DE2759052A1

DE2759052A1 - Verfahren und vorrichtung zum wahlweisen verbinden einer druck- und temperatur-sonde mit einer uebertragungsleitung

Info

Publication number: DE2759052A1
Application number: DE19772759052
Authority: DE
Inventors: Hayati Balkanli
Original assignee: Lynes Inc
Current assignee: Lynes Inc
Priority date: 1977-05-20
Filing date: 1977-12-30
Publication date: 1978-11-23
Also published as: FR2391352A1; US4157535A; FR2391352B3; JPS53144363A; CA1075339A; GB1583337A; NL7803548A

Description

Harris County, Texas 77017 USA

CWt- INC

21. November 1977

Verfahren und Vorrichtung zum wahlweisen Verbinden einer Druck- und Temperatur-Sonde mit einer Übertragungsleitung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf frequenzcodierte Signalsysteme und insbesondere auf ein Verbindungs/Abtrennungs-System für eine Druck/Temperatur-Sonde in einer Ölbohrung.

Nachdem eine Ölbohrung gebohrt wurde, müssen eine Pumpe und ein Pumpenaotor installiert werden, um das öl an die Oberfläche zu pumpen. Um eine Beschädigung der Pumpausrüstung und einen Ölverlust zu verhindern, ist es wichtig, den Druck und die Temperatur in der Bohrung zu überwachen. Dieses wurde durch Einbau einer Druck/Temperatur-Sonde in der Bohrung und durch ihr Verbinden mit einem an der Oberfläche vorhandenen Aufzeichnungsgerät erreicht. Bei einem mehrphasigen Speisesystem, wie einem in Y-Verbindung geschalteten Dreiphasensystem, ist die Sonde mit dem neutralen Punkt der Motorwicklung verbunden und das Aufzeichnungsgerät ist mit dem neutralen Punkt der Sekundärseite des Speisetransformators verbunden, wobei diese Schaltung über die Systemerde geschlossen ist. Diese Schaltung schützt die Sonden-Aufzeichnungsgerätschaltung, schützt jedoch nicht den Pumpenmotor vor einem

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Speiseleitung-Erde-Pehler und ermöglicht auch nicht ein periodisches Prüfen des Speisesystems auf Fehler. Die einzige bisherige Alternative ist die Benutzung einer getrennten Leitung, um die Sonde und das Aufzeichnungsgerät zu verbinden.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum wahlweisen Verbinden einer Druck/Temperatur-Sonde mit oder zum Abtrennen der Sonde von dem Speisesystem für einen Pumpenmotor einer Ölbohrung. Ein solches Verfahren und eine Vorrichtung bewirkt die Übertragung von Druck- und Teniperaturdaten an ein Aufzeichnungsgerät an der Oberfläche und schafft eine Einrichtung zum Abtrennen der Sonde, wenn das Speisesystem z.B. auf die Wirksamkeit der Isolation geprüft werden soll. Eine Dreiphasen-Speisequelle ist mit einem Ende eines Speisekabels über einen Speisetransformator verbunden. Das andere Ende des Speisekabels ist mit der Wicklung eines Dreiphasen-Motors verbunden, um diesen zu speisen, und die Sonde ist mit dem neutralen Punkt der I'Iotorwicklung über ein Paar von Relaiskontakten verbunden. Wenn die Relaiskontakte geschlossen sind, gibt die Sonde Druck- und Temperaturdaten von der Ölbohrung über das Speisekabel an das Aufzeichnungsgerät an der Oberfläche. Das Aufzeichnungsgerät ist wechselspannungsmäßig von dem Speisesystem durch Kopplung mit dem Speisekabel über eine Drexphaseninduktivität isoliert. Eine solche Kopplung isoliert das Aufzeichnungsgerät von irgendwelchen Fehlern zwischen einzelnen Speiseleitung«η und einer Speiseleitung und Erde, die in dem Speisesystem auftreten können.

