Einrichtung zur Informationsübertragung über ein elektrisches Versorgungsnetz von einer Anzahl an das Netz angeschlossener
Signalsender zu einer Empfangseinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Informationsübertragung über ein elektrisches Versorgungsnetz von einer Anzahl an das Netz angeschlossener Signalsender zu einer Empfangseinrichtung.
Es ist bekannt, Informationen über den Stand der Zäh ler von Verbrauchsmessern für Elektrizität, Gas, Wasser oder dergleichen über das elektrische Versorgungsnetz zu übermitteln. Die Frequenz der Informationssignale liegt dabei im Tonfrequenzbereich. Die Signale werden über Schwingkreise beim Sender ein- und beim Empfänger ausgekoppelt. Da eine Vielzahl von Sendern benötigt wird, bewirken an diesen vorgenommene Vereinfachungen beträchtliche Kostensenkungen. Einem solchen Zweck dient auch die vorliegende Erfindung. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erzielt, dass Mittel vorgesehen sind, die Informationssignale mit einer Frequenz, die kleiner als die Netzfrequenz ist, dadurch erzeugen, dass diese Mittel eine Last periodisch mit der für die Informationssignale vorgesehenen Frequenz an das Netz anschalten.
Die Frequenz der Informationssignale beträgt dabei vorzugsweise 25 Hz. Der bei bekannten Einrichtungen verwendete Schwingkreis wird hier durch eine Last ersetzt. Die Last kann durch einen Widerstand dargestellt sein. Es muss dann dafür gesorgt werden, dass die während der Anschaltung im Widerstand erzeugte Wärme abgeführt wird. Um eine Wärmeerzeugung im Sender zu verhindern, kann die Last auch kapazitiv sein. Hierbei liegen die Kosten jedoch etwas höher als bei einer ohmschen Last. Der von einem derartigen Sender erzeugte, z. B. 25-Hz-Signalpegel liegt sehr hoch, dies ist jedoch wegen der unmittelbaren Nähe der Netzfrequenz von 50 Hz auch erforderlich. Der Empfänger muss aus diesem Grunde auch mit relativ guten und teuren Filtern ausgerüstet sein, da aber im Gegensatz zu der Vielzahl von Sendern ein Empfänger benötigt wird, ist dieser Nachteil nur von untergeordneter Bedeutung.
Die Last wird z. B. während jeder zweiten Periode der Netzspannung für die Dauer einer Periode an das Netz geschaltet. Die Anschaltung kann durch elektronische Schaltmittel oder mechanisch mit Hilfe eines 25-Hz-Resonanzrelais erfolgen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Fig. dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen elektronisch gesteuerten Sender mit einer Kondensatorlast,
Fig. 2 einen elektronisch gesteuerten Sender mit einer ohmschen Last und
Fig. 3 einen mechanisch gesteuerten Sender mit einer Kondensatorlast.
In den Zählgeräten 1 und 2 in der Fig. 1 sind Umschalter 3 und 4 dargestellt, die jeweils nach Verbrauch einer bestimmten Menge ihre Schalterstellung wechseln. In damit verbundenen Kodiergeräten 5 und 6 wird der Stand des zugehörigen Zählgerätes kodiert und durch die Stellung von einzelnen Schaltern 7 beziehungsweise 8 gespeichert. Die Kodiergeräte 5 und 6 enthalten weiterhin Schaltvorrichtungen 9 beziehungsweise 10 und von diesen betätigte Umschalter 11 beziehungsweise 12.
Nach dem Verbrauch einer bestimmten Menge wird zum Beispiel im Zählgerät 1 der Umschalter 3 umgelegt.
Dadurch wird die Schaltvorrichtung 9 durch die anliegende Phasenspannung P-O eines elektrischen Versorgungsnetzes erregt und bewirkt in bekannter Weise durch eine Drehbewegung über eine mechanische Kodiervorrichtung die Umschaltung von einem oder mehreren der Schalter 7, deren Stellung nun dem neuen kodierten Zählerstand im Gerät 1 entspricht. Gleichzeitig wird der Umschalter 11 umgelegt; dadurch wird der Stromkreis wieder unterbrochen und die Schaltvorrichtung fällt ab.
Der Sender wird durch eine nicht dargestellte Aufrufeinrichtung in Betrieb gesetzt. Diese kann z. B. aus einem Rundsteuerempfänger bestehen, der zur gegebenen Zeit ein von einer Zentrale ausgesandtes Rundsteuersignal erhält. Weiterhin kann sie Verzögerungseinrichtungen enthalten, wodurch eine grössere Anzahl von Sendern nacheinander angesteuert wird.
