DE2109036C3 - Informationserfassungsanordnung zum Erfassen der Daten von mehreren Informationsquellen - Google Patents

Description

3 4

sprechende Resonanzfrequenzen innerhalb dts Fre- elektrischen Fernanzeige von Nachrichten, Meßwerten quenzbereichs der Signalspannung abgestimmt sind, u. dgl. (vgl. deuische Patentschrift 890 470) bei jedem und andererseits eine Reflexionswellenspannung von Kontakt eines Meßwertgebers jeweils ein Filter vorder Abschlußschaltung nur in den zweiten Ring- gesehen, durch das alle Frequenzen, die sich von der modulator der aus der Signalspannung und der Re- 5 diesem Meßwertgeber zugeordneten Frequenz unter-Ikxionswellenspannung eine von der Phasendifferenz scheiden, am Meßwertgeber in einer Umgehungsdieser beiden Spannungen abhängige Ausgangsspan- schleife vorbeigeführt werden. Ferner ist ein weiteres nung erzeugt, und mit einem Gatter, das die phasen- Filter vorgesehen, das die der Informationsquelle zuairterenzabhangige Ausgangsspannung vom ersten geordnete Frequenz dem Schalter des Meßwertgebers Rmgmodulator bei Empfang der Ausgangsspannung io zuführt, wenn dieser geschlossen ist. Diese beiden bei des zweiten Ringmodulators durchläßt; wobei jede jedem Meßwertgeber vorgesehenen Filter liegen, ent-Abtasteinheit die Reilexionswellenspannung verarbei- sprechend der Reihenschaltung aller Meßwertgeber, u-t. die von einer zugeordneten Fühleinheit bei Ein- in Reihe zu den entsprechenden Filtern der anderen :,neisung der Signalspannung über die Nachrichten- Meßwertgeber auf der Leitung. Die Abschlußeinrichieitung und Versorgungsleitungen reflektiert wird, wo- 15 tung enthält Empfänger, von denen jeder jeweils eine hei die Fühleinheit auf die einem speziellen Ver- bestimmte, jeweils einem der Meßwertgeber zugeordbraucher zugeordnete Frequenz abgestimmt ist und nete Frequenz empfängt, um so das öffnen und in Reihe mit Kontakten liegt, die geöffnet oder ge- Schließen der Schalter der Meßwertgeber zu erfassen, schlössen werden bei jedem vorbestimmten Integra- Auf der Senderseite werden fünf verschiedene Freuonswert eines integrierenden Leistungsmessers, der 20 quenzen der Leitung zugeführt. ;m das Ende der Versorgungsleitungen zum Ver- Bei dieser bekannten Einrichtung ist bezweckt, die braucher angeschlossen ist; und durch einen zentralen Aufstellung besonderer Generatoren in den Unter-Rechner zur Umrechnung der von jeder Abtasteinheit werken zu vermeiden.

erhaltenen Verbraucherinformation in eine Leistungs- Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher

angabe und zur Summation dieser Leistungsangaben. 25 erläutert. Es zeigt

Die erfindungsgemäße Informationserfassungsan- F i g. 1 den grundlegenden Erfindungsgedanken,

Ordnung zeichnet sich insbesondere durch hohe Linea- F i g. 2 ein Schaltbild zur Erläuterung einer Infor-

rität des Wobbelsignalgenerators aus. mationserfassungsanordnung,

Es ist zwar eine Anordnung zur Meßwertübertra- F i g. 3 die Abhängigkeit der Ausgangssignalfre-

gung mittels Hochfrequenz über eine Kraftleitung 30 quenz eines Wobbeigenerators von der Zeit,

oder irgendwelche anderen Leitungen bekanntgewor- F i g. 4 das Blockschaltbild eines Ausführungs-

den (vgl. deutsche Patentschrift 606 610), wobei beispiels der erfindungsgemäßen Informationserfas-

diese Anordnung int wesentlichen einen Hochfrequenz- sungsanordnung,

sender und einen Hochfrequenzempfänger enthält, der F i g. 5 das Blockschaltbild eines Wobbeigenerators

das über eine Leitung übertragene Ausgangssignal des 35 und einer Abtasteinheit gemäß der Erfindung und

