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Pilotempfänger mit selbsttätiger Eigenfunktionsüberwachung für Nachrichtenübertragungssysteme
Die Erfindung betrifft einen Pilotempfänger mit selbsttätiger Eigenfunktionsüberwachung
für Nachrichtenübertragungssysteme, bei dem für eine als überwachungsschwingung
dienende zusätzliche Hilfsschwingung eine alle zu überwachenden Baugruppen des Pilotempfängers
einschließende Rückkopplungsschleife vorgesehen ist, deren Rückkopplungsbedingungen
bei einem Verstärkungsabfall des Pilotempfängers nicht mehr erfüllt sind.
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Bei einem mehrstufigen Pilotempfänger für Regelzwecke ist eine Eigenfunktionsüberwachung
unumgänglich, denn ein unkontrolliertes Abwandern der Verstärkung des Empfängers
würde eine entgegengesetz gleich große Falschregelung des auf dem geregelten übertragungsweg
übertragenen Kanalbündels zur Folge haben.
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Im allgemeinen genügt es, wenn bei einem Verstärkungsabfall des Pilotempfängers
von wenigen Prozent vom Sollwert ein Signal gegeben wird, das sowohl einen Alarm
auslöst als auch den im Zuge der übertragungsleitung liegenden, vom Pilotempfänger
gesteuerten Regler stillsetzt.
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Derartige Pilotempfänger mit Eigenfunktionsüberwachung mit Hilfe einer
durch Rückkopplung des gesamten Pilotempfängers gewonnenen überwachungsschwingung,
die in gleicher Weise wie die Pilotfrequenz und gleichzeitig im Pilotempfänger verstärkt
wird, sind bekannt. Die Rückkopplung ist dabei geringfügig über den Schwingungseinsatz
eingestellt. Beim Nachlassen der Verstärkung in e-Inem der überwachten Verstärker
des Pilotempfängers ist die Rückkopplungsbedingung nicht mehr erfüllt,
so
daß die überwachungsschwingupg abreißt. Dadurch wird sowohl ein Alarm ausgelöst
als auch die Ab-
schaltung der Regeleinrichtung bewirkt.
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In diesen vorstehend erläuterten Pilotempfängern ist jedoch eine überwachung
des bereits ausgeregelten Kanalbündels bezüglich unzulässiger Regelabweichung nicht
enthalten. Hierzu ist es vielmehr im Bedarfsfalle notwendig, eine eigene überwachungseinrichtung
vorzusehen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den bei einer umfassenden Pilotregelung
auftretenden Schaltungsaufwand zu verringern.
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Zu diesem Zweck wird der Pilotempfänger gemäß der Erfindung so ausgestaltelt,
daß in der Rückkopplungsschleife ein von der Pilotspannung gesteuertes übertragungsglied
liegt, dessen Dämpfung bei überschreiten des oberen oder unteren Grenzwerttes der
Pilotspannung derart erhöht wird, daß für die Rückkopplungsschleife auch dann die
Rückkopplungsbedingungen nicht mehr erfüllt sind. In weiterer Ausgestaltung der
Erfindung läßt sich der Pilotempfänger so ausbilden, daß das übertragungsglied aus
einem auf die überwachungsschwingung abgestimmten Schwingkreis und zwei zu diesem
parallelliegenden antiparallel geschalteten und je-
weils mit einem Kondensator
in Reihe liegenden Halbleiterdioden besteht, daß der Verbindungspunkt zwischen
je einer Diode und dem zugehörigen Kondensator jeweils an einen Sehleifkontakt
zweier als Spannungsteiler geschalteter Potentiometer geführt ist, an deren Schleifkontakten
Vergleichspotentiale abgreifbar sind, und daß am gemeinsamen Verbindungspunkt der
beiden Dioden ein aus der gleichgerichteten Pilotspannung abgeleitetes Potential
liegt, derart, daß bei Unterschreiten des unteren Grenzwertes der Pilotspannung
die eine Diode und bei überschreiten des oberen Grenzwertes der Pilotspannung die
andere Diode in Durchlaßrichtung geschaltet ist und innerhalb des zulässigen ToleranzbereichsderPilotspannungbeideDioden
gesperrt sind.