Der Aufruf eines Senders bewirkt, dass ein Wählarm 13 betätigt wird und einen Umlauf vollführt. Während dieser Zeit tastet er nacheinander die einzelnen Kontakte der die Zählerstände in kodierter Form enthaltenden Schalter einer grösseren Zahl von Zählern ab. Die Geschwindigkeit des Wählarmes 13 muss so gewählt werden, dass während der Abtastdauer eines Kontaktes mit Si cherheit eine Information darüber ausgesandt werden kann, ob der betreffende der Schalter 7 beziehungsweise 8 geschlossen oder geöffnet ist Bei geschlossenem Schalter liegt der Sender über diesen Schalter an der Phasenspan nung P-O und es kann ein 25-Hz-Signal an das Netz abge geben werden. Ist der Schalter geöffnet, dann kann der
Sender nicht aktiviert werden und es wird kein Signal aus gesandt, was entsprechend ausgewertet wird.
Während des Umlaufs des Wählarmes 13 werden von der Aufrufeinrichtung ein Schalter 14 geschlossen und ein
Schalter 15 geöffnet. Durch den Schalter 15 wird verhin dert, dass während der Aussendung der Zählerstandsin formationen die Stellung der Schalter 7 und 8 verändert wird.
Die Sendeeinrichtung selbst enthält eine Reihenschal tung eines Lastkondensators 16 und einer Parallelschal tung eines steuerbaren Gleichrichters 17 und einer Diode
18, weiterhin in Reihe mit dem Schalter 14 einen Wider stand 19, eine Diode 20 und einen Kondensator 21. Paral lel zum Kondensator 21 liegen die Reihenschaltung aus einem Widerstand 22 und der Emitter-Kollektorstrecke eines Transistors 23 sowie die Reihenschaltung eines
Widerstandes 24, der Emitter-Kollektorstrecke eines Tran sistors 25 und der Parallelschaltung eines Widerstandes
26, einer Diode 27 und der Zündelektroden-Kathoden strecke des steuerbaren Gleichrichters 17. Die Basis des
Transistors 23 ist über einen Widerstand 28 mit dem Kon densator 16 und die Basis des Transistors 25 mit dem Kol lektor des Transistors 23 verbunden.
Der Sender wird nur aktiviert, wenn der Wählarm 13 an einem Kontakt liegt, dessen zugehöriger Schalter 7 be ziehungsweise 8 geschlossen ist. Der Funktionsablauf ist dann wie folgt: Bei negativer Halbwelle der Phasenspan nung P-O ist die Diode 18 leitend und das Potential des
Punktes 29 befindet sich auf dem Potential der Leitung 0, das heisst auf Null-Potential. Wenn die negative Halbwelle ihr Maximum erreicht hat, liegt bei einer Phasenspannung
P-O von 220 V eine Spannung von 220 = 314 V am
Kondensator. Da sich der Kondensator während des fol genden Spannungsanstieges nicht über die Diode 18 entla den kann, steigt das Potential des Punktes 29 bis zum nachfolgenden Maximum der positiven Halbwelle auf 628
V an.
Die Spannung zwischen dem Punkt 29 und der Lei tung 0 bewirkt auch über den geschlossenen Schalter 14 die Aufladung des Kondensators 21, so dass an diesem eine Spannung von etwa 20 V liegt. Der Transistor 23 ist über den Widerstand 28 in der Weise steuerbar, dass er bei einer Spannung von mehr als 30 V zwischen dem
Punkt 29 und der Leitung 0 leitend und bei einer Span nung von weniger als 30 V gesperrt ist Sinkt nun das Po tential des Punktes 29 während der folgenden Halbpe riode der Netzspannung auf den Wert 0 V ab, dann wird der Transistor 23 bei dem genannten Spannungswert nicht leitend. Dies hat zur Folge, dass der Transistor 25, der vorher gesperrt war, nun leitend wird.
Der Kondensator
21 kann sich nun über den Widerstand 24, den Transistor
25 und, da der Widerstand 26 relativ hochohmig ist, über den gesteuerten Gleichrichter 17 entladen, der dadurch gezündet wird. Über diesen kann nun eine gegenüber der
Netzspannung voreilende positive Stromhalbwelle flies sen. Beim Stromnulldurchgang wird der steuerbare Gleich richter 17 wieder gesperrt und die folgende negative
Stromhalbwelle fliesst über die Diode 18 und lädt den
Kondensator 16 wieder auf. Hieran schliesst sich der be reits beschriebene Vorgang wieder an. Während der fol genden Periode vermag kein Strom zu fliessen, da erst der Kondensator 21 wieder aufgeladen werden muss. Der Strom über dem Kondensator 16 wird daher nach jeder Periode für jeweils eine Periode unterbrochen. Er enthält somit eine 25-Hz-Grundwelle. Diese kann im Empfänger ausgefiltert und registriert werden.
