NO801033L - Anordning for informasjonsoverfoering paa en vekselstroemsledning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder en anordning for overføring av informasjon på en vekselstrømskraftlinje, fortrinnsvis i retning av energioverføringen på kraftlinjen, nemlig fra en senderenhet tilsluttet linjen til en mottagerenhet som er tilsluttet linjen i større avstand enn senderenheten fra en vekselstrømskilde som avgir effekt til linjen.

For informasjonsoverføring over et vekselstrømsnett, f.eks. for fjernstyring, fjernovervåking, fjernmåling og dataover-føring, er det kjent flere forskjellige systemer. Således er det kjent systemer hvor en bærefrekvens modulert med den ønskede informasjon, f.eks. innenfor frekvensområdet 5 - 300 kHz, overføres over vekselstrømslinjer. Ved andre systemer for såkalt "ripple control" overføres informasjonen ved hjelp av umodulerte eller pulskodemodulerte bærefrekvenser i området 0,1 - 1,5 kHz. Ved ytterligere andre systemer modifiseres bølgeformen av selve vekselstrømmen eller vekselspenningen på ledningen på en måte som er karakteristisk for den ønskede informasjon. Ved en spesiell type av de sistnevnte systemer, og som i blant kalles "voltage dip carrier system", finner signaloverføringen sted ved en midlertidig reduksjon av ampli-tyden av vekselspenningen på linjen. Ved tidligere kjente systemer av denne art frembringes den midlertidige amplitydereduksjon for vekselspenningens bølgeform i de fleste til-feller ved at man i en senderenhet som er tilsluttet linjen i nærheten av vekselstrømskilden midlertidig kobler inn en kortslutning eller en høy belastning parallelt over strøm-kilden. Dette har imidlertid den vesentlige ulempe at senderen vil kreve en betraktelig effekt for å frembringe en amplityderedusering av spenningen på linjen av sådan størrelses-orden at amplitydereduksjonen med sikkerhet kan detekteres i en mottager som er tilsluttet til linjen i vesentlig avstand fra senderenheten og ofte i nærheten av en belastning som tilføres effekt fra linjen, og som f.eks. skal reguleres ved utnyttelse av den overførte informasjon. Kjente systemer av denne art er videre ofte beheftet med meget lav overførings-hastighet, således at det kan gå med flere titalls sekunder

for overføring av en enkel informasjon.

Det er derfor et formål for foreliggende oppfinnelse å frembringe en forbedret anordning for overføring av informasjon på en vekselstrømslinje fra en senderenhet tilsluttet linjen til en mottagerenhet som er tilsluttet linjen i større avstand enn senderenheten fra den vekselstrømskilde som avgir effekt til linjen, idet midlertidig amplitydereduksjon av spenningsbølgen på ledningen finner sted i samsvar med den informasjon som skal overføres, men med mindre effektforbruk og med vesentlig høyere overføringshastighet enn i tidligere systemer av denne art.

Et ytterligere formål for oppfinnelsen er at foreliggende anordning skal være enkel og forholdsvis billig, således at den vil være praktisk og økonomisk anvendbar ved informasjons-overføring til et stort antall mottagere, f.eks. for styring av et stort antall enkeltbelastninger som er tilsluttet vekselstrømslinjen, slik som f.eks. de enkelte lyktestolper i en gatebelysning, elektriske oppvarmingsapparater i et boligområde, tariffomkobling av forbruksmålere i effektfor-delingssystemer eller lignende. Ved en anordning i henhold til oppfinnelsen bør mottagerenhetene dessuten med fordel være i stand til under styring fra senderenheten selv å

kunne sende informasjon tilbake over vekselstrømslinjen til senderenheten, f.eks. for å bekrefte mottagelse av informasjon utsendt fra senderenheten eller for tilbakesending av måleverdier eller opplysninger om driftstilstanden i apparater eller belastningsgjenstander som er tilordnet mottagerne.

Det som først og fremst kjennetegner anordningen i henhold til oppfinnelsen vil fremgå av det etterfølgende patentkrav 1. Spesielt fordelaktige videreutviklinger og utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse har de særtrekk som er angitt i patentkravene 2-16. Ved at det informasjonsbærende signal ved anordningen i henhold til oppfinnelsen utgjøres av kortvarige pulsformede amplitydereduksjoner i spenningens bølge-form på vekselstrømslinjen, idet disse amplitydereduksjoner frembringes ved hjelp av et normalt kortsluttet impedanselement seriekoblet i en av vekselstrømslinjens ledere, hvis kortslutning kortvarig brytes for hver pulsformet amplityde-reduks jon, blir det mulig å frembringe en senderenhet med lavt effektbehov samt på tross av dette frembringe vel-definerte transiente amplitydereduksjoner i spenningsbølgen, og som kan detekteres med tilfredsstillende pålitelighet selv over store avstander. Ved en spesiell utformning av det kort-sluttede impedanselement i form av en strømtransformator serie-innkoblét i vekselstrømslinjens leder og hvis sekundærvikling er kortsluttet ved hjelp av en brytertransistor, blir det videre mulig å frembringe et forholdsvis stort antall kortvarige pulsformede amplitydereduksjoner innenfor en og samme halvperiode av vekselstrømsspenningens bølgeform, således at det faktisk blir mulig å overføre en forholdsvis stor informasjonsmengde i løpet av en eneste halvperiode.