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Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß die überwachungsschwingung
im Pilotempfärger auch für den Fall abreißt, daß die Pilotspannungsabweichungen
ein unzulässiges Maß übersteigen. Durch Messung des Pilotwechselspannungspegels
--in-. Eingang des Pilotempfängers und des Pilotgleichspannungspegels am Ausgang
des Empfängers läßt sich dann feststellen, ob das Abreißen der Überwachungsschwingung
und die damit verbundene Signalisierung und Stillsetzung des Reglers durch Pilotspannungsschwankungen
oder durch Verstärkungsabfall des Pilotempfängers hervorgerufen worden ist. Ein
weiterer Vorteil besteht darin, daß die überwachung der erstärkung des Pilotempfängers
und der Pilotspannung mit nur einer einzigen überwachungseinrichtung, die noch dazu
äußerst einfach aufgebaut ist,
erreichbar ist. Dadurch wird gegenüber
Pilotüberwachungen mit getrennter Empfängerverstärkungs-und Pilotspannungsüberwachung
der Bauteileaufwand wesentlich verringert. Dem unerheblichen MehrauiWand von Bauteilen
beim Pilotempfänger steht die Einsparung einer eigenen Pilotüberwachungseinrichtung
gegenüber.
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An Hand der F i g. 1 bis 3 wird die Erfindung näher
erläutert. Es zeigt F i g. 1 ein Blockschaltbild einer bekannten Schaltungsanordnung
eines Pilotempfängers mit Eigenfunktionsüberwachung, F i g. 2 ein Blockschaltbild
einer Schaltungsanordnung eines Pilotempfängers nach der Erfindung, F i
g. 3 einen detaillierten Ausschnitt aus dem Blockschaltbild nach F i
g. 2.
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Bei dem bekannten Pilotempfänger nach F i g. 1.
wird die Pilotwechselspannung
Ptc.D mit der Frequenz ft dem Pilotverstärker 1 zugeführt. Der Ausgang dieses
Pilotverstärkers ist mit dem Gleichrichter 2 verbunden, und die am Ausgang dieses
Gleichrichters entstehende gleichgerichtete Pilotspannung Pt= wird zur Bereitstellung
einer ausreichenden Pilotleistung dem Gleichstromverstärker 3
zugeführt. Am
Ausgang dieses Gleichstromverstärkers steht dann die für Regelzwecke verwendbare
Pilotgleichspannung Pt= zur Verfügung. Am Eingang des Pilotverstärkers
1 und am Ausgang des Gleichstromverstärkers 3 sind jeweils die Meßbuchsen
MA c\D bzw. MA = zur Kontrolle der Pegelwerte der Pilotspannung angeordnet.
Gleichzeitig wird nach einem als Eigenfunktionsüberwachung bekannten Verfahren eine
am Eingang des Pilotverstärkers 1 vorhandene überwachunasschwingung mit der
Frequenz f" in gleicher Weise wie die Pilotspannung verstärkt, selektiv weitergeführt,
im Gleichstromverstärker 3, der für die überwachungsschwin-"ung als Wechselstromverstärker
arbeitet, nochmals verstärkt, über den Amplitudenbegrenzer 4 geleitet und über den
Rückkopplungsvierpol 5 wieder an den Eingang des Pilotverstärkers
1 zurückgeführt. Die Rückkopplung ist so eingestellt, daß gerade Selbsterregung
der überwachungsfrequenz f" eintritt. Die Amplitude dieser überwachungsschwingung
wird nicht durch die Aussteuerungsgrenze des Pilotverstärkers 1 und des Gleichstromverstärkers
3 bestimmt, sondern durch den Begrenzer 4. Sinkt die Verstärkung der beiden
Verstärker aus irgendwelchen Gründen so weit ab, daß die bekannte Bedingung der
Selbsterregung nicht mehr erfüllt ist, so reißt die überwachungsschwingung ab, und
eine an dem Begrenzer 4 angeordnete Relaisschaltung 6
gibt Signal. Zugleich
mit der Signalgabe wird der im Schaltbild nicht dargestellte, in der übertragungsleitung
liegende Regler stillgesetzt.
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Die Schaltungsanordnung nach F i g. 2 unterscheidet sich von
der Schaltungsanordnung nach F i g. 1
dadurch, daß in den Rückkopplungsweg
zwischen dem Pilotverstärker 1 und dem Gleichstromverstärker 3 ein
übertragungsglied 7 eingefügt ist, dessen DämpNng durch die am Ausgang des
Gleichstromverstärkers 3 anfallende Pilotgleichspannung Pt'= gesteuert wird.
