DE1172159B

DE1172159B - Arrangement for the transmission of measured values from the high-voltage side to the low-voltage side with the help of light beams

Info

Publication number: DE1172159B
Application number: DES60522A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Siegfried John
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1958-10-31
Filing date: 1958-11-03
Publication date: 1964-06-11

Description

Anordnung zur Meßgrößenübertragung von der Hochspannungsseite auf die Niederspannungsseite mit Hilfe von Lichtstrahlen Zusatz zum Patent: 1 092 813 Das Hauptpatent hat eine Anordnung zur Meßgrößenübertragung von der Hochspannungsseite auf die Niederspannungsseite zum Gegenstand, wobei auf der Hochspannungsseite angeordnete Verschlüßler die jeweilige elektrische Meßgröße in Empfangseinrichtungen auf der Niederspannungsseite steuernde Lichtstrahlen umsetzen und der Verschlüßler entsprechend seiner durch die jeweilige Meßgröße auf der Hochspannungsseite veranlaßten Festeinstellung (Ausschlag) die zur Verfügung stehenden Lichtstrahlen in einem solchen Umfang als digitalen Code auf lichtempfindliche Elemente der Empfangseinrichtungen auf der Niederspannungsseite einwirken läßt, daß diese Elemente an sich für Analog-Digital-Wandler bekannte, digital gestaffelte Kippstufen entsprechend der Meßgröße einstellen, welche durch entsprechende Einschaltung an sich für Analog-Digital-Wandler bekannter digital gestufter Widerstände in den Stromkreis eines Meßgerätes eine der Meßgröße entsprechende Beeinflussung desselben veranlassen.Arrangement for the transmission of measured variables from the high-voltage side the low-voltage side with the help of light beams. Patent addition: 1 092 813 The main patent has an arrangement for the transmission of measured variables from the high-voltage side on the low-voltage side to the subject, being arranged on the high-voltage side Encoder the respective electrical measured variable in receiving devices on the Convert the low-voltage side controlling light beams and the encryptor accordingly its fixed setting caused by the respective measured variable on the high-voltage side (Rash) the available light rays to such an extent as digital code on light-sensitive elements of the receiving devices on the Low-voltage side allows these elements to work for analog-to-digital converters Set known, digitally staggered flip-flops according to the measured variable, which by switching on digitally known per se for analog-to-digital converters stepped resistances in the circuit of a measuring device one of the measured variable Cause influencing of the same.

Gemäß der Zusatzerfindung wird eine besonders zweckmäßige Ausbildung der Anordnung gemäß dem Hauptpatent vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Verschlüßler mit entsprechend der Meßgröße in digitaler Codierung einstellbaren Kippstufen ausgerüstet ist, welche die von der Hochspannungsseite auf die Niederspannungsseite zu übertragenden Li-htstrahlerl bestimmen. According to the additional invention, a particularly useful training proposed the arrangement according to the main patent, which is characterized in that that the encryptor can be set in digital coding according to the measured variable Is equipped flip-flops, which the from the high-voltage side to the low-voltage side Determine the light rays to be transmitted.

Es sind zwar digitale Verschlüßler bekannt, die mit Röhren, Transistoren usw arbeiten. Diese dienen aber nur als Impulszähler, beispielsweise zur Kurzzeitmessung, Drehzahlmessung oder Energieverbrauchsmessung. Demgegenüber wählt der hier verwendete Verschlüßler durch die Meßgrößen entsprechende Einstellung seiner Kippstufen diejenigen Lichtstrahlen aus, die von der Hochspannungsseite auf die Niederspannungsseite zu übertragen sind. There are digital encryptors known, those with tubes, transistors work etc. However, these only serve as pulse counters, for example for short-term measurement, Speed measurement or energy consumption measurement. In contrast, the one used here chooses Encoder by setting its flip-flops accordingly through the measured variables Rays of light from the high-voltage side to the low-voltage side are transferred.

Die Ausbildung gemäß der Zusatzerfindung bietet die Möglichkeit, bohne besondere, z. B. bei einem die zur Verfügung stehenden Lichtstrahlen in ihrer Gesamtheit steuernden Verschlüßler (z. B. Lochscheibe) zur Erzielung einer scharfen Trennung der Lichtstrahlen erforderliche Hilfsmittel eine einwandfreie Lichtstrahlenübertragung infolge Verwendung von Kipp§tuXen, von denen jede für sich auf den zugehörigen Lichtstrahl einwirkt, zu sichern. The training according to the additional invention offers the possibility bean special, z. B. in one of the available light beams in their Entire control encryptor (e.g. perforated disk) to achieve a sharp Separation of the light beams required aids for proper light beam transmission as a result of the use of Kipp§tuXen, each of which for itself on the associated light beam acts to secure.

