SE438067B - Sett att overfora binera signaler over ett fremmande tradnet, speciellt det elektriska forsorjningsnetet - Google Patents

Description

8004242-7 föra binära signaler över ett främmande trådnät, speciellt att överfö- ra signaler mellan en alarmanläggnings byggelement över det elektriska försörjningsnätet så att även vid störningsföroreningar på. nätet ett synnerligen tillförlitligt datautbyte mellan byggelementen säkerstäl- les.

Härför föreslås enligt uppfinningen att de på mottagningssidan återvunna binärsignalerna passerar en första och en andra RC-differen- tiator vilkas motstånd är överbryggade med vardera en med avseende på den andra differentiatorn i motsatt riktning kopplad diod.

Enligt en föredragen utformning av uppfinningen föreslås därut- över att bitarna i de på mottagarsidan återvunna binärsignalerna granskas flera gånger efter varandra med avseende på sin närvaro och den fastställda närvarofrekvensen lägges till grund för ett äkthetsav- görande.

En väsentlig tanke hos uppfinningen beror på insikten om att varaktigheten av de vanligaste störningarna på överföringsnätet utgör mindre än 300,#sec. Vid antagande av en taktföljdsfrekvens för de bi- nära data av 1 kHz är tiden för överföringen av en bit minst tre gång- er längre än tiden för en nätstörning. Vid en taktföljdsfrekvens av 50 Hz får man tidsförhållanden av 60 till 1 och bättre. Härvid är det möjligt att identifiera på mottagningssidan uppträdande störningspul- ser som sådana och hålla dem borta från att gå vidare till en utvärde- ringskoppling.

Andra detaljer torde framgå av en föredragen utformning och förklaras med hänvisning till de bilagda ritningarna. Därvid visar fig 1 ett blockschema för ett överföringssvstem motsvarande en föredragen utformning av uppfinningen, fig 2 en utförlig strömvägsplan hos mot- tagardelen av det i fig 1 visade systemet och fig 3 olika behandlings- steg av den på mottagarsidan återvunna binära signalen genom den upp- finningsenliga differentierbehandlingen.

Med hänvisning till fig 1 kan ett i växelvis datakommunikation stående alarmorgan AG i en av flera alarmorgan bestående alarmanlägg- ning avge digitala data i form av pulser eller pulsgrupper över en an- slutningsklämma 7 till en modulator MO. Under varaktigheten av en puls levererar modulatorn MO en bestämd festfrekvens till en förstärkare V som sänder denna vidare till ett sändarslutsteg SE. Över en kopplare KO och anslutningsklämmorna 1 och 2 kommer frekvenssignalen exempelvis till fasen Ph och nolledaren Mp i en byggnads elektriska försörjnings- nät. 8004242~7 3 För överföring av sådana data över försörjningsnätet lämpar sig frekvenser i området ca 20 - 500 kHz. Härvid kan samordningen vara så vald att med de binära dates logiska "1" är samordnad den nämnda fast- frekvensen medan med den logiska "O" är samordnad frånvaron av en så- dan frekvens. Det kan emellertid vara fördelaktigt att genomföra över- föringen med två olika fastfrekvenser varvid med den logiska "O" är samordnad en första och med den logiska "1" en andra fastfrekvens. De nämnda frekvenssignalerna kommer över de båda ledningarna Ph och Mp till samtliga andra alarmorgans kopplare i systemet.

Inträffar frekvenseignaler från ett annat alarmorgan vid kopp- laren KO i den i fig 1 visade kopplingen så kommer de först till ett filter FI och därifrån till en begränsare BE. Över en förstärkare V föres signalerna till en demodulator DE som åter omsätter dem i en lo- gisk "O" resp en logisk "1“. Över en störningsfälla SF och en anslut- ningsklämma 5 ledes de återvunna binärdata till alarmorganet AG för vidare bearbetning. A I fig 2 återges en utförlig koppling av den i fig 1 visade mot- tagningsdelen i vilken koppling de uppfinningsenliga principerna an- vänds. De över det främmande nätet inträffande frekvenseignalerna kom- mer över anslutningsklämmorna 1 och 2 samt kondensatorerna C1 resp G2 med lika dimensionering till lindningen w1 på en ringkärna R av magne- tiserbart material. Den av lindningen w1 inducerade signalen upptas av en annan lindning w3 och ledes till kopplingsspolen L1 på ett filter.

Vid med endast en fastfrekvens arbetande överföringssystem kan filtret exempelvis vara en enda på denna fastfrekvens avstämd parallellkrets.