I det følgende vil oppfinnelsen og ytterligere fordeler ved denne bli nærmere beskrevet under henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå: Fig. 1 viser skjematisk den prinsippielle oppbygning av en anordning i henhold til oppfinnelsen, Fig. 2 er et skjema som viser formen av spenningsbølgen på vekselstrømslinjen, sammen med et eksempel på et informasjons-signal som er frembrakt ved hjelp av en anordning i henhold til oppfinnelsen, Fig. 3 viser et noe mer detaljert koblingsskjerna av en fordelaktig utførelsesform av senderenheten i foreliggende anordning i henhold til oppfinnelsen, Fig. 4 viser skjematisk en spesiell utførelse av strømtrans-formatoren i senderenheten, Fig. 5 viser et koblingsskjerna for en del av senderenheten ved anvendelse av en strømtransformator som angitt i fig. 4, Fig. 6 angir et noe mer detaljert koblingsskjerna for en utførelsesform av mottagerenheten i en anordning i henhold til oppfinnelsen, Fig. 7 viser prinsippielt koblingsskjerna for en første ut-førelsesform av en detektoranordning i senderenheten for mottagelse av strømpulser utsendt fra mottagerenheten, og Fig. 8 viser et prinsippielt koblingsskjerna for en annen ut-førelsesform av en detektoranordning i senderenheten for mottagelse av strømpulser som sendes fra mottagerenheten. Fig. 1 viser meget skjematisk den prinsippielle oppbygning av en anordning i henhold til oppfinnelsen for overføring av informasjon på en vekselstrømslinje L, som tilføres effekt fra en vekselstrømskilde 1, f.eks. en transformator-stasjon, og overfører vekselstrømsenergi til en eller flere belastninger 2, hvorav bare en eneste er skjematisk vist på tegningen. Anordningen for overføring av informasjon på denne vekselstrømslinje L omfatter en senderenhet som i sin helhet er betegnet med T samt en mottagerenhet som i sin helhet er betegnet med R, og som er tilsluttet til vekselstrømslinjen L i større avstand fra vekselstrømskilden 1 enn senderenheten T. Informasjonsoverføringen finner således først og fremst sted i samme retning som overføringen av vekselstrømsenergi langs linjen L. Mottagerenheten R kan f.eks. være anordnet i nærheten av en belastning 2 som skal styres av mottagerenheten R i samsvar med informasjoner som mottas fra senderenheten T. Belastningen 2 kan f.eks. ut-gjøres av en lysstolpe, som skal kunne kobles inn og ut etter anvisning fra senderenheten T.

I henhold til oppfinnelsen omfatter senderenheten T et impedanselement 3 som er innkoblet i serie i en av vekselstrøms-lin jens faseledere 4. Impedanselementet 3 er parallellkoblet med en strømbryter 5, som normalt er lukket og kortslutter impedanselementet 3, men som under styring fra en styreenhet 6 kan åpnes kortvarig således at kortslutningen av impedanselementet 3 brytes. Under forutsetning av at belastningsstrøm flyter gjennom faselederen 4 og dermed impedanselementet 3 når strømbryteren 5 kortvarig åpnes av styreenheten 3, oppstår et spenningsfall over impedanselementet 3 og dermed en kortvarig, pulslignende og transient amplitydereduksjon i vekselspenningsbølgen på faselederen 4, og denne pulslignende amplitydereduksjon kan detekteres av mottagerenheten R.

Informasjonsutsendelsen fra senderenheten T finner i henhold til oppfinnelsen sted på sådan måte at styreenheten 6 under en og samme halvperiode av vekselspenningsbølgen på faselederen 4 åpner strømbryteren 5 kortvarig flere ganger, således at en rekke pulslignende amplitydereduksjoner oppnås i denne halvperiode av vekselspenningen. Styreenheten 6 er programmerert på slik måte at den kan åpne strømbryteren 5

et forut bestemt største antall ganger i løpet av hver halvperiode med et forut fastlagt konstant tidsintervall mellom de forskjellige tidspunkter hvorved strømbryteren 5 kan åpnes. Ved hvert og ett av disse tidspunkter kan styreenheten 6 valgfritt åpne strømbryteren 5, således at en pulslignende amplitydereduksjon åpnes i spenningsbølgen, eller også unnlate å åpne strømbryteren 5, således at ingen amplityde-reduks jon frembringes. Man kan således sende ut en rekke pulslignende amplitydereduksjoner tilsvarende et binært kodeord med et forut bestemt antall bit, hvori hver pulslignende amplitydereduksjon representerer en enerverdi, mens fravær av en sådan amplitydereduksjon representerer en null-verdi. I løpet av vedkommende halvperiode av vekselspennings-bølgen på faselederen 4 oppnås således en ønsket informasjon ved hjelp av en pulsrekke av den type som er anskueliggjort som eksempel i kurvediagrammet i fig. 2, som viser en del av spenningsbølgen på faselederen 4 med en halvperiode som omfatter en informasjonspulsrekke. Det er her antatt at det utsendte binærkodeord omfatter 10 bit, og i det viste eksempel er det opprettet en pulsrekke som tilsvarer binærkodeordet 1101101011. En anordning for informasjonsoverføring i

henhold til oppfinnelsen kan naturligvis også konstrueres for utsendelse av pulsrekker som omfatter såvel et mindre som et større antall bit. Det har vist seg at man ved en fordelaktig utførelse av senderenheten, som vil bli nærmere beskrevet i det følgende, uten vanskelighet kan sende ut en pulsrekke som omfatter mer enn 15 bit under en og samme halvperiode av vekselspenningens bølgeform. Hver pulslignende amplitydereduksjon kan f.eks. ha en lengde på 100^us, hvorunder mellomrommene mellom to påfølgende pulser kan ha en varighet på f.eks. 200^us, således at en informasjonspulsrekke på 15 bit omfatter et samlet tidsrom på 4,5 ms, som godt kan rommes innenfor en halvperiode av vekselspenningens bølgeform.

