerd, met het kenmerk, dat de beide logische toestanden van de binaire signalen elk in een vast daar- 10 aan toegevoegde frequentie worden omgezet en deze beide frequenties met een nagenoeg gelijk niveau aan het externe leidingnet worden toegevoerd en aan de ontvangzijde door een gemeenschappelijk bandfilter worden geselecteerd.

2. Stelsel volgens conclusie 1, m e t het 15 kenmerk, dat de beide frequenties in het frequentie-bereik tussen 20 kHz en 500 kHz liggen en minder dan 10 kHz van elkaar verschillen.

3. Stelsel volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het bandfilter een ten opzichte van de 20 bandmiddenfrequentie daarvan symmetrische doorTaatkarakteris-tiek bezit en de beide overdrachtfrequenties op dezelfde afstand van deze bandmiddenfrequentie liggen.

4. Stelsel volgens een der conclusies 1 t/m 3, met het kenmerk, dat het bandfilter is samen- 25 gesteld uit twee met elkaar gekoppelde parallel kringen, van welke de ene op de eerste frequentie en de andere op de tweede frequentie is afgestemd.

5. Stelsel volgens conclusie 4, m e t het kenmerk, dat de bandmiddenfrequentie van het filter bij 30 200 kHz ligt en de grensfrequenties van het filter op een afstand van ongeveer + 3 kHz van deze middenfrequentie liggen.

6. Stelsel volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat voorafgaand aan de overdracht van een impulsgroep voor de duur van tenminste een impuls het met de 35 logische "0" overeenkomende signaal wordt uitgezonden.

7. Stelsel volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de signaalfrequenties aan het leidingnet worden toegevoerd over een ferrietring met drie wikkelingen, van welke de eerste over twee condensatoren met het net, 8003413 ·*% - 9 - de tweede met de uitgang van de zender van het stelsel en de derde met de ingang van de ontvanger van het stelsel is verbonden.

8. Stelsel volgens conclusie 1 of 2, met het 5 kenmerk, dat de klokherhalingsfrequentie van de binaire signalen in het frequentiebereik van 50 Hz tot 5 kHz ligt.

9. Stelsel volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de binaire signalen door middel van pulscodemodulatie worden overgedragen en alleen 10 het met de logische "1" corresponderende signaal op echtheid wordt gecontroleerd en eventueel wordt geregenereerd en wordt gedetecteerd. 15 ..... 8003413