DE2026782C3 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Übertragung von einzelnen Meßwerten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Übertragung von einzelnen Meßwerten über eine Übertragungsstrecke, bei dem eine Reihe von den Meßwerten individuell zugeordneten Wechselspannungssignalen jeweils in Abhängigkeit von den Meßwerten frequenzmoduliert werden und in Teilbereichen eines Übertragungsfrequenzbandes getrennt übertragen werden, sowie auf eine Schaltungsanordnung zur Durchführung desselben.

In dem Buch von John - Bergmann »Die Fernmessung III«, erschienen im Verlag Braun, Karlsruhe 1963 werden auf Seite 32 Übertragungsgeräte behandelt, bei denen ein solches frequenzmoduliertes Wechselspannungssignal aus einer Doppelstromimpulsfolge, die einen Meßwert darstellt, abgeleitet und über eine Strecke übertragen wird. Auf den Seiten 48 bis 53 ist ausgeführt, daß jeweils mehrere solcher Signale getrennt in Teilbändern eines für die Meßwertübertragung vorgesehenen Sprechkanals eines Frequenzmuitiplex-Übertragungssystems übertragen werden können. Auf der Empfangsseite des Systems gewinnt dann ein Demodulator aus den frequenzmäßig voneinander getrennten Signalen wieder die ursprünglichen Doppelstromimpulse zurück und führt diese angeschlossenen Meßwertempfängern zur Auswertung zu.

Das Problem der störungsfreien Übertragung einer Wechselspannung über eine störanfällige Übertragungsstrecke ist den vorstehend genannten Literatur-

stellen jedoch nicht eninehmbur, desgleichen nicht das Problem der Auswertung einer am nahen Ende einer störungsanfälligen Übertragungssirecke auftretenden Wechselspannung mittels lediglich am fernen Ende vorgesehener Auswerteeinrichuingen. Die herkömmliehe Methode einer solchen Auswertung, bei der die Auswerleergebnisse nur am fernen Ende benötigt werden, besteht darin, die Wechselspannung, die ja sämtliche gewünschten Meßinformationen enthält, zunächst an das Ende der Übertragungsstrecke zu übertragen und dann dort hinsichtlich ihrer zu untersuchenden Bestimmungsstücke auszuwerten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst störungsfreie Übertragung oder Auswertung einer durch einzelne Bestimmungsstücke definierten Wechselspannung über eine störungsanfällige Übertragungsstrecke durchzuführen. Dies wird erfindungsgemäß durch eine spezielle Weiterbildung des eingangs genannten Verfahrens erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein erstes Wechselspannungssignal in Abhängigkeit von der gemessenen \mplitude und ein zweites Wechselspannungssignal in Abhängigkeit von der gemessenen Frequenz einer Wechselspannung frequenzmoduliert weiden und daß die genannten Wechselspannungssignale am Streckenausgang zur Bildung eines der Wechselspannung entsprechenden Signals herangezogen oder zur insbesondere getrennten Auswertung der Frequenz und der Amplitude der Wechselspannung entsprechenden Auswerteeinrichtungen zugeführt werden.

Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil besteht insbesondere darin, daß das in erster Linie durch die Bestimmungsgrößen »Amplitude« und »Frequenz« definierte Wechselspannungssignal auch über solche Strecken weitgehend verzerrungsfrei übertragen werden kann, deren Übertragungseigenschaften zeitlichen Schwankungen unterworfen sind. Insbesondere kann die Übertragung einer Meßwechselspannung, die im Normalfall durch ihre Amplitude und ihre Frequenz definiert ist, mit optimaler Genauigkeit erfolgen. Handelt es sich bei der Strecke beispielsweise um eine Fernsprechleitung mit eingefügten Einfrequenz-Inband-Tonwahlempfängern so können diese wegen des Vorhandenseins wenigstens zweier Inband-Signale nicht ansprechen und somit die über Vermittlungsstellen verlaufende Verbindung nicht durch fälschliches Ansprechen auf einen einzelnen, vermeintlichen Wahlton unterbrechen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger bevorzugter in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Schaltungsschema zur Übertragung eines durch vier Bestimmungsgrößen definierten Wechselspannungssignals,

Fig.2 eine schaltungstechnische Durchbildung eines Teils von Fig. 1,

F i g. 3 eine Alternativlösung zu F i g. 2 und

Fig.4 eine schaltungstechnische Durchbildung eines anderen Teils von Fig. 1.