Ved hjelp av en informasjonspulsserie med et omfang på f.eks. 15 bit er det mulig i løpet av en eneste halvperiode av vekselspenningens bølgeform å overføre en forholdsvis stor informasjonsmengde. En sådan meddelelse på 15 bit kan f.eks. inneholde en innledende del på 3 bit som angir hvilken type meddelelse det er tale om, en etterfølgende adressedel på 8 bit, som f.eks. gjør det mulig å oppnå 15 forskjellige gruppeanropsadresser og 255 forskjellige enkeltadresser til forskjellige mottagerenheter, samt en informasjonsdel på 4 bit, som vil gjøre det mulig å overføre 15 forskjellige ordre til vedkommende mottagerenheter.

For å rekke å overføre en pulsrekke på 15 bit pr. halvperiode må overføringsfrekvensen, hvilket vil si det innbyrdes tidsintervall mellom pulsene, velges ved at det tas i betraktning dempningen på den foreliggende vekselstrøms-linje. Det kan derfor være fordelaktig at senderenhetens styreenhet 6 er utført slik at pulsfrekvensen for informa-sjonspulsserien kan omstilles til forskjellige verdier.

Senderenheten T omfatter med fordel nullgjennomgangsdetektorer som registrerer nullgjennomgangene for såvel vekselspenningen som vekselstrømmen på faselederen 4, således at styreenheten 6 kan sette i gang utsendelsen av den ønskede informasjons pulsrekke i en sådan tidsavstand fra spenningsbølgens nullgjennomgang at det med sikkerhet kan fastslås at uavhengig av foreliggende fasevinkel mellom spenning og strøm på faselederen 4, vil pulsene bli frembrakt under en sådan del av spenningsbølgens halvperiode hvor det også foreligger tilstrekkelig strøm med utforandret retning på faselederen 4.

Mulige utførelser av styreenheten 6 for styring av strøm-bryteren 5 for utsendelse av informasjonspulsrekker av ovenfor angitt art er i og for seg vel kjent i teknikken og behøver derfor neppe beskrives nærmere. Det skal her bare nevnes at styreenheten 6 naturligvis inneholder et hensiktsmessig register som kan lades med binærkodeord tilsvarende den informasjon som skal utsendes, samt en klokke for bestemmelse av tidsintervallet mellom de forskjellige pulser i informasjonsrekken.

Mottagerenheten R omfatter detektororganer 7 som er tilsluttet samme faseleder 4 av vekselstrømslinjen L som senderenheten T, og som er utført for å kunne detektere de rekker av pulslignende amplitydereduksjoner av vekselspenningens bølgeform som frembringes i senderenheten T. Detektororganene 7 avgir den detekterte pulsrekke til en avkodingsenhet 8, som på hensiktsmessig måte bearbeider pulsrekken for registrering av dens informasjonsinnhold. Hensikts-messige utførelser av en sådan avkodingsenhet 8 for registrering av en binærkodet pulsrekke er i og for seg vel kjent i teknikken og behøver neppe beskrives nærmere.

Ved en anordning for informasjonsoverføring av foreliggende art er det i alminnelighet ønskelig at informasjon også kan sendes tilbake i motsatt retning, nemlig fra en mottagerenhet R til senderenheten T. Det kan her være tale om en såkalt kvittering, hvilket vil si en bekreftelse overfor senderenheten T på at mottagerenheten R har mottatt en meddelelse som er utsendt fra senderenheten T, samt vanlig-vis en tilbakesending av den meddelelse som er mottatt av mottagerenheten R for at det i senderenheten T kan kontrolleres at den opprinnelige utsendte meddelelse er korrekt mottatt. Det kan imidlertid også være tale om en overføring av data fra mottagerenheten R til senderenheten T, f.eks. måleverdier eller informasjoner om tilstanden av belastningen 2, idet senderenheten T har gitt mottagerenheten R instruk-sjon om å sende sådanne data tilbake.

For en sådan overføring av informasjon i motsatt retning fra senderenheten R til mottagerenheten T omfatter mottagerenheten R informasjonsutsendende organer i form av en belastning, som kan forbindes til faselederen 4 ved hjelp av en strømbryter 10 som av en styreenhet 11 kan sluttes kortvarig flere ganger i løpet av en halvperiode av spennings-bølgen på faselederen 4, på tilsvarende måte som beskrevet ovenfor i forbindelse med utsendelse av informasjon fra senderenheten T. For hver kortvarig slutning av strøm-bryteren 10 frembringes en kortvarig strømpuls i faselederen 4, således at det oppnås en rekke strømpulser under vedkommende halvperiode av vekselspenningsbølgen, idet denne pulsrekke kan ha en lignende oppbygning som den ovenfor beskrevede pulsrekke. Pulsfrekvensen for denne rekke av strømpulser er hensiktsmessig den samme som pulsfrekvensen for den pulsrekke som utsendes fra senderenheten T, og til-bakesendingen fra mottagerenheten R kan med fordel finne sted under den halvperiode av spenningsbølgen som følger umiddelbart etter den halvperiode som utnyttes for informa-sjonsoverføring fra senderenheten T.

For detektering av de strømpulsrekker som på ovenfor beskrevet måte utsendes fra mottagerenheten R inneholder senderenheten T en detektorenhet 12 som er tilkoblet faselederen 4 og avgir den detekterte pulsrekke til en avkodingsenhet 13, hvori pulsrekkens informasjonsinnhold registreres på i og for seg konvensjonell måte.