Vid den här visade utformningen har ett överföringssystem med två fastfrekvenser antagits med vilka ett gemensamt bandfilter är sam- ordnat. Detta består av en genom spolen L2 och kondensatorn C5 bildad första parallellsvängningskrets och en genom spolen L3 och kondensa- torn C7 bildad andra perallellkrets. De bada parallellsvängningskret- sarna är kopplade med varandra genom en kondensator G6. Genom motsva- rande avstämning uppnår man ett för de båda faetfrekvenserna likvär- digt överföringsförhållande. Vid ett praktiskt försök skulle dessa ut- göra 280 i 2,75 kHz.

Ehuru utanför filtrets överföringsområde liggande frekvenser dämpas motsvarande starkt utesluter detta inte starka störningar på filtrets utgàngssida enär nivån hos sådana störningar kan vara väsent- ligt större än de önskade frekvenssignalernas nivå. För att begränsa dessa störningar motsvarande är filtrets utgångssida förbunden över _ ,__._._. »_ _......_..._.... ...ml , 8004242-7 4 ett tillräckligt högohmigt valt motstånd R5 för filtrets minskade dämpning med två motriktat kopplade dioder D1 och D2 som aktiveras vid ca 0,7 V och motsvarande begränsar såväl positiva som även negativa signaler. De begränsade signalerna kommer över en kondensator C9 till ingången på en motkopplad förstärkare V3 och från denna över en kon- densator C11 till ingången på modulatorn DE samt ett jordat motstånd R9 för impedansanpassning.

När demodulatorn mottar den första fastfrekvensen omsättes den- na i en logisk "O" vid dess utgång och när den mottar den andra fast- frekvensen omsättes denna i en logisk "1" vid dess utgång.

Modulatorn MO är företrädesvis en i handeln vanlig halvledare- modul av PLL-typen (phase-looked-loop) vars konstruktion och verk- ningssätt är bekant och har beskrivits exempelvis i "Elektronik Ent- wieklung", nr 1o (1978), ~sia 475 - 479.' vid den när visade utformning. en har den där diskuterade typen CD 4076 A använts.

Vid den här avsedda användningen är modulens stift 8 förbundet med jord medan stiftet 16 mottar en positiv driftspänning av ca +5 V.

Den inkommande frekvenssignalen är kopplad till stift 14 och återvunna binära data i form av rektangelpulser tas ut från stift 10. Stiften 3 och 4 är överbryggade direkt och stiften 6 och 7 genom en kondensator G4. Stiftet 11 är genom ett fast motstånd R1 och stiftet 12 genom ett föränderligt motstånd R2 förbundet med jord. Stiftet 5 är direkt och stiftet 9 över en kondensator 03 förbundet med jord. Mellan stiften 9 och 13 är ett motstånd R3 inkopplat.

Den mellan stiften 6 och 7 inkopplade kondensatorn C4 tjänar tillsammans med R1 till demodulatorns frekvensavstämning och har en i /LE-området liggande dimensionering. I en utprovad försöksanordning skedde dataöverföringen med en första frekvens av 277,25 kHz och en andra frekvens av 282,75 kHz.varav en bandmittsfrekvens av 280 kHz för bandfiltret och demodulatorn resulterar.

Av anpassningsskäl är demodulatorns DE utgång jordad över ett motstånd R4. Ätervunna binära data kommer i form av rektangelpulser till ingången på en förstärkare V1 vars utgång är kopplad med en förs- ta differentiator som består av ett motstånd R6 i långdbransch och en kondensator C8 i tvårbransch. Över motståndet R6 är kopplad en diod D3 vars katod är vänd åt förstärkarens utgång. På denna differentiator följer en annan förstärkare V2 vars utgång är kopplad med en andra differentiator som består av ett motstånd R8 i längdbransoh och en kondensator C10 i tvärbransch. Motståndet R8 är överbryggat med en 80042 42- 7 diod D4 men diodens anod är här vänd åt förstärkaren V2. De båda dif- ferentiatorernas tidkonstanter är företrädesvis lika och dimensionera- de för ca 100 /Lsec. På den andra differentiatorn följer en förstärka- re V4 från vars utgång de binära signalerna ledes över en anslutninga- klämma 5 till alarmorganet AG i vilket utvärdering av signalerna sker.

I fig 3 visar raden a en vid utgången av förstärkaren V1 resp vid ingången av den första differentiatorn framträdande signalgrupp medan raden b återger samma signalgrupp vid utgången av den första differentiatorn. Jämförelse mellan raderna a och b visar att alla pul- sernas stigningsflanker fördröjs genom den första differentiatorn men inte bakflankerna vilket åstadkommes genom dioden D3. Genom verkan av den med reaktionströskel försedda förstärkaren V2 omformas de först motsvarande en e-funktion krökta stigningsflankerna åter till branta flanker och signalernas förtecken inverteras såsom visas på rad c.