Da die Sendeeinrichtung und der Empfänger synchron arbeiten, kann im Empfänger festgestellt werden, welche der Schalter 7 beziehungsweise 8 geschlossen und welche geöffnet sind.
Die Fig. 2 stellt einen elektronisch gesteuerten Sender mit einer ohmschen Last dar. Als Last dient ein Widerstand 30. Anstelle der Zähl- und Kodiergeräte 1 bis 12 sowie des Wählarms 13 in der Fig. 1 wird hier der Einfachheit halber nur ein Schalter 31 gezeigt, der die gleichen Funktionen besitzen soll. In Reihe mit dem Widerstand 30 liegen zwei antiparallel geschaltete steuerbare Gleichrichter 32 und 33. Die Zündschaltungen dieser beiden steuerbaren Gleichrichter bestehen aus Widerständen 34 bis 39, Dioden 40 bis 43 und Kondensatoren 44 und 45.
Der Schalter 46 besitzt die gleiche Funktion wie der Schalter 14 in der Fig. 1.
Werden die Schalter 46 und 31 geschlossen, dann wird während der folgenden negativen Halbwelle der Netzspannung der Kondensator 45 über die Dioden 42 und 43 sowie die Widerstände 39 und 30 aufgeladen. Der Punkt 47 wird dadurch positiv gegenüber dem Punkt 48. Gegen Ende der negativen Halbwelle beginnt der Kondensator 45, sich über die Zündelektroden-Kathodenstrecke des steuerbaren Gleichrichters 33 und den Widerstand 38 zu entladen und bereitet den steuerbaren Gleichrichter 33 zur Zündung vor. Der Widerstand 37 ist sehr hochohmig.
Die Zündung des steuerbaren Gleichrichters 33 erfolgt jedoch erst im Nulldurchgang der Netzspannung. Während der folgenden positiven Halbwelle fliesst ein Strom über den Widerstand 30 und den steuerbaren Gleichrichter 33.
Das Potential des Punktes 49 liegt dabei auf dem konstanten Potential der Leitung 0, das heisst auf Nullpotential.
Hierdurch wird während dieser Halbwelle eine Aufladung des Kondensators 44 über die Diode 40 ermöglicht. Auf diese Weise kann bei Beginn der nächsten negativen Halbwelle der steuerbare Gleichrichter 32 gezündet werden, so dass dieser den Strom ohne Unterbrechung übernimmt. Nach Beendigung dieser Halbwelle wird der Stromfluss für eine Periode unterbrochen, da zuerst wieder der Kondensator 45 aufgeladen werden muss und der Kondensator 44 nur dann aufgeladen wird, wenn der steuerbare Gleichrichter 33 leitend ist. Man erhält also auch hier einen Strom mit einer 25-Hz-Grundwelle.
Die Fig. 3 zeigt einen Sender, bei dem die Last über einen von einem Resonanzrelais gesteuerten Schalter anund abgeschaltet wird. Das Resonanzrelais 50 schwingt bei geschlossenen Schaltern 51 und 52 im 25-Hz-Rhythmus und schliesst und öffnet abwechseln für jeweils 20 ms einen Schalter 53, der in Reihe mit der Last, die durch einen Konsensator 54 dargestellt ist, an der Netzspannung liegt. Der Schalter 51 entspricht dem Schalter 31 und der Schalter 52 dem Schalter 46 in Fig. 2, Der Kondensator 54 kann durch einen Widerstand ersetzt werden, ohne dass weitere Änderungen in der erforderlich sind. In Reihe mit dem Resonanzrelais 50 liegt ein aus einem Kondensator 55 und einem Widerstand 56 bestehendes Phasenglied, das den Schliess- und Öffnungszeitpunkt des Schalters 53 mit dem Zeitpunkt des Stromnulldurchgangs in Übereinstimmung bringt.
Parallel zum Schalter 53 ist die Reihenschaltung eines Kondensators 57 und eines Widerstandes 58, die zur Löschung von am Schalter (53) auftretenden Lichtbögen dient.