Eine Decoder- und Abtrennungs-Relaisschaltung ist mit der Wicklung des Pumpenmotors verbunden und spricht auf ein codiertes Signal zum Steuern der Relaiskontakte an, um die Sonde mit dem neutralen Punkt der Motorwicklung zu ver binden oder von diesem abzutrennen. Ein Codeübertrager ist mit der Aufzeichnungsgeräteseite der Induktivität verbunden,

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iim das codierte Signal zu erzeugen. Das codierte Signal wird durch Erzeugen von Sinuswellen mit drei unterschiedlichen Frequenzen zu unterschiedlichen Zeiten erzeugt. Eine bestimmte Anzahl von Perioden einer jeden Frequenz muß von dem Decoder empfangen werden, bevor der Zustand der Relaiskontakte geändert wird.

Der Codeübertrager wird aktiviert, um jede der Sinuswellen aus einer Rechteckimpulsfolge mit einer Frequenz fO zu erzeugen, die von einem kristallgesteuerten Impulsgenerator erzeugt wird. Ein erster Zähler spricht auf die Impulsfolge an, um seine Frequenz durch N1 zu teilen und eine Impulsfolge der Frequenz f1 zu erzeugen. Eine Signalformerschaltung formt die Impulsfolge der Frequenz f1 in eine Sinuswelle der gleichen Frequenz. Diese Sinuswelle wird auf das Speisekabel während einer Zeitdauer übertragen, die durch Zählen einer ersten bestimmten Anzahl von Impulsen der die Frequenz f1 aufweisenden Impulsfolge bestimmt ist. Eine Zeitdauer, während der kein Signal erzeugt wird, wird durch Zählen einer zweiten bestimmten Anzahl von Impulsen der Impulsfolge mit der Frequenz f1 bestimmt. Ein zweiter Zähler spricht auf die Impulsfolge mit der Frequenz fO an, um diese Frequenz durch N2 zu teilen und eine Impulsfolge der Frequenz f2 zu erzeugen, und ein dritter Zähler spricht auf die Impulsfolge mit der Frequenz fO an, um diese Frequenz durch N3 zu teilen und eine Impulsfolge mit der Frequenz f3 zu erzeugen. Ein Paar von Signalformerschaltungen formen die Impulsfolgen mit den Frequenzen f2 und f3 in Sinuswellen um, die die jeweiligen Frequenzen haben. Der Codeübertrager überträgt abwechselnd diese Sinuswellen für eine gleiche Anzahl von gleich langen Perioden, um das codierte Signal zu vervollständigen.

Die Decoder- und Abtrennungs-Relaisschaltung weist ein Bandpaßfilter und einen Zähler auf, die auf die Sinuswelle mit

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der Frequenz f1 ansprechen, damit die Schaltung den Zustand der Relaiskontakte ändern kann. Ein individuelles Bandpaßfilter und ein zugeordneter Zähler für jede der Sinuswellen mit der Frequenz f2 und f3 erzeugen einen Impuls für jede Periode der zugeordneten Sinuswelle mit der jeweiligen Frequenz, die empfangen wird. Ein Paar von Zählern spricht auf die jeweiligen der Impulse an , um die Anzahl der empfangenen Perioden zu zählen und die Relaisspeiseschaltung zu betätigen, wenn das codierte Signal vollständig ist. Die Relais-Speiseschaltung ändert den Zustand der Relaiskontakte und bleibt verriegelt, bis das nächste codierte Signal empfangen wird.

Es ist ein Ziel der Erfindung,bei einem Überwachungssystem für den Druck und die Temperatur in einer Ölbohrung die Kosten zu vermindern, und die Zuverlässigkeit zu verbessern, indem eine externe Kabelverbindung zwischen der Druck/Temperatur-Sonde und dem Aufzeichnungsgerät an der Oberfläche fortgelassen wird.