Fig. 3 viser skjematisk og som eksempel en fordelaktig ut-førelsesform av de deler av senderenheten T som sørger for utsending av informasjon i form av en rekke pulslignende amplitydereduksjoner i spenningsbølgen på faselederen 4. Impedanselementet 3 i fig. 1 dannes av en strømtransforma-tor 14, som har sin primærvikling serieinnkoblet i faselederen 4. Strømbryteren 5 i fig. 1 utgjøres av en brytertransistor 15, som er koblet over strømtransformatorens sekundærvikling gjennom en helbølgelikeretter 16. Transistoren 15 er normalt ledende og fungerer som et kortslutningselement for strømtransformatorens sekundærvikling, men kan kortvarig åpnes under påvirkning fra styreenheten 6. Ved tilslutning av transistoren 15 til sekundærviklingen i transformatoren 14 gjennom en helbølgelikeretter 16 oppnås at en eneste transistor kan anvendes for styring av strøm-transf ormatoren 14 under begge halvperioder av vekselstrøms-bølgen, slik det vil bli nærmere beskrevet i det følgende.

Da transistoren 15 holder strømtransformatorens sekundærvikling kortsluttet, vil primæresidens impedans være meget lav og således også spenningsfallet over primærviklingen. Når transistoren 15 kortvarig åpnes under påvirkning fra styreenheten 15, øker feltet i transformatorens kjerne fra en verdi tilnærmet lik null under kortslutningen. Dette medfører en økning av induktansen i transformatorens primærvikling således at spenningsfall oppnås over denne, hvilket frembringer den ønskede transiente amplitydereduksjon i vekselspenningsbølgen på faselederen 4. Når transistoren 15 atter gjøres ledende opphører spenningsfallet over primærviklingen i transformatoren 14.

Ved anvendelse av en strømtransformator på denne måte opptrer imidlertid et spesielt problem idet transformatorens kjerne strever etter å mettes når transistoren 15 åpnes,

da den raske brytning av strømmen i sekundærviklingen med-fører at den del av strømmen i primærviklingen som ikke lenger kompenseres av strøm i sekundærviklingen, forsøker å drive feltet i transformatorkjernen til metning. På grunn av brytningens korte varighet oppstår imidlertid en felt-

fortrengning i transformatorkjernen, således at bare et forholdsvis tynt overflateskikt i hver blikklamell i kjernen magnetiseres opp til metning. Når sekundærviklingen deretter atter kortsluttes, vil det metningsmagnetiserte skikt av transformatorkjernen atter vende tilbake til en remanensverdi som ligger vesentlig høyere enn magnetiseringen av vedkommende skikt før brytningen av sekundærviklingens kortslutning, hvilket vil si før den nettopp frembrakte puls. Denne del av transformatorkjernen blir derfor i mindre ut-strekning tilgjengelig for den påkrevede magnetisering av kjernen ved neste brytning av sekundærviklingens kortslutning, hvilket vil si før neste puls i pulsrekken frembringes. Ved dannelse av denne puls kommer derfor et nytt skikt av transformatorens lameller til å magnetiseres opp til metning og etter pulsens avslutning å gå tilbake til en høy remanensverdi på ovenfor beskrevet måte. For hver frembrakt puls overføres således en stadig større del av transformatorkjernen til en høy remanensverdi. Det vil da innses at man må påse at det finnes tilstrekkelig jernmengde i transformatorkjernen til å rekke for frembringelse av det maksimale antall ønskede pulser i pulsrekken, f.eks. 15, da ellers størrelsen av de dannede pulser kommer til å bli stadig mindre og de siste pulser i pulsrekken kan da eventuelt helt bortfalle.

Det ovenfor berørte problem kan delvis løses ved valg av material i transformatorkjernen samt antallet lameller og lamellenes tykkelse på sådan måte at tilstrekkelig mengde ikke remanent jern er gjenværende i transformatorkjernen ved pulsrekkens slutt til å opprettholde kortslutnings-fluksen. Videre kan magnetiseringsgraden av kjernen begrenses for hver frembrakte puls således at samtlige pulser blir hovedsakelig like store, hvilket erønskelig med hensyn til en sikker detektering av pulsene i mottagerenheten.

Ved den utførelsesform av senderenheten T som er vist i

fig. 3 skjer denne begrensning ved anvendelse av en spenningsregulator, som i sin helhet er betegnet med 17 og automatisk begrenser spenningsfallet over sekundærsiden av transformatoren

14 og dermed også over dens primærside når transistorens

15 åpnes. Ved begrensning av spenningen begrenses også fluksendringen og dermed magnetiseringsgraden. Denne spenningsregulator omfatter en brytertransistor 18 som er koblet parallelt over signaleringstransistoren 15, samt videre en transistor 19 som er seriekoblet med en zenerdiod 20 og hvis basis er koblet til et potensiometer 21 som ligger parallelt over transistoren 18. Videre omfatter spenningsregulatoren en tredje transistoren 22 samt motstander 23, 24 og 25. Transistorene 18, 19 og 22 er normalt ikke ledende. Når signaleringstransistoren 15 åpnes og spenningen over sekundærviklingen av transformatoren 14

og dermed over transistoren 18 i spenningsregulatoren 17 øker og når en forut bestemt verdi som kan innstilles ved hjelp av potensiometeret 21, så vil transistoren 19, som normalt er lukket på grunn av den forspenning som oppnås gjennom zenerdioden 21, begynne å lede strøm, hvilket med-fører at også transistoren 22 kommer i ledende tilstand.