Bei den zur Erläuterung der Erfindung gewählten Ausführungsbeispiel wird der Strom in einem Hochspannungsnetz gemessen. Hierzu wird der Strom beispielsweise mit dem Hallmodulator H ermittelt; die Meßgröße gelangt als dem gemessenen Strom pro- portionale Hallspannung über den Verstärker V auf die bei der Verschlüsselung mitwirkende Umsetzeinrichtung U. In dieser Umsetzeinrichtung wird die jeweils anstehende verstärkte Hallspannung auf bekannte Weise in eine entsprechende Impulssendung umgesetzt. So kann beispielsweise die Umsetzeinrichtung U eine inonostabile Kippstufe und einen Sägezahngenerator mit Verstärker zur Erzeugung eines dem Meßwert entsprechend längenmodulierten Impulses sowie einen eine kontinuierliche Impulsfolge erzeugenden HF-Generator enthalten. Durch den längenmodulierten Impuls wird seiner Länge entsprechend aus der kontinuierlichen Impulsfolge eine bestimmte Zahl von Impulsen ausgeblendet, welche auf die nachfolgenden, z. B. binär gestaffelten Kippstufen KS1, KS2, KSS, KS4 usw. gelangen und dort z. B als Dualzahl voriiibergehend gespeichert werden. In the embodiment chosen to explain the invention the current is measured in a high-voltage network. For this purpose, the electricity is used, for example determined with the Hall modulator H; the measured variable arrives as the measured current Per- proportional Hall voltage through the amplifier V to the encryption participating relocating device U. In this relocating device, the pending amplified Hall voltage converted into a corresponding pulse transmission in a known manner. For example, the conversion device U can have an inonostable multivibrator and a Sawtooth generator with amplifier for generating a length-modulated according to the measured value Pulse and a continuous pulse train generating HF generator included. Due to the length-modulated pulse, its length becomes the continuous one corresponding to its length Impulse sequence fades out a certain number of impulses, which on the following, z. B. binary staggered flip-flops KS1, KS2, KSS, KS4, etc. arrive and there z. B can be temporarily stored as a binary number.

Die Kippstufe KS1 ist an die von der Umsetzeinrichtung U kommende Impulsleitung l über den Kondensator C'ii und &ie Gleichrichter G11 ibzw. G12 aF gekoppelt. In der Kippstufe KS1 befindet sich zunächst der Transistor T12 im leitenden Zustand. Daher ist iii3er den Spannungsteiler R13/R16 in Verbidung mit dem Spannungsabfail am Widerstand R15 der Transistor T1.1 gesperrt. Zn diesem Schaltzustand ist auch der Gleichrichter -G1.2 gesperrt. Die Spannung des Punktes D1 ist durch den Spannungsteiler +, .R18, D1, G11, R11, S1, -festgelegt. Da der Spannungsabfall am Widerstand R12 durch den Kollektorstrom des Transistors T1.2 groß ist, ist die Spannung am Kollektor des Transistors T12 größer als die Spannung am Punkt D1, so daß also der Gleichrichter G12 gesperrt ist. The flip-flop KS1 is the one coming from the converting device U. Impulse line l through the capacitor C'ii and & ie rectifier G11 ibzw. G12 aF coupled. The transistor T12 is initially in the flip-flop KS1 conductive state. Therefore, the voltage divider R13 / R16 is connected to The transistor T1.1 is blocked after the voltage drop at the resistor R15. In this switching state the rectifier -G1.2 is also blocked. The voltage of point D1 is through the voltage divider +, .R18, D1, G11, R11, S1, defined. Since the Voltage drop across resistor R12 due to the collector current of transistor T1.2 is large, the voltage at the collector of transistor T12 is greater than the voltage at point D1, so that the rectifier G12 is blocked.

Der erste über die Impulsleitung7 ankommende Impuls wird über Gel,, R14, R17 für den Transistor Tal., so wirksam, daß der Transistor T12 gesperrt wird. Die Kippstufe KSJ wird in die entgegengesetzte Lage gebracht, so daß sich nunmehr der Transistor T11 im leitenden Zustand befindet. Das vorher im leitenden Zustand des Transistors T1., über seine (in der Figur) rechte Wicklung erregte Relais wird, sobald der Transistor T11 leitend geworden ist, über seine (in der Figur) linke Wicklung erregt, so daß sein Anker die mit s1 bezeichnete Kontaktfeder nach links umlegt. The first pulse arriving via the pulse line7 is transmitted via gel ,, R14, R17 for the transistor Tal., So effective that the transistor T12 is blocked. The flip-flop KSJ is brought into the opposite position, so that now the transistor T11 is in the conductive state. That before in the conductive state of transistor T1., via its right winding (in the figure) energized relay is, as soon as the transistor T11 has become conductive, via its left (in the figure) Winding excited, so that its armature, the contact spring marked s1 to the left kills.