Hochfrequenzsenders empfängt. Vorgesehen ist außer- F i g. 6 das Schaltbild eines Empfängerkreises,

dem ein Schalter, dereinem Wattmeter zugeordnet ist, Zunächst soll das Prinzip der erfindungsgemäßen

wobei durch die Anordnung das Schließen und Öffnen Informationserfassungsanordnung an Hand von

des Schalters erfaßt wird. F i g. 1 erklärt werden. F i g. 1 zeigt Informations-

Diese Anordnung enthält aber keinen als Wobbel- 40 erfassungsanschlüsse 1 und 1', Übertragungsleitungenerator ausgebildeten Hochfrequenzsender, außer- gen 2 und 2', Induktivitäten L₁, L₂, L₃..., Kapazidem nicht die erfindungsgemäß verwendeten Mittel mit täten C₁, C₂, C₃ ... sowie Schalter S₁, S₂, S₃, die entderen Funktionen, also keine entsprechenden Hybrid- sprechend den Daten der verschiedenen Informations-Schaltungen, Amplitudenbegrenzer, Ringmodulator, quellen zu schließen sind. Serienresonanzkreise, die Gatter usw. Die Verringerung des Einflusses von 45 L₁ und C₁, L₂ und C₂, L₃ und C₃ usw. umfassen, haben Rauschen und Pegelschwankungen wird bei dieser be- verschiedene Resonanzfrequenzen entsprechend der kannten Anordnung ebenfalls nicht bezweckt. Identifizierung der verschiedenen Informationsquellen.

Bekannt ist auch eine Anordnung zur gleichzeitigen Unter der Annahme, daß die an den Anschlüssen 1 Übertragung mehrerer Meßwerte (vgl. deutsche Patent- und 1' festgestellte Impedanz dieser Schaltung Z beschrift 811 807). Es sind dort mehrere Sender mit ver- 50 trägt, wird Z Null bei der Resonanzfrequenz eines schiedenen Frequenzen und mehrere Empfänger vor- Serienresonanzkreises, wenn dessen Schalter geschlosgesehen. Am anderen Ende der Übertragungsleitung sen wird. Auf diese Weise können Daten der versind eine Gabel und mehrere Filter in Schleifen vor- schiedenen Informationsquellen erfaßt werden, indem handen. Kontakte unterbrechen gegebenenfalls diese die Änderung der Impedanz Z in Abhängigkeit von Schleifen. Diese Anordnung dient zum Erfassen des 55 der Frequenz überprüft wird.

öffnens und Schließens bzw. Anschließens und Ab- Eine der einfachsten Möglichkeiten zur Durchfühtrennens der Kontakte. In den Schleifen sind neben den rung einer derartigen Überprüfung ist in F i g. 2 Filtern teilweise zwar noch Modulatoren, aber offenbar abgebildet, wobei zusätzlich ein Wobbelgenerator 3 keine besonderen Resonanzkreise vorgesehen, deren zu sehen ist. Falls der Ausgangssignalpegel des Wobbelöffnen und Schließen zum Erfassen der Daten von 60 generators 3 konstant ist, während die Spannung oder Informationsquellen dienen könnten. Diese bekannte der Strom durch die Anschlüsse 1 und 1' überprüft Anordnung erfaßt also lediglich das öffnen unu wird, wobei die Frequenz gewobbelt wird, zeigt ein Schließen von Informationsquellen zugeordneten Kon- Minimum oder Maximum eine Serienresonanzfrequenz takten, wobei dort angestrebt wird, vor allem am Ort an, durch die die geschlossenen Kontakte des Inforder Informationsquellen alle Einrichtungen zu ver- 65 mationsschalters ermittelt werden können. Eine dermeiden, die eine besondere Stromversorgung notwen- artige Informationserfassungsanordnung ist bereits dig machen. bekannt, so daß nicht näher darauf eingegangen wer-

Schließlich ist in einer bekannten Einrichtung zur den soll. Auf jeden Fall wird bei einer derartigen An-