Ved dette forskyves koblingspunktet mellom de to motstander 24 og 25 mot plus, således at transistoren 18 begynner å lede strøm og derved spenningen over transformatorens sekundærvikling begrenses til nevnte innstilte verdi. Ved hjelp av denne spenningsregulator gjøres størrelsen av de frembrakte spenningspulser også uavhengig av den belastnings-strøm som flyter gjennom faselederen 4 ved pulsdannelsen.

Da kjernen i strømtransformatoren 14 slik som ovenfor beskrevet kommer til å være i delvis mettet tilstand ved avslutningen av en halvperiode som utnyttes for pulssignalering, må dette jern ommagnetiseres for atter å kunne ble tilgjengelig for magnetisering. I henhold til oppfinnelsen finner dette sted ved at styreenheten 6 er innrettet for å åpne koblingstransistoren 15 i tilstrekkelig lang tid, f.eks. omtrent et millisekund, under den halvperiode av spenningsbølgen som følger etter en halvperiode som er utnyttet for pulssignalering, for derved å oppnå en fullstendig ommagnetisering av jernkjernen.

Av det som er angitt ovenfor vil det innses at pulsdannelse bare er mulig når det flyter strøm gjennom faselederen 4.

Av denne grunn igangsettes pulsdannelsen, slik som tidligere nevnt, med fordel først i en sådan tidsavstand etter null-gjennomgangen som innleder den aktuelle halvperiode av vekselspenningsbølgen, at tilstrekkelig strøm flyter gjennom faselederen 4 under pulsfrembringelsen uavhengig av fase-vinklen mellom spenning og strøm. For dette formål omfatter senderenheten T hensiktsmessig nullgjennomgangsdetektorer 26 for såvel spenningsbølgen som strømbølgen, idet disse nullgjennomgangsdetektorer påvirker styreenheten 6.

Hvis imidlertid ingen belastning er tilkoblet faselederen 4 eller om den tilkoblede belastning er meget liten, kan det imidlertid forekomme at den strøm som flyter gjennom faselederen 4 er for liten til å danne spenningspulser med tilstrekkelig amplityde. Ved den utførelsesform av en senderenhet T i henhold til oppfinnelsen som er vist i fig. 3, er dette problem løst ved hjelp av en strømregulator som i sin helhet er betegnet med 27. Denne strømregulator omfatter en belastning 28, som ved hjelp av et triacelement kan kobles til faselederen 4 på den side av strømtransformatoren 14 som vender bort fra vekselstrømskilden. Strømregulatoren

27 omfatter videre en strømtransformator 30, hvis primærvikling er koblet i serie med faselederen 4 og således fører samme strøm som denne, og hvis sekundærvikling avgir en spenning som er proporsjonal med denne strøm. Denne spenning likerettes og filtreres samt tilføres en spennings-komparator 31, hvori den sammenlignes med en referanse-spenning V . Så lenge spenningen fra transformatoren 30 overstiger referansespenningen, hvilket vil si at tilstrekkelig belastningsstrøm flyter gjennom faselederen 4, avgir spenningskomparatoren 31 en så lav utgangsspenning at den ikke er tilstrekkelig til å åpne triacelementet 29 og koble inn belastningen 28 på faselederen 4. Hvis derimot strømmen i faselederen 4 synker under en verdi som tilsvarer referansesendingen V , vil spenningskomparatoren 31 forandre tilstand å avgi et høyt utgangssignal, som gjennom en portkrets 32 tilføres triacelementet 29, således at dette kobler inn belastningen 28 på faselederen 4 og en tilstrekkelig strøm for pulssignaleringen oppnås gjennom primærviklingen av transformatoren 14. For at denne ekstra belastning 28 ikke skal kobles inn unødig og bare når signalering skal finne sted, er portkretsen 32 styrt fra en vippe 33, som både tilføres et signal for detektoren 26 for spenningsbølgens nullgjennomgang og et signal fra styreenheten 36, således at vippen 33 åpner portkretsen 32 ved begynnelsen av en halvperiode av spenningsbølgen hvor styreenheten 6 er programmert til å sende ut en pulsrekke.

Som det fremgår av det som er angitt ovenfor, vil metning

av strømtransformatorens jernkjerne inntreffe allerede etter et mindre antall signalpulser, hvis det ønskes en større pulsamplityde og dermed høyere magnetisering av jernet i transformatorkjernen. For å kunne oppnå et stort antall pulser, hvilket vil si et informasjonsord som inneholder mange informasjonsbit, og samtidig stor pulsamplityde, kan med fordel en spesiel utførelse av strømtransformatoren 14 anvendes. Denne utførelse er skjematisk vist i fig. 4. Strømtransformatoren har her to magnetisk adskilte jern-kjerner 34 og 35, som begge omsluttes av transformatorens primærvikling 36, men som er utstyrt med hver sin sekundærvikling 37, henholdsvis 38. Som skjematisk vist i fig. 5,

er en sådan strømtransformator innkoblet med sin primærvikling i faselederen 4 på tidligere beskrevet måte. De to sekundærviklinger 37 og 38 som er anordnet på hver sin jernkjerne 34, henholdsvis 35, er over hver sin likeretter 39, henholdsvis 40, koblet over hver sin koblingstransistor 41, henholdsvis 42, som tilsvarer signaleringstransformatoren 15 i fig. 3 og således normalt er ledende og kortslutter sekundærviklingene 37 og 38. Begge disse transistorer 41 og

42 er styrt fra styreenheten 6 (fig. 1) på sådan måte at de åpnes vekselvis for brytning av den tilhørende sekundær-viklings kortslutning ved annenhver puls i den pulsrekke som utsendes. Herved oppnås at hver kjerne 34, henholdsvis 35, i.strømtransformatoren bare behøver å ta hånd om det halve antall pulser i den frembrakte pulsrekke.