Damit ist die Einschaltung des Relais Bl zur Freigabe des von der Lichtquelle L1 ausgehenden Lichtstrahles zwecks Obermittlung des Wertes 1 (= 20) vorbereitet.Thus, the switching on of the relay Bl to release the of the Light source L1 outgoing light beam for the purpose of conveying the value 1 (= 20) prepared.

Der zweite Impuls bringt in der Kippstufe KS1 wieder den Transistor T1.2 in den leitenden Zustand und sperrt den Transistor Tll, so daß in der wie die Kippstufe KS1 ausgerüsteten folgenden Kippstufe KS, der zuerst geöffnete Transistor T2.2 gesperrt und der Transistor T21 geöffnet wird. In der Kippstufe KS1 kehrt durch Erregung der (in der Figur) rechten Wicklung des Relais S1 infolge der Öffnung des Transistors T12 der Anker in die rechte Lage zurück. Die Vorbereitung für das Relais B1 wird wieder aufgehoben. In der KippstufeKS" wird dagegen beim Öffnen des Transistors T21 die (in der Figur) linke Wicklung des Relais, erregt. Demzufolge legt der Anker seine Kontaktfeder s2 nach links um. Damit ist die Einschaltung des Relais B2 zur Freigabe des von der Lichtquelle L., ausgehenden Lichtstrahles zwecks Obermittlung des Wertes 2 (= 21) vorbereitet. The second pulse brings the transistor back into flip-flop KS1 T1.2 in the conductive state and blocks the transistor Tll, so that in the like Flip-flop KS1 equipped following flip-flop KS, the transistor opened first T2.2 is blocked and transistor T21 is opened. In the flip-flop KS1 returns Excitation of the (in the figure) right winding of the relay S1 as a result of the opening of the Transistor T12 the armature back to the right position. Preparing for the relay B1 is canceled again. In the flip-flop KS "on the other hand, when the transistor opens T21 the left winding of the relay (in the figure), energized. As a result, the anchor lays its contact spring s2 to the left. This means that the relay B2 is switched on Release of the light beam emanating from the light source L. for the purpose of transmission the value 2 (= 21) prepared.

Nach dem dritten Impuls ist wieder die (in der Figur) linke Wicklung des Relais erregt, wobei die Erregung der linken Wicklung des Relais S2 bestehenbleibt. Durch die nach links umgelegten Kontaktfedern, und s2 ist die Einschaltung der RelaisB, und B2 zur Freigabe der von den Lichtquellen L1 und L2 ausgehenden Lichtstrahlen zwecks tlbermittlung des Wertes 3 (= 20+21) vorbereitet. After the third pulse, the left winding (in the figure) is again of the relay energized, with the energization of the left winding of relay S2 remaining. The contact springs, and s2, which are turned to the left, switch on the relay B, and B2 for releasing the light beams emanating from the light sources L1 and L2 prepared for the purpose of transmitting the value 3 (= 20 + 21).

Durch die weiteren Impulse werden die folgenden Kippstufen KS3, KS4 usw. so beeinflußt, daß in jeweils anderer Kombination auch die Einschaltung der weiteren Relais B3, B4 usw. zur Übermittlung weiterer Werte vorbereitet wird. The following flip-flops KS3, KS4 etc. influenced in such a way that in each case the inclusion of the further relays B3, B4 etc. are prepared for the transmission of further values.

Nach Abgabe der zur Übermittlung der Meßgröße dienenden Impulszahl erfolgt von der Umsetzeinrichtung U her über die Ader E eine Erregung der durch die Impulssendung vorbereitend eingeschalteten B-Relais. Danach werden die eingestellten Kippstufen von der Umsetzeinrichtung U her über die Ader A ausgelöst, so daß auch die Relais mit ihren Blenden wieder in die Ruhelage zurückkehren. After submitting the number of pulses used to transmit the measured variable takes place from the conversion device U through the wire E an excitation of by B-relay switched on in preparation for the pulse transmission. Then the set Flip-flops triggered by the conversion device U via the wire A, so that too the relays return to the rest position with their diaphragms.

Die Meßgrößenübeniittlung wiederholt sich periodisch.The determination of the measured variables is repeated periodically.