Es ist auch ein Ziel der Erfindung, den Pumpenaotor für die Ölbohrung vor Fehlern zwischen der Speiseleitung und Erde zu schützen, wenn das Speisekabel benutzt wird, um eine Druck/Temperatur-Sonde mit einem Aufzeichnungsgerät zu verbinden»

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, die mit dem Speisekabel für den Pumpenmotor verbundene Druck/Temperatur-Sonde der Ölbohrung während einer Prüfung der Isolation des Speisesystems auf ihre Wirksamkeit zu schützen,

Nach einem bevorzugten Gedanken der Erfindung wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden einer Sonde mit dem Speisekabel der Pumpe in einer Ölbohrung zum übertragen von Druck- und Temperaturdaten an ein Aufzeichnungsgerät an der Oberfläche geschaffen, bei denen die Sonde wahlweise ab-

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getrennt werden kann, wenn die Wirksamkeit der Isolation des Speisesystems für die Pumpe geprüft werden soll, und wahlweise verblinden kann, wenn die Prüfung beendet ist. Die Sonde ist mit dem neutralen Punkt der Dreiphasen-Motorwicklung über ein Verriegelungsrelais verbunden. Ein Codeübertrager erzeugt ein frequenzcodiertes Signal auf dem Speisekabel für einen Decoder, der das Relais steuert . Das gleiche codierte Signal wird zum Öffnen und Schließen der Relaiskontakte in der gewünschten Weise benutzt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt:

Pig. 1 ein Blockschaltbild eines Verbindungs/Abtrennungs-Systems gemäß der Erfindung für eine Druck/Temperatur-Sonde innerhalb einer Bohrung,

Fig. 2 eine schematische Schaltung des Codeübertragers der

Fig. 3 ein Zeitdiagraicm der in dem Codeübertrager der Pig. und der Decoder- und Abtennungs-Relaisschaltung der Pig. 6 erzeugten Signale,

Pig. 4 eine Darstellung der Signalformen des von dem Code-Übertrager der Pig. 2 erzeugten Ausgangssignals,

Pig. 5 ein Amplituden-Frequenz-Diagramm des von dem Codeübertrager der Pig. 2 erzeugten Ausgangssignals und

Pig. 6 eine schematische Schaltung der Decoder- und Abtrennungs-Relaisschaltung der Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Verbindungs/Abtrennungs-Systems für eine unten in einer Bohrung angeordnete Druck/Temperatur-Sonde gezeigt. Ein

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Dreiphasen-Pumpenmotor 11 ist in einer Ölbohrung angeordnet, um öl an die Oberfläche zu pumpen. Speiseleistung wird an den Motor über ein Dreiphasen-Speisekabel 12 gegeben, dessen eines Ende mit einer Wicklung 13 des Motors 11 und dessen anderes Ende mit einer Dreiphasen-Speisequelle 14· über einen Dreiphasen-Speisetransformator 15 verbunden ist. Eine Primärwicklung 16 des Transformators kann in Y-Schaltung mit einem neutralen Punkt verbunden werden, der mit dem Erdpotential des Systems verbunden ist. Eine Sekundärwicklung 17 des Transformators 15 kann ebenfalls in Y-Schaltung mit einem potentialfreien neutralen Punkt oder in Dreieck-Schaltung, wie gezeigt, ohne einen neutralen Punkt verbunden werden.

Eino Druck-Temperatur-Sonde 18 ist zum Erfassen der Druck- und Temperaturpegel in der Ölbohrung angeordnet und überträgt diese Daten über das Speisekabel 12 an ein Aufzeichnungsgerät 19 an der Oberfläche. Das Aufzeichnungsgerät ist wechselspannungsmäßig von dem Speisekabel 12 über eine Dreiphasen-Induktivitätsspule 21 isoliert, die eine mit dem Speisekabel 12 verbundene Wicklung 22 hat. Die Wicklung kann in Y-Schaltung mit dein Aufzeichnungsgerät 19 zwischen einem neutralen Punkt der Wicklung und dem Erdpotential des Systems geschaltet werden. Diese Kopplung verhindert die Bildung von größeren Speiseader-Erde-Fehlerströmen, sollte ein Fehler in der ^peiseschaltung auftreten. Die Verbindung zwisehen der Sonde 18 und dem Aufzeichnungsgerät 19 wird von einem neutralen Punkt der Motorwicklung 13 über einen Decoder und die Abtrennungs-Helaisschaltung 23 vervollständigt. Die Schaltung 23 weist ein Paar von nicht gezeigten Relaiskontakten auf, die geschlossen sind, um die Sonde 18 mit der Motorwicklung 13 zu verbinden, wenn die Druck- und Temperaturdaten über das Speisekabel 12 übertragen werden sollen. Die Sonde 18 ist zwischen die Schaltung 23 und das Erdpotential des Systems geschaltet, um die elektrische Schaltung zu dem

