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Einrichtung zur Fernübertragung von Signalen über ein Versorgungsnetz für elektrische Energie Eine Einrichtung zur Fernübertragung von Signalen über ein Wechselspannung führendes Versorgungsnetz für elektrische Energie, bei der die Signale der Netzwechselspannung überlagert sind, mit mindestens einem Signalgeber und einem Signalempfänger sowie mit einem bei jedem Signalgeber angeordneten, in Reihe mit einem Impulskontakt an das Versorgungsnetz angeschlossenen elektrischen Schwingkreis, der für die Zeitdauer der Signalübertragung impulsweise an das Versorgungsnetz angeschaltet wird, ist gemäss dem Patentanspruch 1 des Hauptpatentes dadurch gekennzeichnet,
dass der zeitliche Abstand der einzelnen aufeinanderfolgenden Anschalt- impulse einer Impulsserie von dem einfachen oder ganz- zahligen mehrfachen Wert der halben Periodendauer der mit den Signalen überlagerten Netzwechselspannung verschieden ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Einrichtung nach dem Patentanspruch I des Hauptpatentes weist diese zur Betätigung des die Dauer eines Anschaltimpulses bestimmenden Impulskontaktes ein von einem Synchronmotor angetriebenes Laufwerk mit einer Nockenscheibe zur Steuerung des Impulskontaktes sowie einer weiteren Nockenscheibe zur Steuerung eines die Dauer einer Impulsserie bestimmenden Hauptkontaktes auf.
Bei der Einrichtung nach dem Hauptpatent erfolgt die Übertragung der im Schaltzustand eines als Umschalter ausgebildeten Signalkontaktes eines Verbrauchsmessers enthaltenen Information mittels zweier unterschiedlicher Impulsreihen. Zu diesem Zweck besitzt das Laufwerk ausser dem Hauptkontakt zwei Impulskontakte, deren jeder eine eigene Nockenscheibe mit einem Übersetzungsgetriebe erfordert.
Es wurde nun gefunden, dass sich eine Einrichtung zur Fernübertragung von Signalen über ein Versorgungsnetz für elektrische Energie wesentlich vereinfachen lässt, wenn von der an sich bekannten Möglichkeit einer zeitlichen Staffelung der Signale Gebrauch gemacht wird.
Eine Einrichtung nach dem Patentanspruch I und den Unteransprüchen 5, 8 und 10 des Hauptpatentes ist dem- gemäss dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkontakt als Umschalter mit zwei Umschaltkontakten ausgebildet ist, deren je einer mit je einem von zwei Kontaktelementen eines Signalkontaktes verbunden ist und dessen Schaltarm über einen Impulskontakt im Stromkreis des elektrischen Schwingkreises liegt, und dass ferner die den Umschalter steuernde Nockenscheibe eine Steuerbahn mit einer neutralen Zone, bei welcher der Schaltarm eine Mittellage zwischen den beiden Umschaltkontakten einnimmt, sowie zwei aufeinanderfolgende Steuerkurven aufweist, deren je einer je eine der beiden möglichen Schaltstellungen des Umschalters entspricht, bei welchen der Schaltarm an einem der Umschaltkontakte anliegt.
Einzelheiten der hier definierten Einrichtung ergeben sich aus dem im folgenden anhand der Zeichnung erläuterten Ausführungsbeispiel.
In der Figur, die ein Schema einer Einrichtung zur Fernübertragung von Signalen über ein Versorgungsnetz für elektrische Energie darstellt, bedeutet 1 ein Niederspannungsnetz, beispielsweise ein Bezirksnetz der öffentlichen Stromversorgung, das von einem Verteiltransfor- mator 2 gespeist wird. Die Fernwirkaufgabe besteht bei diesem Beispiel darin, den elektrischen Zustand der Signalkontakte einer grösseren Anzahl von Signalgebern an eine zentrale Empfangsstelle zu melden. Als Signalgeber sind hier z.B. Mengenmesser angenommen, welche zur Messung des Verbrauches von öffentlichen Verbrauchsgütern, wie Gas, Wasser, Elektrizität, an zahlreichen Verbrauchsstellen angeordnet sind.
In der Figur ist als Signalgeber 3 ein Elektrizitätszähler angedeutet, der jeweils nach Messung einer bestimmten Verbrauchsmenge, die eine oder mehrere, allenfalls einige Hundert kWh betragen kann, einen Signalkontakt 4 von einem Kontaktelement 5 auf ein Kontaktelement 6 umschaltet und umgekehrt. Der Elektrizitätszähler misst die in einem Verbraucher 7 umgesetzte elektrische Arbeit.