Fig. 6 viser noe mer detaljert oppbygningen av mottagerenheten R for mottagning av den rekke av pulsformede ampli-tydereduks joner i vekselspenningsbølgen på faselederen 4

som utsendes av senderenheten T, idet denne mottagerenhet R også er innrettet for å sende ut informasjon i motsatt retning til senderenheten T i form av en rekke strømpulser. Detektororganene for detektering av de pulsformede amplitydereduksjoner i vekselspenningsbølgen'kan som skjematisk vist i fig. 6, omfatte et filter 43 for eliminering av 50 Hz signalet på faselederen 4, et båndpasfilter 44 som er tilpasset pulsfrekvensen for pulsrekken samt passende kretser 45 for forsterkning og forming av de detekterte pulser.

Den således detekterte pulsrekke tilføres avkodingsenheten

8 på tidligere beskrevet måte. For avkodingsenhetens be-arbeidelse av den detekterte pulsrekke fordres en klokkepulsrekke som har samme repetisjonsfrekvens som pulsrekken. I henhold til den særlig fordelaktig utførelsesform av opp-finnelsesgjenstanden frembringes denne klokkepulsrekke ved hjelp av en pulsoscillator 46 som er anordnet i mottagerenheten R og har en vesentlig høyere frekvens enn informasjonspulsrekkens frekvens. Oscillatorens frekvens deles så ved hjelp av en frekvensdelende krets 47 til en passende verdi for den påkrevede klokkepulsrekke for avkodingsenheten 8. For at oscillatoren 46 ikke skal behøve å være særlig frekvensstabil og for at pulsfrekvensen for informasjonspulsrekken skal kunne forandres til forskjellige verdier i senderenheten T, slik som nevnt tidligere, kan frekvensdeleren 4 7 styres på sådan måte at dens delingstall automatisk innstilles til å gi riktig klokkepulsfrekvens til avkodingsenheten 8. Dette oppnås ved at utgangspulsene fra oscillatoren 46 også tilføres en teller 48, som styres av de to første pulser i den mottatte og detekterte informasjonspulsserie samt er innrettet for å telle antallet pulser fra oscillatoren 46 mellom to påfølgende pulser i informasjonspulsrekken. Frekvensdeleren 47 styres i sin tur således fra telleren 48 at den deler oscillatorens frekvens med det antall pulser som telleren 4 6 har talt opp. Herved oppnås at klokkepulsfrekvensen til avkodingsenheten 8 automatisk blir identisk med den mottatte informasjonspulsrekkes repetisjonsfrekvens, uavhengig av eventuelle variasjoner i den frembrakte frekvens i oscillatoren 4 6 samt eventuelle forandringer av informasjonspulsrekkens egenfrekvens.

Båndpasfilteret 44, hvis frekvensområdet er tilpasset frekvens-innholdet av den mottatte informasjonspulsrekke, er hensiktsmessig av en sådan i og for seg kjent utførelse at dens frekvensområde kan forskyves, hvilket skjer automatisk under påvirkning av det antall pulser fra oscillatoren 46 som er talt opp av telleren 48. Herved kan frekvensområdet for båndpasfilteret 44 forskyves til hensiktsmessig stilling med hensyn til det foreliggende frekvensinnhold i den mottatte informasjonspulsrekke.

Mottagerenheten kan være åpen hele tiden for mottagning av informasjonspulsrekker fra senderenheten T. For å nedsette mottagerenhetens følsomhet for forstyrrelser kan den imidlertid også være utført slik at den under hver halvperiode hvor informasjon kan komme til å utsendes fra senderenheten T, først åpnes når den første puls i en utsendt informasjonspulsserie kan ventes ankomme og deretter holdes bare kortvarig åpen ved de tidspunkter når ytterligere pulser i en mottatt informasjonspulsserie kan ventes å ankomme.

Fig. 6 viser også belastningen 9 som kan kobles til faselederen 4 ved hjelp av en koblingstransistor 49 (kontakten 10 i fig. 1) som styres av styreenheten 11, for utsendelse av informasjon på faselederen 4 til senderenheten T i form av strømpulser under en halvperiode av spenningsbølgen på faselederen 4.

For mottagelse av de strømpulsrekker som sendes ut fra mottagerenheten R omfatter senderenheten T en detektorenhet 12, slik som beskrevet i forbindelse med fig. 1.

Denne detektorenhet 12 kan på vanlig måte ganske enkelt utgjøres av en strømtransformator som med sin primærvikling er koblet inn i faselederen 4 og hvis sekundærvikling er tilsluttet sperrefilter for 50 Hz og ytterligere kretser for filtrering, forsterkning og forming av den mottatte strømpulsrekke. Fig. 7 og 8 viser imidlertid to alternative utførelser av detektororganet 12

i senderenheten T, idet disse utførelser på særlig fordelaktig måte frembringer den påkrevede undertrykkelse av den normale belastningsstrøm på 50 Hz.