Ordnung Information durch die Änderung in der Amplitude der Spannunganden Erfassungsanschlüssen oder des Stroms durch die Erfassungsanschliisse erfaßt, so daß das Prinzip das gleiche ist wie bei der Erfassung einer amplitudenmodulierten Welle. Wenn also ein konstantes oder impulsartiges Rauschen in einer Übertragungsleitung auftritt, kann eine fehlerhafte Informationserfassung die Folge sein. Wenn ferner der Ausgangssignalpegel des Wobbeigenerators einer Schwankung über den Schwellenwertpegel des Amplitudendetektors unter dem Einfluß der Quellenspannung, der Umgebungstemperatur oder einer anderen äußeren Bedingung ausgesetzt wird, kann ähnlich eine fehlerhafte Erfassung stattfinden.

Bei einer derartigen Erfassungsanordnung wird die Frequenz des Ausgangssignals des Wobbeigenerators normalerweise in Sägezahnform über der Zeit geändert, wie Fig. 3 zu erkennen gibt. Wenn die Zeitabhängigkeit der Frequenz nicht vollständig linear ist, sollte das erfaßte Ergebnis korrigiert werden. Auf diesen Aspekt des Auf baus und der Herstellung eines Wobbelgenerators sollte ein besonderes Augenmerk gerichtet werden.

F i g. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Informationserfassungsanordnung für allgemeine integrierende Leistungsmesser, wobei ein ^2S Rechnern an eine Zentralstation 12 mit einer Vermittlung, Pufferspeichern usw. über on-line-(Rechnerabhängig)- oder off-line-(Rechnerunabhängig) - Verbindung gekoppelt ist. Ein Leitungsbündler 13 ist mit der Zentralstation 12 über eine Nachrichtenleitung 14 ³" und mit mehreren Abtasteinheiten 15 über eine weitere Nachnchtenleitung 16 verbunden. Jede Abtasteinheit 15 ist für jeweils einen Transformator vorgesehen und elektromagnetisch oder elektrostatisch mit einer Niederspannungs-Verteilungsleitung 17 gekoppelt, die sich an Stellen derNiederspannungs-VerteilungsIeitung befinden. Von der Niederspannungs-Verteilungsleitung 17 gehen Versorgungsleitungen 19 zu den einzelnen Verbrauchern für die Zufuhr elektrischer Leistung zu einer Last 20 aus. Ein integrierender Leistungsmesser

21 mißt die verbrauchte elektrische Leistung und schließt Kontakte 23 bei jeder vorgeschriebenen Drehung einer Drehscheibe (nicht gezeigt) des Leistungsmessers, z. B. bei Verbrauch von jeweils 1 kWh, um eine Fühleinheit 22 an die Versorgungsleitung 19 parallel zur Last 20 anzuschließen. Diese Fühleinheit

22 hat einen Serienresonanzkreis mit einer Induktivität und einer Kapazität, die auf eine jedem Verbraucher gesondert zugeordnete Frequenz abgestimmt ist. Eine Sperrspule 24 dient zur Verringerung der Impedanz-Schwankung der elektrischen Einrichtungen; ferner sind ein Transformator 25 und Hochspannungsübertragungsleitungen 26 vorhanden.

F i g. 5 zeigt eine Abtastschaltung, wie sie in der Abtasteinheit vorhanden ist, und einen Wobbelgenerator, der sich im Leitungsbündler 13 oder der Zentralstation befindet. In F i g. 5 sind zu sehen ein Informationserfassungsanschluß 151, eine Nachrichtenleitung 152 zum Transformator 18, eine A- Hybridschaltung 153 zur Abtrennung reflektierter Wellen von der Nachrichtenleitung 152, eine B-Hybridschaltung 154 zur Unterdrückung der Einkopplung von Rauschen aus der Nachnchtenleitung 152 in den Modulator, ein Amplitudenbegrenzer 155, ein erster Ringmodulator 156 für die Meßschaltung, eine AbschluBschaltung 157, eine C-Hybridschaltung 158 für einen Vergleichen eine D-Hybridschaltung 159, ein zweiter Ringmodulator 160 für den Vergleichen ein Abtastgatter 161, ein Erfassungsausgangsanschluß 162, ein Ausgang 163 der Meßschaltung, ein Ausgang 164 des Vergleichers und ein Wobbelgenerator 165 in der Zentralstation 12.