Das zu übertragende Wechselspannungssignal U_e liegt in F i g. 1 der Eingangsklemme 1 an. Von hier wird es einzelnen Detektoren 2 bis 5 zugeführt, die für das Signal charakteristische Bestimmungsgrößen B\ bis Ba in an sich bekannter Weise ermitteln. Die gebildeten Ausgangsspannungen U\ bis Ua, die jeweils ein Maß für die Bestimmungsgrößen darstellen, werden den Eingängen von Spannungs-Frcqucnz-Umsctzcrn 6 bis 9 zugeführt, in denen sie die Frequenzen f\ bis /4 zugeordneter Signale .S'i bis .$4 modulieren. Zweckmäßigerweise verteilen sich die entstehenden Frequenzbänder /Ι bis /4 gleichmäßig auf das zur Verfügung stehende Übertragungsfrcquenzband. Über eine Additionsschaltung 10, beispielsweise einen Additionsverstärker, werden die Signale S\ bis 54 auf den Eingang 11 der Übertragungsstrecke 12 gegeben und am Ausgang 13 derselben über Filterschaltungen 14 bis 17 frequenzmaßig voneinander getrennt. Im dargestellten Beispiel ist ein Hochpaß 14 mit einem Tiefpaß 17 und zwei Bandpässen 15 und 16 zu einer Weichenschaltung kombiniert. Die voneinander getrennten Signale werden Einrichtungen 18 bis 21 zugeführt, welche aus ihnen die jeweiligen Bestimmungsgrößen in Form von Spannungen LV bis LV zurückgewinnen. Diese werden sodann über Klemmen Ki bis K4 entweder einer Aufbereitungsschaltung 22 zugeführt, in der sie zur Bildung eines dem Wechselspannungssignal U₁- entsprechenden Signale U_ü benutzt werden, oder bei Anschaltung der Auswerteeinrichtungen 23 bis 26 anstelle der Einheit 22 an die Klemmen Ki bis /^ 4 getrennt bzw. gemeinsam ausgewertet. Die Klemmen A"! bis K 4 können auch mit den Einrichtungen 22 bis 26 gemeinsam beschaltet sein. Zweckmäßigerweise ist die Aufbereitungsschaltung 22 so ausgebildet, daß die ausgangsseitige Spannung U_;, ihrerseits Bestimmungsgrößen B\', B-/, Bi, Ba aufweist, die mit den eingangsseitigen möglichst weitgehend übereinstimmen.

Fig. 2 zeigt die beispielsweise Durchbildung eines Teils von Fig. 1, über den eine Frequenzinformation des Wechselspannungssignals U_e übertragen werden soll. 7u diesem Zweck wird U_c unmittelbar dem Eingang eines Frequenz-Spannungs-Umsetzers 27 zugeführt, der den Frequenzvariationsbereich f_e\ bis fe von U_e in einen Spannungsbereich U_e\ bis U_e2 umsetzt. Ein sich anschließender Spannungs-Frequenz-Umsetzer 28 setzt dann den letzteren in einen Frequenzbereich f_e\ bis f_e2' um, der den für die Übertragung der Frequenzinformation vorgesehenen Teilbereich des Übertragungsfrequenzbandes darstellt. Im allgemeinen ist der Teilbereich f_e\' bis fe2 kleiner bemessen als der Frequenzvariationsbereich /ei bis f_e2. Die Ausgangsspannung de-Umsetzers 28 stellt hierbei das frequenzmodulierte Signal S\ von F i g. 1 dar. Die Übertragung desselben bis zum Ausgang 13 der Strecke 12 geschieht in der bereits anhand von Fig. 1 beschriebenen Weise, ebenso die Aussiebung mittels des Filters 14, wobei das ausgangsseitig von diesem erhaltene Signal S\ einer Serienschaltung zweier Umsetzer 29 und 30 zugeführt wird, die der Kombination 27, 28 mit umgekehrter Orientierung entsprechen. Somit wird mittels des Umsetzers 29 ein Frequenzband f_e\ bis f_ei in einen Spannungsbereich U_e\ bis U& und dieser in 30 wieder in den Frequenzbereich /ei bis f_e2 umgesetzt. Bei K 1 sind die bereits anhand von Fig. 1 beschriebenen weiteren Schaltungseinheiten angeschlossen.