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Aufzeichnungsgerät 19 zu vervollständigen.

Ein Codeübertrager 24 ist mit den drei Schenkeln der Induktivitätswicklung 22 über drei Kondensatoren 25, 26 und 27 verbunden. Der Übertrager erzeugt ein codiertes Signal, das drei Frequenzen umfaßt und über die Kondensatoren 25» 26 und 27 auf das Speisekabel 12 gekoppelt ist. Die Decoder- und Abtrennungs-Relaisschaltung 23 ist mit einem Abgriffspunkt auf jedem Schenkel der Motorwicklung 13 gekoppelt, um das codierte Signal von dem Speisekabel 12 zu empfangen. Soll die Wirksamkeit der Isolation der Speiseschaltung für den Pumpenmotor geprüft werden, so wird ein allgemein als ein "Megger" mit jedem Leiter des Speisekabels 12 verbunden. Der Megger kann eine Wechselspannung mit einer relativ hohen Amplitude, wie 2000 Volt erzeugen. Um die Sonde 18 während dieser Prüfung zu schützen, wird der Codeübertrager 24 betätigt, um das codierte Signal zu erzeugen. Die Decoder- und Abtrennungs-Relaisschaitung 23 spricht auf das codierte Signal durch öffnen der Relaiskontakte an, um die Sonde 18 von dem neutralen Punkt der Motorwicklung 13 abzutrennen. Wenn die Prüfung beendet ist, so kann der Codeübertrager 24 erneut betätigt werden, um das codierte Signal zu erzeugen, und die Schaltung 23 wird durch Schließen der Relaiskontakte zum erneuten Verbinden der Sonde 18 mit dem neutralen Punkt der Motorwicklung 13 ansprechen.

In Fig. 2 ist eine schematische Schaltung des in Fig. 1 gezeigten Codeübertragers 24 gezeigt. Ein Einleitungssignal wird an den Übertrager gegeben, um das codierte Signal zu erzeugen, das in Fig. 4 als individuelle Perioden der Erzeugung vja sinusförmigen Signalformen mit drei unterschiedlichen Frequenzen gezeigt ist. Fig. 3 zeigt ein Zeitdiagramm der von dem Codeübertrager erzeugten Signale. Bei der

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Beschreibung dieser Signale wird eine "1" ein logisches echtes Signal und eine "O" wird das Fehlen einer logischen "1" angeben. Jedes Schaltungselement , das mehr als zwei Anschlüsse hat, hat diese Anschlüsse nummeriert, die durch das Bezugszeichen des Schaltungselementes, gefolgt durch einen Bindestrich und der Anschlußnummer, bezeichnet sind, wie ein Anschluß 31-1 eines UND-Gliedes 31·

Ein Impulsgenerator 32 erzeugt eine kontinuierliche Folge von abwechselnden "1"- und "O"-Impulse an einem Ausgang, der mit dem Eingang 31-1 des UND-Gliedes 31 verbunden ist. Der Generator ist kristallgesteuert zur Erzeugung der Impulsfolge bei einer Frequenz fO, mit einer Stabilität von annähernd 0,05%. Das UND-Glied 31 hat auch einen Eingang 31-2, der mit dem komplementären Ausgang 33-4· eines RS (Rücksetz-Setz)-Flip-Flops 33 verbunden ist. Ein UND-Glied erzeugt eine "1" an einem Ausgang, wenn seine Eingänge eine "1" erhalten, und erzeugt eine "0" für jede andere Kombination von Eingangssignalen. Wird daher eine "1" an den Eingang 31-2 gegeben, so wird die Impulsfolge an dem Eingang 31-1 an einem Ausgang 31-3 erzeugt.