Dem Signalgeber 3 ist als Sendeeinrichtung ein elektrischer Reihen-Schwingkreis 8 und ein Laufwerk 9 zu-
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geordnet. Das Laufwerk 9 besitzt hier zwei über Zahnräder 10 und 11 gekuppelte Wellen 12 und 13, die über Zahnräder 14 und 15 mit einer von einem Synchronmotor 16 bewegten Antriebswelle 17 in Verbindung stehen.
Auf der Welle 12 ist eine Nockenscheibe 18 befestigt, die auf einen Impulskontakt 19 wirkt, während die Welle 13 eine Nockenscheibe 20 zur Betätigung eines Umschalters 21 mit einem Schaltarm 22 und zwei Umschaltkontakten 23 und 24, sowie eine Nockenscheibe 25 zur Steuerung eines Motorkontaktes 26 trägt. Die Nockenscheibe 20 kann mittels einer Rutschkupplung 27 oder mittels einer Stellschraube gegenüber der Nockenscheibe 25 von Hand verdreht werden. Jene weist eine Steuerbahn mit einer neutralen Zone 28 sowie mit zwei aufeinanderfolgenden Steuerkurven 29 und 30 auf.
Die soeben beschriebenen Teile sind wie folgt in eine elektrische Schaltung einbezogen: Eine Abzweigleitung 31 ist einphasig an das Niederspannungsnetz 1 angeschlossen. Vom Phasenleiter (T) der Abzweigleitung 31 führt eine Verbindungsleitung 32 über den Impulskontakt 19 zum Schaltarm 22 des Umschalters 21 mit den beiden Umschaltkontakten 23 und 24, dessen erster mit dem Kontaktelement 5 und dessen zweiter mit dem Kontaktelement 6 des Signalkontaktes 4 elektrisch verbunden ist. Vom Schaltarm des Signalkontaktes 4 führt eine Leitung über den Schwingkreis 8 an den Nulleiter (0) der Abzweigleitung 31.
Der Signalgeber 3 ist ebenfalls an die Abzweigleitung 31 angeschlossen, welche auch die Betriebsspannung für den Synchronmotor 16 einerseits über die Verbindungsleitung 32, einen Steuerkontakt 33, eine Leitung 34 und andererseits über eine Anschlussleitung 35 liefert.
Der Motorkontakt 26 liegt elektrisch parallel zum Steuerkontakt 33, welcher von einer Schaltuhr oder von einem mit dem Niederspannungsnetz 1 verbundenen Rundsteuerempfänger 36 betätigt wird.
Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt: Die zu übertragende Information ist im elektrischen Zustand des Signalkontaktes 4 enthalten; sie kann die Form a oder b haben, dann ist der Signalkontakt 4 ein Umschalter mit zwei Kontaktelementen 5, 6. Die Natur des Signalgebers 3 ist für die weitere Betrachtung an sich belanglos, seine Darstellung als Verbrauchsmesser weist jedoch auf eine Anwendung der Einrichtung nach der Erfindung hin, die deren Vorteile und technische Bedeutung besonders deutlich hervortreten lässt.
Beim Schliessen des Steuerkontaktes 33 wird die Antriebswelle 17 des Laufwerkes 9 in Bewegung gesetzt. Kurz nach dem Start des Laufwerkes 9 schliesst der Motorkontakt 26 und hält den Synchronmotor 16 für eine ganze Umdrehung der Nockenscheibe 25 erregt.
Eine festgesetzte Zeitspanne nach dem Start des Laufwerkes 9 führt die Steuerkurve 29 der Nockenscheibe 20 den Schaltarm 22 auf den Umschaltkontakt 23 und kurz darauf wird der Schaltarm 22 unter der Wirkung der Steuerkurve 30 auf den Umschaltkontakt 24 gelegt. Je nach dem Schaltzustand des Signalkontaktes 4 wird nun in einer der beiden Schaltstellungen des Umschalters 21 der Schwingkreis 8 durch den Impulskontakt 19 in einem charakteristischen zeitlichen Abstand an das Netz angeschaltet. Dabei entstehen bekanntlich elektrische Ausgleichschwingungen, die sich dem Netz als Signalströme überlagern und die somit über das Netz fortgeleitet werden.