Die Abschlußschaltung 157 (F i g. 6) besteht aus einer Parallelschaltung von mehreren Serienresonanzkreisen, deren Eigenfrequenz gleich den vorbestimmten Abtaslwerten der Frequenz ist.

Für die Schaltung von F i g. 5 ist es bekannt, daß nur die reflektierten Wellen am Informationserfassungsanschluß 151 an der Erfassungskreisseite der A-Hybridschaltung 153 auftreten können. Zur Verteilungsleitung 17 sind nur einige Fühleinheiten 22 parallel geschaltet, so daß die Impedanz im wesentlichen von einer reinen Reaktanz, JX, gebildet wird. Mit V_s für die Spannung des Wobbeigenerators, V_x für die Refiexionswellenspannung und R für den Wellenwiderstand der Spannungsquellenseite ergibt sich folgende Gleichung:

R+jX

wobei die Signalspannung V_e und die Refiexionswellenspannung V, entgegengesetztes Vorzeichen haben.

I V_r I = const.,

ArgV_r =

-2 tan

V₁,1 = const.,
X

Die Amplitude der reflektierten Welle ist nämlich immer konstant, und zwar unabhängig von der Abschlußimpedanz, und nur die Phase ändert sich entsprechend der Änderung der Reaktanz yX Diese Phase wird Null für die Serienresonanzfrequenz und variiert von —π bis +π. Auf diese Weise wird die Information (Daten) bezüglich des Schaltens einer Fühlcinhcit (Informationsquelle) in die Phase der reflektierten Welle aufgenommen. Wenn das reflektierte Signal durch den Amplitudenbegrenzer 155 läuft, können durch Rauschen, Pegelschwankungen od. dgl. hervorgerufene Einflüsse eliminiert werden. Das ist dasselbe wie bei den Demodulationsprinzipien und Rauschabstand-Erhöhungscharakteristiken von frequenzmodulierten Wellen.

Wenn eine derartige reflektierte Welle mit dem Ursprungssignal im ersten Ringmoduiator 156 gemischt wird, wird das Ausgangssignal

A · cos Θ,

wobei θ die Phasendifferenz zwischen der ursprünglichen und der reflektierten Welle ist. Der Ringmoduiator 156 gibt nämlich am Erfassungsausgang 163 einen positiven Impuls ab, wenn die ursprüngliche und die reflektierte Welle in Phase sind, und einen negativen Impuls, wenn sie in Gegenphase sind.

Da dies eine Art synchroner Erfassung ist, tritt kein Gleichspannungsimpuls am Ausgang auf, selbst wenn ein in die Schaltung eingekoppeltes Rauschen nicht vollständig durch den Amplitudenbegrenzer unterdrückt werden kann, außer wenn das Rauschen vollständig in Phase mit der ursprünglichen Signalspannung vom Wobbelgenerator 165 ist und auch dessen Frequenz aufweist.

Die B-Hybridschaltung 154 verhindert, daß Rau-

3633

sehen von der Nachrichtenleitung 152 eingekoppelt wird und daß die Refiexionswellenspannung V, zum Ringmodulator 156 über einen anderen Weg als durch die Pfeile in F i g. 5 angedeutet gelangt. Wenn auch ein Rauschsignal durch die A- und B-Hybridschaltung 153 bzw. 154 läuft und den Ringmodulator 156 mit der ursprünglichen Welle erreicht, tritt ein Gleich- «pannungsimpuls am Ausgang auf.

Es soll jetzt der Vergleicher beschrieben werden. Der Wobbelgenerator 165 gibt eine Signalspannung an die Meßschaltung ab, die dann das Ergebnis an das Abtastgatter 161 leitet. Zum gleichen Zeitpunkt wird das Ausgangssignal des Wobbeigenerators 165 auch über die D- und C-Hybridschaltungen 159 bzw. 158 in die Abschlußschaltung 157 eingespeist, und die

reflektierte Welle läuft durch die C-Hybridschaltung 158 und gelangt in den Ringmodulator 160.