Das Flip-Flop 33 hat auch einen Setz-Eingang 33-1, einen Rücksetzeingang 33-2 und einen nxchtxnvertierenden Ausgang 33-3. Eine "1" an dem Setz-Eingang.33-1 wird den Ausgang 33-3 auf eine "1" und den Ausgang 33-4· auf eine "0" setzen. Eine "1" an dem Rücksetz-Eingang 33-2 wird den Ausgang 33-3 auf "0" und den Ausgang 33-4- auf "1" zurücksetzen. Eine Einleitungs-Eingangsleitung 34- ist mit dem Rückset z-Eingang 33-2 verbunden. Soll das codierte Signal erzeugt werden, so wird ein "1 "-Impuls an die Leitung 34- durch irgendeine geeignete Einrichtung, wie durch das Schließen eines Schalters, angelegt, der zwischen einer positiven Speisequelle und der Leitung 34- geschaltet ist. Die Vorderflanke des "1 "-Impulses setzt das Flip-Flop 33 zurück, um eine "1" an dem Ausgang 33-4- zu erzeugen, damit das UND-Glied 31 die ,Impulsfolge an dem Ausgang 31-3 erzeugen kann.

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Der Ausgang 31-3 ist mit einem Eingang 35-1 eines Zählers 35 verbunden, dessen Ausgang 35-2 mit einer Signalformerschaltung 36 und mit seinem eigenen Rucksetz-Eingang 35-3 verbunden ist. Jeder "1"-Impuls der Impulsfolge wird durch den Zähler 35 gezählt, bis eine bestimmte Anzahl von Impulsen N1 gezählt wurde, worauf der Zähler eine "1" an seinem Ausgang 35-2 erzeugt. Die "1" an dem Ausgang setzt den Zähler auf O zurück und beendet den "1"-Impuls. Der "1 "-Impuls wird auch an die Signalformerschaltung 36 gegeben, die die Rechteckimpulse in eine Sinuswelle umformt. Da der Zähler die Frequenz fO der Impulsfolge des Impulsgenerators durch N1 teilt, hat das sinusförmige Ausgangssigi al der Signalformerschaltung 36 eine Frequenz f1, die ein Bruchteil 1/N1 der Frequenz fO ist.

Der Ausgang 31-3 ist auch mit einem Eingang 37-1 eines Zählers 37 verbunden,dessen Ausgang 37-2 mit einer Signalformerschaltung 38 und seinem eigenen ^ücksetζ-Eingang 37-3 verbunden ist. Jeder "1"-Impuls der Impulsfolge wird durch den Zähler 37 gezählt, bis eine bestimmte Anzahl von Impulsen N2 gezählt wurde, worauf der Zähler eine "1" an seinem Ausgang 37-2 erzeugt. Die "1" an dem Ausgang setzt den Zähler auf O zurück, um den "1"-Impuls zu beenden. Der "1"-Impuls wird auch an die Signalformerschaltung 38 gegeben, die die Rechteckimpulse in eine Sinuswelle umformt. Das Ausgangssignal von der Signalformerschaltung 38 hat eine Frequenz von f2, die ein Bruchteil 1/ΒΓ2 der Frequenz fO ist. Der Ausgang 31-3 ist mit einem Eingang 39-1 eines Zählers 39 verbunden, dessen Ausgang 39-2 mit einer Signalformerschaltung 4-1 und mit seinem eigenen Rücksetzeingang 39-3 verbunden ist. Der Zähler 39 unterteilt die Impulsfolge des Impulsgenerators mit einer bestimmten Zahl N3 und die Signalformerschaltung 41 erzeugt eine Sinuswelle mit einer Frequenz f3, die ein Bruchteil 1/N3 der Frequenz fO ist.