Die Verweilzeit des Schaltarmes 22 auf jedem der Umschaltkontakte 23 und 24 beträgt beispielsweise drei Sekunden. Während der übrigen Umlaufzeit der Nocken- Scheibe 20 befindet sich der Schaltarm 22 in einer durch die neutrale Zone 28 vorgeschriebenen Mittellage zwischen den beiden Umschaltkontakten 23 und 24, wobei der Strompfad des Schwingkreises 8 unterbrochen bleibt. Zur Übertragung der im Schaltzustand des Signalkontaktes 4 enthaltenen Information ist also für jede seiner beiden möglichen Schaltzustande je ein Zeitintervall bestimmter Dauer vorgesehen.
Die Feststellung, in welcher der beiden aufeinanderfolgenden drei-Sekunden-Intervalle Anschaltimpulse erzeugt werden, liefert eine Abbildung des Schaltzustandes des Signalkontaktes 4.
Mit Hilfe des Rundsteuerempfängers 36 kann diese Information zu einem gewünschten Zeitpunkt aufgerufen werden. Es ist möglich, viele Signalgeber 3 durch einen einzigen Rundsteuerbefehl gleichzeitig aufzurufen. Im Augenblick des Aufrufes, das ist beim Schliessen des Steuerkontaktes 33, starten alle Laufwerke 9. Durch entsprechende Einstellung der Nockenscheibe 20 ist erreicht, dass die Umschalter 21 aller gestarteten Laufwerke 9 zu verschiedenen Zeiten betätigt werden, so dass ein Signalgeber nach dem anderen seine Information abgibt, ohne dass Überdeckungen der Informationen auftreten.
Die zeitliche Aufeinanderfolge, in der die einzelnen Signalgeber ihre Informationen abgeben, ist festgelegt und dient zur Identifikation der einzelnen Signalgeber 3. Eine zentrale Empfangsstelle 37 kennt den Zeitpunkt des Aufrufes aller in die Fernwirkeinrichtung einbezogenen Signalgeber 3 und kann so jede in der Empfangsstelle eintreffende Impulsserie einem bestimmten Signalgeber 3 und einem bestimmten Schaltzustand seines Signalkontaktes 4 zuordnen.
Zur Auskopplung der Signale aus dem überlagerten Niederspannungsnetz 1 ist in der Empfangsstelle 37 ein Übertrager, z.B. ein Stromwandler 38 mit einem Arbeitswiderstand 39 angeordnet, an dessen Klemmen unter anderem die Signalwechselspannung auftritt. Diese gelangt über ein Bandfilter 40 und über einen Verstärker 41 zu einem Demodulator 42. Die demodulierte Spannung wird einem Ringmodulator 43 zugeführt, dessen Referenzfrequenz ebenso wie die Tastfrequenz des Impulskontaktes 19 aus der Netzfrequenz abgeleitet ist.
Die Schaltfrequenz des Ringmodulators 43 ist identisch mit der vom Signalgeber 3, bzw. von mehreren Signalgebern erzeugten Modulationsfrequenz, derart, dass am Ausgang des Ringmodulators eine Gleichspannung ensteht, wenn ein der Schaltfrequenz des Ringmodulators 43 entsprechendes Signal im Fernwirkkanal anliegt. Diese Gleichspannung wird in einem Integrationsglied 44 geglättet und über einen Verstärker 45 einem Relais 46 mit einem Arbeitskontakt 47 zugeführt.
Der Ringmodulator 43 besteht aus zwei parallelarbeitenden Modulationssystemen mit in bezug auf die Modulationsfrequenz um 90 phasenverschobenen Kontaktzyklen, so dass die Phasenlage zwischen Signalgeber und Ringmodulator bezüglich der Modulationsfrequenz belanglos ist.
Wie erwähnt, gibt die Schaltstelhmg des in der Empfangsstelle befindlichen Arbeitskontaktes 47 in einem definierten Zeitmoment ein Abbild des elektrischen Zustandes des Signalkontaktes 4 eines ganz bestimmten Signalgebers 3 der Fernwirkeinrichtung. Diese Schaltstellung des Arbeitskontaktes 47 wird nun in der Empfangsstelle 37 entsprechend ausgewertet.
Durch die hier beschriebene vorteilhafte Weiterbildung der Einrichtung nach dem Hauptpatent werden nicht nur
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die in grosser Zahl erforderlichen Sendeeinrichtungen wesentlich einfacher, vielmehr genügt nunmehr ein einziger Korrelationskanal 43 bis 47 des Empfängers in der Empfangsstelle 37, wodurch sich die Empfängerelektronik auf etwa zwei Drittel des bisher nötigen Aufwandes vereinfachen lässt.