Fig.3 zeigt eine Alternativlösung zu Fig.2. In diesem Fall wird das zu übertragende Wechselspannungssignal Ue zum Zwecke der Übertragung einer Frequenzinformation einem Spannungsteiler 31 zugeführt, der die Frequenz von U_e im Verhältnis n:1 teilt. Die Ausgangsspannung desselben wird einem sich anschließenden Frequenzumsetzer 32 zugeführt, der das von 31 abgegebene Frequenzband mittels eines Hilfsträger Uh in den für die Übertragung der Frequenzinformation vorgesehenen Teilbereich umsetzt. Die Übertragung des auf diese Weise gewonnenen Signals Si bis zum Ausgang 13 der Strecke 12 erfolgt in

der bereits beschriebenen Weise, so daß am Ausgang des Filters 14 wieder das Signal S\ zur Verfugung steht. Dieses wird einem Frequenzvervielfacher 33 zugeführt, der im Verhältnis 1 : η und somit die Teilung in 31 kompensiert. Danach schließt sich ein weiterer Umsetzer 34 an, der mittels eines Hilfsträger Uh das von 33 abgegebene Frequenzband in die ursprüngliche Frequenzlage des Wechselspannungssignals U₁. umsetzt. Bei K 1 schließen sich wieder die in F i g. 1 dargestellten Schaltungseinheiten zur weiteren Verarbeitung der Frequenzinformation an.

Fig.4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Aufbereitungsschaltung 22 für den Fall, daß die Frequenz und die Amplitude des Wechselspannungssignals U₀ mittels zweier frequenzmodulierter Signale S\ und Si übertragen werden. Unter der Annahme, daß S\ die Frequenzinformation enthält und am Ausgang K 1 eine Spannung der Frequenz f_c zur Verfügung steht, während Si die Amplitudeninformation überträgt und demzufolge bei K 2 eine Gleichspannung abgreifbar ist, die mit ihrer Größe ein Maß der momentanen Amplitude /tfdarstellt, enthält die Aufbereitungsschaltung vorzugsweise einen gesteuerten Modulator 35, der mit der von K1 gelieferten Spannung der Frequenz f_c gespeist wird und

in Abhängigkeit von der in K 2 auftretenden Gieich spannung steuerbar ist.

Damit ist an seinem Ausgang das gewünschte Signa U₃ abgreifbar, das dem Wechselspannungssignal U entspricht.

Das Verfahren nach der Erfindung kann beispielswei se dazu benutzt werden, eine Meßspannung variabler insbesondere gewobbelter, Frequenz, deren Amplitude sich in Abhängigkeit von der frequenzabhängiger Dämpfung eines Prüflings ändert, über die Strecke 12 zl übertragen und am Ausgang 13 auszuwerten. Hierbe werden die Amplitude und die Frequenz der Meßspannung mit besonderem Vorteil als Bestimmungsgrößer Bu B₂ aufgefaßt, die mittels zweier frequenzmodulierter Signale Si, S2 innerhalb zugeordneter Teilbereiche des Übertragungsfrequenzbandes übertragen und mittels zweier Auswerteeinrichtungen 23 und 24, die beispielsweise aus den Ablenkcinrichtungen eines Elektronenstrahloszillografen bestehen, ausgewertet werden.

Die Bestimmungsgrößen B₃ und S₄ können nach einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens z. B. die Amplitude einer Oberwelle des Wechselspannungssignals U_c und deren Phasenlage zur Grundwelle angeben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Paientansprüchc:

1. Verfahren zur Übertragung von einzelnen Meßwerten über eine Übertragungsstrecke, bei dem eine Reihe von den Meßwerten individuell zugeordneten Wechselspannungssignalen jeweils in Abhängigkeit von den Meßwerten frequenzmoduliert werden und in Teilbereichen eines Übertragungsfrequenzbandes getrennt übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Wechselspannungssignal in Abhängigkeit von der gemessenen Amplitude und ein zweites Wechselspannungssignal in Abhängigkeit von der gemessenen Frequenz einer Wechselspannung (UJ frequenzmoduliert werden und daß die genannten Wechselspannungssignale am Streckenausgang zur Bildung eines der Wechselspannung (UJ entsprechenden Signals (U₁₁) hei angezogen oder zur insbesondere getrennten Auswertung der Frequenz und der Amplitude der Wechselspannung (UJ entsprechenden Auswerteei/irichtungen (id, 19, 23, 24) zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Wechselspannungssignal über Frequenz-Spannungswandler den Ablenkeinrichtungen eines die Wechselspannung (Uc) auswertenden Anzeige-, Sicht- oder Registriergeräts, z. B. eines Elektronenstrahloszillografen, zugeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem in Abhängigkeit von der Frequenz (f_e) der Wechselspannung (U_e) frequenzmodulierbaren Wechselspannungssignal zugeordnete Teilbereich kleiner gewählt ist als der Frequenz-Variationsbereich der Wechselspannung (U_c).

4. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Wechselspannungssignale in Abhängigkeit von durch Meßwerte dargestellten, weiteren Bestimmungsstücken der Wechselspannung (Lk-) frequenzmoduliert werden und am Streckenausgang zur Bildung eines der Wechselspannung ^^entsprechenden Signals (Ua) herangezogen oder zur insbesondere getrennten Auswertung der weiteren Bestimmungsstücke der Wechselspannung (Ue) entsprechenden Auswerteeinrichtungen (20, 21, 25, 26) zugeführt werden.

5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den einzelnen Meßwerten (Bu B₂, B₃, Ä») Einrichtungen, insbesondere Spannungs-Frequenz-Umsetzer (6, 7, 8, 9) zugeordnet sind, in denen jeweils die Frequenz (f\, f₂, & U) eines Wechselspannungssignals (Su S₂, S₃, S₄) in Abhängigkeit von dem vorzugsweise durch eine deich- oder Wechselspannung (U\, U₂, IJ3, Ua) dargestellten Meßwert modulierbar ist, daß die Wechselspannungssigr.ale (Si, S₂, S₃, S₄) über eine Additionsschaltung (10) dem Streckeneingang (11) zuführbar und am Streckenausgang (13) über Filtermittel (14, 15, 16, 17) voneinander trennbar sind, daß sie Einrichtungen, insbesondere Frequenz-Spannungs-Umsetzern (18, 19,20,21) zuführbar sind, die zur Wiedergewinnung der Meßwerte (Bu B₂, B₃, ß») dienen, und daß diese entweder den entsprechenden Auswerteeinrichtungen (23, 24, 25, 26) oder einer Aufbereitungsschakung (22) mitgeteilt werden,

in der die einzelnen Meßwerte zu einem der Wechselspannung (U_v) entsprechenden Signal (UJ mensetzbarsind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung (UJ einer Einrichtung zuführbar ist, die aus einer Scrienschaltung eines Frequenz-Spannungs-Umsetzers (27) und eines Spannungs-Frequcnz-Umsetzers (28) besteht, von denen der erstere eingangsseitig für den Frequenzvariationsbereich der Wechselspannung (UJ und der letztere ausgangsseitig für den zur Übertragung der Frequenzinformation (fj vorgesehenen Teilbereich ausgelegt ist, und daß am Streckenausgang (13) eine gleichartige Umsetzerkombination (29, 30) in umgekehrter Orientierung (Uj vorgesehen ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung (UJ einer Einrichtung zuführbar ist, die aus einem Frequenzteiler (31) und einem nachgeschalteten Frequenzumsetzer (32) besteht, der auf den zur Übertragung der Frequenzinformation (fj vorgesehenen Teilbereich umsetzt, und daß am Streckenausgang (13) ein die erfolgte Teilung kompensierender Vervielfacher (33) und ein die ursprüngliche Frequenzlage der Wechselspannung (UJ wiederherstellender Frequenzumsetzer (34) vorgesehen sind.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Übertragung der die Frequenz und die Amplitude definierenden Meßwerte die am Streckenausgang befindliche Aufbereitungsschakung (22) einen steuerbaren Modulator (35) enthält, der mit dem rückgewonnenen Frequenzband der Wechselspannung (Ue) beaufschlagt ist und über einen die Amplitudeninformation aufnehmenden Frequenz-Spannungs-Umsetzer gesteuert wird.