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Die Ausgänge der Impulsformerschaltungen 36,38 und 41 sind mit drei nicht invertierenden Eingängen 42-1, 42-2 und 42-3 eines Verstärkers 42 jeweils verbunden. Der Verstärker 42 kann wahlweise ein an irgendeinen seiner Eingänge gegebenes Signal verstärken und das verstärkte Signal an einem Ausgang 42-8 erzeugen. Es sind drei Aktivierungseingänge 42-4, 42-5 und 42-6 vorgesehen, die jeweils den Eingängen 42-1 , 42-2 und 42-3 zugeordnet sind. Wird z.B. ein "1"-Signal an den Aktivierungseingang 42-4 gegeben, so wird das Signal am Eingang 42-1 verstärkt. Ein invertierender Eingang 42-7 ist mit dem Ausgang 42-8 über einen Rückkopplungswiderstand 43 und mit dem Erdpotential des Systems über einen Widerstand 44 verbunden. Die Werte der Widerstände 43 und 44 bestimmen die Verstärkung des Verstärkers 42. Der Ausgang 42-8 ist mit den Kondensatoren 2S, 26 und 27 der Fig. 1 über eine Ausgangsleitung 45 verbunden und die Erdpotentialseibe der Codeübertragerschaltung 24 ist mit der Erde des Systems über eine Ausgangsleitung 46 verbunden .

Die Einleitungs-Leitung 34 ist auch mit einem Setz-Eingang 47-1 eines RS-Flip-Flops 47 verbunden, das einen nicht invertierenden Ausgang 47-3 hat, der mit dem Aktivierungseingang 42-4 des Verstärkers 42 verbunden ist. Wenn das "1"-Signal an die Leitung 34 gegeben wird, um das UND-Glied 31 zu aktivieren, so wird das Flip-Flop 47 gesetzt, um eine "1" an dem Eingang 42-4 zum Aktivieren des Verstärkers 42 zu erzeugen, damit das Sinussignal der Frequenz f1 an dem Ausgang 42-8 erzeugt wird. Der Ausgang 35-2 des Zählers 35 ist auch mit einem Eingang 48-1 eines Zähler- und Programmgenerators 48 verbunden. Der eine Gruppe von Ausgängen 48-4 hat , die mit den decodierenden Eingängen 49-N eines UND-Gliedes 49 verbunden sind. Die Gruppe von Ausgängen 48-4 geben, obwohl sie als eine einzige Leitung dargestellt ist, N-Leitungen an, auf denen eine "1" nach einer ersten bestimmten Anzahl von Impulsen erzeugt wird, die von dem Zähler mit der Frequenz £1 gezählt

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wurde. Wenn alle der Eingänge zum UND-Glied 4-9 sich auf "1" befinden, so wird eine "1" an dem Ausgang 4-9-3 erzeugt, der mit einem Rucksetz-Eingang 4?-2 des Flip-Flops

47 verbunden ist. Das Flip-Flop setzt den Ausgang 47-3 auf "O" zurück, um den Verstärker 42 abzuschalten und die Erzeugung des Sinussignals an dem Ausgang 42-8 zu beenden. Auf diese Weise wurde das Sinussignal der Frequenz f1 während einer Zeitdauer erzeugt, die bei ti endet, wie dieses in Fig. 3 gezeigt ist.