Da die Abschlußschaltung 157 eine reine Reaktanzschaltung ist, erzeugt der Ringmodulator 160 einen positiven Impuls am Abtastpunkt, wie er dem für die Meßschaltung beschriebenen Fall ähnlich ist.

Das Abtastgatter 161 öffnet sich nach Empfang dieses positiven Impulses und ermöglicht, daß die abgetastete Information von der Meßschaltung zum

ίο Erfassungsausgang 162 gelangt, der mit dem Leitungsbündler 13 über die Nachrichtenleitung 16 verbunden ist. Dann zählt die Zentralstation 12 das Ausgangssignal und integriert den Leistungsverbrauch der jeweiligen Verbraucher. Schließlich berechnet der Rechnerll (vgl. F i g. 4) die Leistungsrate.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

309 648/398

Claims (1)

1. mation in eine Leistungsangabe und zur Summa-

   Patentanspruch: - ^{tion dieser} Leistungsangaben.

   Informationserfassungsanordnung zum Erfassen 5

   der Daten von mehreren Informationsquellen, die
   an einer Leitung liegen, durch öffnen und Schließen

   aller Resonanzkreise, die die jeweiligen Informa- Die Erfindung betrifft eine Informationserfassungstionsquellen charakterisieren, gekennzeich- anordnung zum Erfassen der Daten von mehreren net durch eine Zentrale (12) mit einem Wob- ic Informationsquellen, die an einer Leitung liegen, belgenerator (165) zur wiederholten Aussendung durch Öffnen und Schließen aller Resonanzkreise, die einer Signalspannung (V_s), deren Frequenz in die jeweiligen Informationsquellen charakterisieren,
   einem vorbestimmten Zeitintervall linear mit der Zur elektrischen Fernablesung der Anzeigewerte Zeit variiert; durch mehrere Abtasteinheiten (15), eines integrierenden Leistungs-, Wasser- oder Gasderen jede mit der Zentrale (12) über eine Nach- 15 Verbrauchsmessers oder eines Fernsprechgebührenrichtenleitung (14), einen Leitungsbündler (13) Zählers, in dem eine physikalische Größe gemessen, und eine weitere Nachrichtenleitung (16) verbunden integriert, in eine mechanische Drehbewegung umgeist. wobei jede Abtasteinheit (15) aufweist: eine setzt und als Anzeigegröße mit mindestens zwei Ziffern Meßschaltung mit einer ersten Hybrid-Schaltung angezeigt wird, gibt es verschiedene Anordnungen. (154), die die Signalspannung (F₅) einerseits in 20 Eine dieser Anordnungen bewirkt die Erzeugung eines eine zweite Hybrid-Schaltung (153) und anderer- elektrischen Impulses für jede Drehung einer Scheibe, seits in einen ersten Ringmodulator (156) ein- die proportional zur physikalischen Meßgröße rotiert, speist, wobei die zweite Hybrid-Schaltung (153) und die Integration derartiger Impulse in einem einspeist einerseits die Signalspannung (F₅) in eine Empfänger, der sich in einer Zentralstation befindet, weitere Nachrichtenleitung (152) und andererseits 25 um die physikalische Größe anzuzeigen,
   eine Reflexionswellenspannung [VV) von der weite- Bei einer anderen Anordnung wird der integrierte ren Nachrichtenleitung (152) nur in einen Ampli- Wert einer physikalischen Größe in einem Register tudenbegrenzer (155), und wobei der erste Ring- gespeichert, das bei jedem Verbraucher vorhanden ist, modulator durch Mischen der Signalspannung iV_s) und automatisch der integrierte Wert nach Aufforde- und der Reflexionswellenspannung (F_r) eine von 30 rung durch die Empfängerseite, gesendet, damit er von der Phasendifferenz zwischen diesen beiden Span- der Empfängerseite empfangen wird,