Erreicht die Pilotspannung Grenzwerte, die unter- oder oberhalb der zulässigen Werte
liegen, dann wird die Dämpfung des übertragungsgliedes 7 derart erhöht, daß
die Überwachungsschwingung genauso wie bei zu geringem Verstärkungsfaktor des Pilotempfängers
abreißt und durch die Relaisschaltung 6 Signalisierung und Stillsetzung des
Reglers erfolgt. Die Dämpfungserhöhung des übertragungsgliedes 7 kann grundsätzlich
auch durch beliebige andere Ursachen, deren Signalisierung erwünscht ist, eingeleitet
werden.
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Beim Schaltbild nach F i g. 3 sind Details der Schaltung des
Pilotempfängers nach F i g. 2 gesondert herausgezeichnet. Die in den F i
g. 1 bis 3 je-
weils mit den gleichen Zahlen versehenen Baueinheiten
sind identisch. In F i g. 3 sind die einzelnen Baueinheiten mittels strichlierter
Linien voneinander abgegrenzt. Vom Pilotverstärker 1 ist lediglich die Ausgangsstufe
mit dem Transistor 8 schematisch dargestellt. Der Gleichrichter 2 besteht
im wesentlichen aus dem Eingangsübertrager 9 und einer ihm nachgeschalteten,
mit den Halbleiterdioden 10 und 11
aufgebauten Spannungsverdopplerschaltung.
Der Gleichstromverstärker 3 ist ebenfalls schematisch durch den Transistor
12 und den in seiner Kollektorzuleitung liegenden, auf die Frequenz fij abgestimmten
Schwingkreis 13 dargestellt. Die verstärkte Pilotgleichspannung Up, wird
an einem in der Emitterzuleitung des Transistors 12 liegenden Widerstand abgenommen.
Die Spannungsverstärkung des Gleichstromverstärkers ist wenig kleiner als
1, die Strombelastbarkeit des Verstärkerausgangs aber um die B-Stromverstärkung
größer als die am Ausgang des Gleichrichters 2. Der Gleichstromverstärker
3 verstärkt auch die überwachungsschwingung f". Für
diese überwachungsschwingung
arbeitet der Transistor 12 aber nicht wie bei der Pilotverstärkung in Kollektorschaltung,
sondern in Basisschaltung. Am Schwingkreis 13 wird die überwachungsschwingung
für den Begrenzer 4 ausgekoppelt. Das Übertragungsglied 7 ist über die Sekundärwicklung
14 des übertragers 15 mit dem Emitterkreis des Transistors 12 des Gleichstromverstärkers
3 verbunden. Der übertrager 15 ist hierbei ein auf die Rückkopplungsfrequenz
fil, abgestimmter Schwingkreisübertrager. Parallel zur Tertiärwicklung
16 des übertragers 15
liegen neben der Abstimmkapazität 17 die
antiparallel geschalteten Halbleiterdioden 18 und 19, denen jeweils
die Kapazitäten 20 und 21 in Reihe geschaltet sind.
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Die Vorspannungen dieser beiden Halbleiterdioden werden von einem
Spannungsteiler abgegriffen und zwischen den beiden Verbindungspunkten der Dioden
mit den Kondensatoren angelegt. Der Spannungsteiler liegt an der Speisespannung
UB und besteht aus den beiden in Reihe geschalteten Potentiometern 22 und
23, deren Abgriffe jeweils mit den vorstehend erwähnten Verbindungspunkten
verbunden sind. Mittels der Potentiometer lassen sich die beiden verschiedenen Grenzwertpotentiale
VI und V2 der Pilotspannung einstellen. Solange die Pilotgleichspannung Ut zwischen
diesen beiden Potentialen liegt, sind die beiden Halbleiterdioden 18 und
19 in Sperrichtung gepolt, und der Schwinkreisübertrager 15 hat seine
normale, im wesentlichen durch den Eingangswiderstand der nachfolgenden Basisschaltung
vorgegebene Dämpg. Sobald aber die negative Pilotspannung das untere Grenzwertpotential
Vl unterschreitet bzw. das obere Grenzwertpotential V2 überschreitet, wird die Halbleiterdiode
18 bzw. 19 in Durchlaßrichtung gepolt und dadurch niederohmig, so
daß der übertrager 15 zusätzlich bedämpft wird. Dadurch entsteht im Rückkopplungsweg
eine Dämpfungserhöhung
für die überwachungsschwingung, so daß sie
abreißt, wodurch Alarm gegeben und der Regler stillgesetzt wird. Die Dämpfung des
Schwingkreisübertragers kann prinzipiell auch durch andere Halbleiter, wie Transistoren
und Heißleiter, gesteuert werden.