Der Zähler 48 hat eine weitere Gruppe von Ausgängen 48-5» die mit den decodxerenden Eingängen 51-N eines UND-Gliedes 51 verbunden sind. Die Gruppe von Ausgängen 48-5 ist gleich der der Ausgänge 48-4, indem sie verschiedene Leitungen angibt, auf allen denen eine ^M1" erzeugt wird, nachdem eine zweite bestimmte Anzahl von Impulsen gezählt wurde, die größer als die erste bestimmte Anzahl ist. Wenn alle Eingänge des UND-Gliedes 51 eine "1^M führen, wird eine "1" an einem Ausgang 51-3 erzeugt, der mit einem Setz-Eingang 52-1 eines RS-Flip-Flops 52 verbunden ist. Das Flip-Flop hat einen nichtinvertierenden Ausgang 52-3» der mit einem Eingang 53-2 eines UND-Gliedes 53» mit einem Eingang 54-2 eines UND-Gliedes 54 und mit einem Eingang 55-1 eines UND-Gliedes 55 verbunden ist. Das Flip-Flop 52 hat auch einen komplementären Ausgang 52-4, der mit einem Setz-Eingang eines D-Flip-Flops 56 verbunden ist. Ein weiterer Eingang 53-1 des UND-Gliedes 53 ist mit einem Ausgang 48-2 des Zählers

48 verbunden. Der Zähler 48 erzeugt eine Impulsfolge mit einer Frequenz, die ein Bruchteil 1/N4 der Frequenz f1 der Impulsfolge von dem Zähler 35 an dem Ausgang 48-2 ist. Die "1", die von dem UND-Glied 51 erzeugt wird, setzt den Ausgang 52-3 des Flip-Flops auf "1", um das UND-Glied

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zu aktivieren, damit eine Impulsfolge von den Zähler 48 an einem Ausgang 53-3 erzeugt wird, der mit einem Takt (c)-Eingang 56-1 des Flip-Flops 56 verbunden ist.

Das D-Flip-Flop 56 hat auch einen Daten(D)-Eingang 56-2, der mit einem komplementären Ausgang 56-4 verbunden ist, der eine Verknüpfungsfunktion ausführt. Für jedes "1"-Signal, das an seinen Takteingang 56-1 gegeben ist, werden die Ausgänge 56-3 und 56-4 aufeinanderfolgend ein "1"-Signal führen. Wenn das Flip-Flop 52 gesetzt ist, so wird eine "1" an dem Ausgang 52-3 erzeugt, um die UND-Glieder 53,54· und 55· zu aktivieren. Dieses erlaubt die Übertragung von Taktimpulsen von dem Ausgang 53-3 an den Takteingang 56-1 des Flip-Flops 56. Da die UND-Glieder 54 und 55 aktiviert sind, werden ihre Ausgänge 54-3 und 55-3 aufeinanderfolgens "1"-Signal infolge der von den Ausgängen 56-3 und 56-4 des Flip-Flops 56 kommenden Signale führen. Das UND-Glied 54 hat einen Ausgang 54-3, der mit dem Aktivierungseingang 42-5 des Verstärkers 42 verbunden ist. Befinden sich beide Eingänge auf "1", so wird eine "1" am Ausgang 54—3 erzeugt, um den Verstärker 42 zu aktivieren, um am Ausgang 42-8 eine Sinuswelle mit der Frequenz f2 au erzeugen. Die Erzeugung des f2-Signals beginnt zum Zeitpunkt t2, wobei kein Ausgangssignal zwischen ti und t2 erzeugt wird, wie dieses in Fig. 3 gezeigt ist, und diese Verzögerung die erforderliche Zeit angibt, um die Anzahl von Impulsen zu erzeugen, die gleich der Differenz zwischen der ersten bestimmten Anzahl und der zweiten bestimmten Anzahl von Impulsen ist, die von den UND-Gliedern 49 und 51 decodiert werden.