   nungen abhängige Ausgangsspannung (V_rp) er- Derartige Anordnungen benötigen jedoch eine zeugt; und einen Vergleicher mit einer dritten aktive Einrichtung, wie einen Generator, einen Codie-Hybrid-Schaltung (159), die die Signalspannung rer und ein Register, womit jeder Verbraucher ausgeeinerseits in eine vierte Hybrid-Schaltung (158) 35 rüstet werden muß, was zu hohen Kosten führt und und andererseits in einen zweiten Ringmodulator auch Wartungspersonal dafür erfordert.
   (160) einspeist, wobei die vierte Hybrid-Schaltung Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Informa-(158) einspeist einerseits die Signalspannung (V₃') tionserfassungsanordnung anzugeben, die verhältnisin eine Abschlußschaltung (157), die eine Parallel- mäßig unempfindlich gegen äußeres Rauschen und schaltung von mehreren Resonanzkreisen darstellt, 40 Pegelschwankungen od. dgl. ist.
   die auf entsprechende Resonanzfrequenzen inner- Eine Informationserfassungsanordnung der eingangs halb des Frequenzbereichs der Signalspannung genannten Art ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet abgestimmt sind, und andererseits eine Reflexions- durch eine Zentrale mit einem Wobbelgenerator zur wellenspannung (F/) von der Abschlußschaltung wiederholten Aussendung einer Signalspannung, deren (157) nur in den zweiten Ringmodulator (160), 45 Frequenz in einem vorbestimmten Zeitintervall linear der aus der Signalspannung (F₈') und der Re- mit der Zeit variiert; durch mehrere Abtasteinheiten, flexionswellenspannung (K/) eine von der Phasen- deren jede mit der Zentrale über eine Nachrichtendifferenz dieser beiden Spannungen abhängige leitung, einen Leitungsbündler und eine weitere Nach-Ausgangsspannung (V'_rp) erzeugt, und mit einem richtenleitung verbunden ist, wobei jede Abtasteinheit Gatter (161), das die phasendifferenzabhängige 50 aufweist: eine Meßschaltung mit einer ersten Hybrid-Ausgangsspannung (F_rP) vom ersten Ringmodula- Schaltung, die die Signalspannung einerseits in eine tor (156) bei Empfang der Ausgangsspannung zweite Hybrid-Schaltung und andererseits in einen (F;_p) des zweiten Ringmodulators (160) durch- ersten Ringmodulator einspeist, wobei die zweite läßt; wobei jede Abtasteinheit (15) die Reflexions- Hybrid-Schaltung einspeist einerseits die Signalspanwellenspannung (F_r) verarbeitet, die von einer 55 nung in eine weitere Nachrichtenleitung und andererzugeordneten Fühleinheit (22) bei Einspeisung der seits eine Reflexionswellenspannung von der weiteren Signalspannung (F₈) über die Nachrichtenleitung Nachrichtenleitung nur in einen Amplitudenbegrenzer, (152) und Versorgungsleitungen (19) reflektiert und wobei der erste Ringmodulator durch Mischen wird, wobei die Fühleinheit (22) auf die einem der Signalspannung und der Reflexionswellenspannung speziellen Verbraucher zugeordnete Frequenz ab- 60 eine von der Phasendifferenz zwischen diesen beiden gestimmt ist und in Reihe mit Kontakten (23) Spannungen abhängige Ausgangsspannung erzeugt: liegt, die geöffnet oder geschlossen werden bei und einen Vergleicher mit einer dritten Hybrid-Schaljedem vorbestimmten Integrationswert eines inte- tung, die die Signalspannung einerseits in eine vierte grierenden Leistungsmessers (21), der an das Ende Hybrid-Schaltung und andererseits in einen zweiten der Versorgungsleitungen (19) zum Verbraucher 65 Ringmodulator einspeist, wobei die vierte Hybridangeschlossen ist; und durch einen zentralen Schaltung einspeist einerseits die Signalspannung ir Rechner (11) zur .Umrechnung der von jeder eine Abschlußschaltung, die eine Parallelschaltung vor Abtasteinheit (15) erhaltenen Verbraucherinfor- mehreren Resonanzkreisen darstellt, die auf ent-