Sind beispielsweise die Relais B und Bs erregt, so haben ihre Anker eine solche Blendenverstellung vorgenommen, daß der Lichtstrahl der Lichtquelle L1 und derjenige der Lichtquelle L3 von der Hochspannungsseite zur Niederspannungsseite gelangt und dort von den Fotodioden F1, F2, F3, F4 usw. die Fotodioden F1 und F.3 belichtet. Bei einer anderen Kombination von erregten B-Relais entsprechend einer anderen Meßgröße kommt eine jeweils andere Lichtstrahlübertragung zustande, durch die dementsprechend eine andere Kombination von belichteten Fotodioden F1 bis F4 vorhanden ist. Je nach der Kombination der belichteten Fotodioden wird von den mit Transistoren T und T' arbeitenden, durch die Fotodioden F, bis F4 steuerbaren, binär gestaffelten Kippstufen KS1,, Kr,', Kr,', KS4, usw. eine bestimmte Kombination in eine solche Schaltstellung gebracht, daß über ihre zugehörigen Schalttransistoren T1, T2, T4, T8 usw. eine der Meßgröße entsprechende Kombination von binär gestuften Widerständen Wil, Wi2, Wi4, Wi8 usw. in den Stromkreis des Meßinstrumentes M eingeschaltet wird, dessen Ausschlag somit der hoehspannungsseitig ermittelten Meßgröße entspricht. Es ist ohne weiteres erkennbar, daß z. B. je nach der wirksamen Kombination der genannten Widerstände die Werte 1 (=20), 2 (=21), 3 (=20+21), 4 (=22), 5 (=20+22) usw. angezeigt werden. For example, if relays B and Bs are energized, their armatures have such a diaphragm adjustment made that the light beam of the light source L1 and that of the light source L3 from the high-voltage side to the low-voltage side arrives and there from the photodiodes F1, F2, F3, F4, etc. the Photo diodes F1 and F.3 exposed. With another combination of energized B relays corresponding to one Another measured variable results in a different light beam transmission which accordingly has a different combination of exposed photodiodes F1 to F4 is available. Depending on the combination of the exposed photodiodes, the with Transistors T and T 'working, controllable by the photodiodes F to F4, binary staggered flip-flops KS1 ,, Kr, ', Kr,', KS4, etc. a certain combination in brought such a switch position that via their associated switching transistors T1, T2, T4, T8, etc. a combination of binary steps corresponding to the measured variable Resistors Wil, Wi2, Wi4, Wi8 etc. in the circuit of the measuring instrument M switched on whose deflection thus corresponds to the measured variable determined on the high voltage side. It is readily apparent that, for. B. depending on the effective combination of mentioned resistances the values 1 (= 20), 2 (= 21), 3 (= 20 + 21), 4 (= 22), 5 (= 20 + 22) etc. are displayed.

Es sei noch erwähnt, daß z. B. durch Betätigung des Zeitgliedes Z eine periodische Nullstellung der Kippstufen KS1,, KS2', Kr,', KS4, usw. erfolgt. It should also be mentioned that, for. B. by actuating the timer Z a periodic zero setting of the flip-flops KS1 ,, KS2 ', Kr,', KS4, etc. takes place.

Anstatt die Lichtstrahlen für die Fotodioden F durch Blendensteuerung mittels der B-Relais wirksam zu machen, kann auch ein unmittelbares Einschalten der Lichtquellen L in Abhängigkeit von den Kippstufen KS bis KS4 erfolgen. Instead of the light beams for the photodiodes F through aperture control To make it effective by means of the B relay, an immediate switch-on can also be used of the light sources L take place as a function of the flip-flops KS to KS4.

In gleicher Weise kann auch eine andere digitale Codierung, z. B. eine tetradische Codierung, bei entsprechendem Einsatz tetradisch gestaffelter Kippstufen erfolgen. In the same way, another digital coding, e.g. B. a tetradic coding, with appropriate use of tetradically staggered flip-flops take place.

Durch geeignete Einrichtungen kann der Zeiger des Meßgerätes M bis zur periodischen Wiederholung der Lichtstrahlenübertragung in seiner Ausschlagsstellung gehalten werden. By suitable devices, the pointer of the measuring device M to for the periodic repetition of the light beam transmission in its deflection position being held.

Claims

Claims: 1. Arrangement for the transmission of measured variables from the high-voltage side on the low-voltage side, with encoders arranged on the high-voltage side the respective electrical measured variable in receiving devices on the low-voltage side implement controlling light beams and the encryptor according to his the respective measured variable on the high-voltage side caused fixed setting (deflection) the available light rays to such an extent as digital Code on light-sensitive elements of the receiving devices on the low-voltage side can act that these elements known per se for analog-to-digital converters, Set digitally staggered flip-flops according to the measured variable, which by corresponding activation per se for analog-to-digital converters known digitally stepped resistances in the circuit of a measuring device one of the measured variable Cause influencing of the same, according to patent 1 092 813, d a by c h marked, that the encryptor can be set in digital coding according to the measured variable Flip-flops (KS1 to KS4) is equipped, which the high-voltage side on determine the light beams to be transmitted on the low voltage side.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the tilting stages (KS1 to KS4) of the encryptor the measured variable occurring as a voltage value according to their Implementation in a convert a proportional number of pulses into a binary code.

Publications considered: "Electronics", July 1958, No. 7, pp. 203 to 207.