Genom den andra differentiatorn fördröja pulsernas bakflanker medan stigningsflankerna genast genomkopplas vilket åstadkommas genom dioden D4. Raden d åskådliggör hur de från förstärkarens V2 utgång av- givna rektangelpulserna ser ut bakom den andra differentiatorn. Den likaledes med en reaktionströskel försedda förstärkaren V4 rätar åter upp pulsernas motsvarande e-funktionen krökta bakflanker och ombesör- jer en upprepad invertering av signalerna. Raden e visar pulsgruppen vid förstärkarens V4 utgång.

Som en jämförelse mellan raderna a - c visar undertryoks genom samverkan av den första differentiatorn och förstärkaren V2 störpulser intill en viss storleksordning i sidled såsom visas för nålpulsen N1.

Den nämnda storleksordningen framgår ur den första differentiatorns tidkonstant och förstärkarens V2 reaktionströskel. Uppträder emeller- tid under övérföringen av en informationspuls en negativ störpuls så kan detta framkalla en inskärning eller t o m en uppdelning av infor- mationspulsen såsom åskådliggöres med hjälp av nålpulsen N2. Den nega- tiva nålpulsen N2 oskadliggöres emellertid omedelbart genom analog verkan av den andra differentiatorn och förstärkaren V4 såsom visas genom jämförelse av raderna Q - e.

Enär den maximala tidsuttöjningen av störpulserna på försörj- ningsnät med ca 300¿usec är en given storhet rekommenderas taktföljds- frekvenser för de binära signalerna i området 50 Hz - 1 kHz.

Enligt ett annat kännetecken hos uppfinningen kan man tänka sig att flera gånger efter varandra prova de återvunna signalpulserna på deras närvaro och lägga den fastställda närvarofrekvensen till

Claims (7)

8004242-7 6 grund för ett äkthetsavgörande. Detta kan ske exempelvis genom smala provpulser med högre följdfrekvens, en grindkoppling och ett räkne- verk. Först när ett visst antal prov fastställt närvaron av teckenpul- sen kan denna identifieras såsom äkta och föras till en vidare bear- betning. Detta kan även ske i alarmorganet AG och behandlas inte vida- re här. Genom en sådan närvaroprövning kan man hindra att de sällsynta störpulserna av längre varaktighet vilka har passerat de av de båda differentiatorerna bildade störfallen, betraktas som signalpulser och utlöser motsvarande informationsstörningar. Vid en föredragen utform- ning av denna åtgärd har varje i alarmorganet inkommen bit genom en med alarmorganet samordnad processor undersökts 30 gånger på sitt sta- tiska tillstånd och först vid minst 20 gångers konstaterande av dess närvaro identifierats som äkta och sänts vidare. De här beskrivna åtgärderna för att undertrycka störningspulser har såväl individuellt som i kombination medfört en märklig förbätt- ring av tillförlitligheten i dataöverföringen mellan alarmorganen i ett omfattande alarmsystem över ett störningsförorenat försörjningsnät på ett avstånd av flera hundra meter. P a t e n t k r a v=

1. Sätt att överföra binära signaler över ett främmande tråd- nät, speciellt för överförande av signalerna mellan en alarmanlägg- nings byggelement över det elektriska försörjningsnätet, vid vilket minst ett av de binära signalernas båda logiska tillstånd omsättes till en bestämd frekvens» kopplas på det främmande nätet och på mot- tagningssidan selekteras genom filtermedel, k ä n n e t e c k n a t av att de på mottagningssidan återvunna binärsignalerna passerar en första (R6, G8) och en andra (R8, C10) RC-differentiator vilkas mot- stånd är överbryggade med vardera en med avseende på den andras diffe- rentiator motsatt kopplad diod (D3, D4).

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att med varje av de båda RC-differentiatorerna är efterkopplad en företrädes- vis med reaktionströskel försedd förstärkare.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att de binära signalernas taktföljdsfrekvens ligger i området 50 Hz - 5 kHz.

4. Sätt enligt ett av kraven 1 - 3, k ä n n e t e c k n a t 8004242-7 av att de båda RC-differentiatorernas tidskonstanter är valda i områ- det mellan 0,05 och 1,0 millisekunder.

5. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att de på mottagningssidan återvunna binärsignalernas bitar flera gånger efter varandra kontrolleras på sin närvaro och den fastställda närva- rofrekvensen läggas till grund för ett äkthetsavgörande.

6. Sätt enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att varje bit kontrolleras ca 30 gånger och vid minst 20 gångers närvaro utvär- deras som äkta information.

7. Sätt enligt ett av kraven 1 - 4, k ä n n e t e o k n a t av att de först som växelströmsfrekvens inträffande signalerna före sin âteromsättning till binära data ledes till en begränsare.