Den detektoranordning som er skjematisk vist i fig. 7 omfatter en strømtransformator 50, hvis primærvikling er koblet i serie med en kondensator 51 og tilsluttet faselederen 4 parallelt over signaleringstransformatoren 14

(se fig. 3). Da signaleringstransistoren 15 normalt er lukket, har primærviklingen av transformatoren 14 en meget lav impedans og shunter derved kraftig den parallell-koblede kondensator 51. Herunder kan således transformatoren 50 ikke detektere noen strømpulser på faselederen 4. Utsendelsen av en strømpulsrekke fra mottagerenheten R på tidligere beskrevet måte finner derfor hensiktsmessig sted under den tid styreenheten 6 (fig. 3) i senderenheten T åpner koblingstransistoren 15 for reversering av jernkjernens magnetisering i transformatoren 14, hvilket som tidligere beskrevet finner sted under den halvperiode som følger umiddelbart etter en halvperiode hvorunder senderenheten T har sendt ut en informasjonspulsrekke. Da transistoren 15 holdes åpen for reversering av jernkjernens magnetisering i transformatoren 14, økes impedansen i transformatorens primærvikling og en vesentlig del av de utsendte strømpulser fra mottagerenheten R som mottas under denne tid kan passere gjennom kondensatoren 51 og primærviklingen av transformatoren 50, på hvis sekundærside strømpulsrekken

utledes og etter passende forsterkning og pulsforming i kretser 52 overføres til avkodningsenheten 13 (se fig. 1). Den høyefrekvente strømpulsrekke fra mottagerenheten R overføres i vesentlig større grad gjennom kondensatoren 51 enn den normale belastningsstrøm på 50 Hz på faselederen 4.

Den utførelse som er vist i fig. 8 av detektorenheten (12

i fig. 1) for strømpulsrekker utsendt fra mottagerenheten R omfatter en strømtransformatoren 53 som med sin primærvikling er innkoblet i faselederen 4 og har to identisk like sekundærviklinger som er koblet innbyrdes i serie med motsatt rettet polaritet. Den ene av disse sekundærviklinger er overkoblet med en kondensator 54, som er slik dimen-sjonert at dens reaktans for 50 Hz er meget høy, mens reak-tansen for strømpulsrekkens frekvens er lav. Belastnings-strømmen på 50 Hz blir derved utbalansert på sekundærsiden av transformatoren 53, som derimot vil være i ubalanse ved strømpulsseriens frekvens, således at de strømpulser som utsendes fra mottagerenheten R formidles til de forsterkende og pulsformende kretser 52 samt deretter til avkodingsenheten 13.

Det vil innses at et stort antall modifiseringer.og andre utførelsesformer av en informasjonsoverføringsanordning i henhold til oppfinnelsen er mulig utover de ovenfor angitte utførelseseksempler. Det vil også innses at oppfinnelsen også kan anvendes i andre sammenheng enn de som er nevnt ovenfor og hvor en informasjonsoverføring over en veksel-strømslinje er påkrevet. Oppbygningen av den kode som informasjonspulsrekkene sendes ut med, kan naturligvis også varieres fra tilfelle til tilfelle i avhengighet av den informasjonsmengde og informasjonstype som skal overføres. Rutinene for utveksling av meddelelser mellom senderenheten og mottagerenheten kan også utformes på mange forskjellige måter i avhengighet av det foreliggende formål for informa-sjonsoverføringen. I den foregående beskrivelse er det forutsatt at utsendelsen av informasjonspulsrekker fra senderenheten finner sted under spenningsbølgens positive halvperioder, men det er naturligvis intet som hindrer at de negative halvperioder i stedet anvendes for dette formål.

Claims (15)

1. Anordning for overføring av informasjon på en veksel-strømskraftlinje (L) mellom en senderenhet (T) tilsluttet linjen og en mottagerenhet (R) tilsluttet linjen i større avstand enn senderenheten fra en vekselstrømskilde (1) som avgir effekt til linjen, karakterisert vedat senderenheten (T) omfatter et impedanselement (3) som er innkoblet i serie i en av vekselstrømslinjens ledere, et styrbart kortslutningselement (5) parallellkoblet med dette impedanselement og en styreenhet (6) innrettet for å kunne påvirke kortslutningselementet til kortvarig å bryte kortslutningen av impedanselementet ved flere forut bestemte tidspunkter med konstant innbyrdes tidsavstand i en kombinasjon tilsvarende et binærkodeord som inneholder vedkommende informasjon, i løpet av en og samme halvperiode av vekselspenningen på linjen og med uforandret retning av strømmen gjennom lederen, således at denne halvperiode overføres til mottagerenheten med en rekke transiente amplitydereduksjoner i samsvar med nevnte binærkodeord, mens mottagerenheten (R) omfatter organer (7) tilsluttet vedkommende kraftlinjeledér og innrettet for detektering av nevnte transiente amplityde-reduks joner, samt avkodingsorganer (8) for registrering av informasjonsinnholdet i den detekterte pulsrekke.

2. Anordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat nevnte impedanselement i senderenheten (3) omfatter en strømtransformator (14) med en primærvikling innkoblet i serie i en av nevnte ledere (4) samt en sekundærvikling som er tilkoblet det styrbare kortslutningselement (15).

3. Anordning som angitt i krav 2,karakterisert vedat strømtransformatoren har to adskilte magnetkjerner (34, 35) , som begge omsluttes av primærviklingen (36), men er forsynt med hver sin sekundærvikling (37, 38), mens to styrbare kortslutningselementer (41, 42) er koblet over hver sin av nevnte sekundærviklinger og styreenheten er utført for å påvirke de to kortslutningselementer etter tur for kortvarig å bryte kortslutningen av den tilførende sekundærvikling for annenhver frembrakt puls i rekken av transiente amplityde-reduks joner .

4. Anordning som angitt i krav 2 eller 3,karakterisert vedat styreenheten (6) er anordnet for under den halvperiode som følger etter den tidligere nevnte halvperiode å åpne kortslutningselementet (15) , eller eventuelt kortslutningselementene (41, 42) i tilstrekkelig lang tid for å vende den remanens i transformatorens kjerne eller kjerner som foreligger ved slutten av den forutgående halvperiode.

5. Anordning som angitt i krav 2-4,karakterisert vedat kortslutningselementet omfatter en brytertransistor (15) som er koblet over sekundærviklingen i transformatoren (14) gjennom en helbølgelikeretter (16) .

6. Anordning som angitt i krav 2-5,karakterisert vedat senderenheten (T) omfatter en spenningsregulator (17) som er koblet over strøm-transf ormatoren (14) for å begrense fluksforandringen i transformatorens jernkjerne til en største verdi som er avhengig av det maksimale antall pulser i pulsrekken, når kortslutningselementet (15) åpnes.

7. Anordning som angitt i krav 1 - 8,karakterisert vedat senderenheten (T) er utstyrt med en strømregulator (27) som omfatter en styrbar belastning (28) som er tilsluttet lederen (4) på den side av impedanselementet (14) som vender bort fra veksel-strømskilden, samt organer (30, 31) anordnet for å avføle den strøm flyter gjennom lederen, og i avhengighet av en sammenligning mellom denne strømverdi og en referanseverdi styre nevnte belastning under vedkommende halvperiode på sådan måte at strømmen gjennom impedanselementet holdes over en forut bestemt minsteverdi.

8. Anordning som angitt i krav 1-7,karakterisert vedat senderenheten (T) omfatter nullgjennomgangsdetektorer (26) for henholdsvis vekselspenningsbølgen og vekselstrømsbølgen på nevnte leder (4), mens styreenheten (6) er anordnet for under styring fra disse nullgjennomgangsdetektorer å påvirke kortslutningselementet (15) til å frembringe den første amplitydereduksjon i nevnte rekke av transiente amplitydereduksjoner i en forut bestemt tidsavstand, som er avhengig av veksel-strømsbølgens nullgjennomgang, etter en nullgjennomgang av spenningsbølgen.

9. Anordning som angitt i krav 1 - 8,karakterisert vedat styreenheten (6) i senderenheten (T) er utført for valgfri innstilling av den innbyrdes tidsavstand mellom tidspunktene for utsendelse av pulser i nevnte rekke transiente amplitydereduksjoner.

10. Anordning som angitt i krav 1-9,karakterisert vedat mottagerenheten (R) omfatter en pulsoscillator (46) med vesentlig høyere frekvens enn repetisjonsfrekvensen for den pulsrekke som utsendes av senderenheten, en teller (48) styrt av detektororganene (43, 44, 45) og innrettet for å telle antall pulser som avgis fra pulsoscillatoren mellom to innbyrdes påfølgende detekterte pulser i begynnelsen av den utsendte pulsrekke fra senderenheten (T) , samt en frekvensdelerkrets (47) styrt av telleren og innrettet for å dele oscillatorens frekvens med nevnte pulstall opptalt av telleren, idet utgangspulsene fra frekvensdelerkretsen tilføres avkodingsorganene (8) for styring av deres bearbeiding av den detekterte pulsrekke.

11. Anordning som angitt i krav 10,karakterisert vedat detektororganene i mottagerenheten (R) omfatter en båndpasfilter (44) med et frekvensområde som kan forskyves i avhengighet av det pulstall som er talt opp av telleren (48).

12. Anordning som angitt i krav 1 -11,karakterisert vedat mottagerenheten (R) inneholder en senderanordning for utsendelse av informasjon på vekselstrømslinjen til senderenheten (T), idet senderanordningen omfatter en belastning (9) som kan tilsluttes nevnte leder (4) av vekselstrømslinjen (L) ved hjelp av en styrbar strømretter (10), samt styreorganer (11) anordnet for kortvarig å slutte strømretteren ved en forut bestemt kombinasjon av flere tidspunkter i innbyrdes forut fastlagt konstant innbyrdes tidsavstand under en og samme halvperiode av vekselspenningsbølgen på nevnte leder, således at det i løpet av denne halvperiode frembringes en rekke strømpulser på lederen i samsvar med et binærkodeord som inneholder nevnte informasjon, og senderenheten (T) omfatter organer for detektering av nevnte strømpulser samt avkodingsorganer (13) tilsluttet disse detektororganer for registrering av informasjonsinnholdet i den detekterte strømpulsrekke.

13. Anordning som angitt i krav 12,karakterisert vedat nevnte senderanordning (9, 10, 11) i mottagerenheten (R) er innrettet for å utsende informasjon til senderenheten (T) under påvirkning av mottatt informasjon fra senderenheten og i løpet av den halvperiode av vekselspenningsbølgen som følger umiddelbart etter den halvperiode hvorunder nevnte informasjon mottas fra senderen.

14. Anordning som angitt i krav 12 eller 13,karakterisert vedat nevnte detektororgan i senderenheten (3) omfatter en annen strømtransformator (50), hvis primærvikling i serie med en kondensator (51) er koblet til nevnte leder (4) parallelt over den første strømtransformators primærvikling, mens dens sekundærvikling er koblet til avkodingsorganet (13), mens senderenhetens styreenhet (6) er innrettet for å holde kortslutningselementet (15) åpent under den tid informasjon kan bli utsendt fra senderanordningen i.mottagerenheten (R).

15. Anordning som angitt i krav 12 eller 13,karakterisert vedat nevnte detektororganer i senderenheten (T) omfatter en annen strømtransfor-mator (53) med en primærvikling innkoblet i serie med nevnte leder (4) samt to identiske motsatt viklede seriekoblede sekundærviklinger, hvorav den ene er parallellkoblet med en kondensator (54) , hvis reaktans er meget høyere for vekselstrømslinjens frekvens enn for strømpulsenes frekvens, idet det signal som opptrer over de to seriekoblede sekundærviklinger tilføres avkodingsorganene (13).