Wenn das Flip-Flop 56 gesetzt wurde, so würde sein Ausgang 56-4 auf "O" gesetzt. Dieser Ausgang ist mit einem Eingang 55-2 des UND-Gliedes 55 verbunden und ein Ausgang 55-3 des UND-Gliedes 55 ist mit dem Aktivierungseingang 42-6 des Verstärkers 42 verbunden. Der erste "0" nach "1"-Übergang

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des Signals an dem Takteingang 56-1 wird die "O" an dem Dateneingang 56-2 an den Ausgang 56-3 übertragen und eine "1" an dem Ausgang 56-4- erzeugen. Jetzt erzeugt das UND-Glied 54- eine "O" an dem Aktivierungseingang 42-5 und das UND-Glied 55 erzeugt eine "1", um den Verstärker 42 zu aktivieren, damit er an dem Ausgang 42-8 ein Sinussignal mit der Frequenz f3 erzeugt. Die Erzeugung des f3-Signals beginnt zum Zeitpunkt t3, wie dieses in Fig.3 gezeigt ist, wobei die Zeit zwischen t2 und t3 die erforderliche Zeit angibt, um die Anzahl von Impulsen zu erzeugen, die gleich der Differenz zwischen der zweiten bestimmten Anzahl von Impulsen und dem nächsten ganzzahligen Vielfachen von N4-Impulsen ist.

Der nächste "0" nach "1"-Übergang an dem Takteingang 56-1 wird die "1" an dem Dateneingang 56-2 an den Ausgang 56-3 übertragen und der Verstärker 42 wird zu der Erzeugung des Sinussignals .mit der Frequenz f2 zurückkehren. Dieser Wechsel zwischen den Frequenzen f2 und f3 wird fortgesetzt, bis eine dritte bestimmte Anzahl von Impulsen durch den Zähler 58 gezählt wurde. Eine Gruppe von Ausgängen 48-6 ist mit den Eingängen 57-N eines UND-Gliedes 57 verbunden. Die Gruppe von Ausgängen 48-6 ist gleich den Ausgängen 48-4, indem auch diese eine oder mehrere unterschiedliche Leitungen angibt, auf allen denen eine "1" erzeugt wird, nachdem die dritte bestimmte Anzahl von Impulsen gezählt wurde, wobei diese dritte bestimmte Anzahl größer als die zweite bestimmte Anzahl ist. Befinden sich alle Eingänge des UND-Gliedes 57 auf "1", so wird eine "1" an dem Ausgang 57-3 erzeugt, der mit einem Rücksetzeingang 52-2 des Flip-Flops 52 verbunden ist. Die "1" an dem Rücksetz-Eingang setzt den Ausgang 52-3 auf ¹¹O" zurück, um die UND-Glieder 53, 54 und 55 zu sperren, und setzt den Ausgang 52-4 auf eine "1" zurück, um das Setzsignal von dem Setz-Eingang 56-5 des Flip-Flops 56 zu entfernen.Der Ausgang 57-3 ist auch mit dem Setz-Eingang 33-1 des Flip-Flops 33 verbunden.

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Venn die "1" erzeugt wird, so wird der Eingang 33-4 auf "0" gesetzt, um das UND-Glied 31 zu sperren, und der Ausgang 33-3, der mit einem Rucksatz-Eingang 48-3 des Zählers 48 verbunden ist, wird den Zähler auf 0 zurücksetzen. Auf diese Weise wird der Codeübertrager 24 abgeschaltet und er erfordert die Zuführung eines "1"-Impulses auf der Einleitungs-Leitung 34, um wiedereingeschaltet zu werden. Ein Widerstand 53 ist zwischen den Ausgang 57-3 und das Erdpotential des Systems geschaltet, um einen "O"-Signalpagel zu definieren und Übergangsspannungen daran hindern, das Flip-Flop 52 zurückzusetzen oder das Flip-Flop 33 zu setzen, während das codierte Signal erzeugt wird.

Zusammenfassend umfaßt der Codeübertrager 24 einen Impulsgenerator 32 zum Erzeugen einer Rechteckimpulsfolge mit einer Frequenz fO. Wenn ein Einleitungssignal an den Codeübertrager zugeführt wird, wird die Impulsfolge mit der Frequenz fO an drei Zähler gegeben, von denen jeder die Frequenz fO durch eine unterschiedliche ganze Zahl teilt, um Impulsfolgen zu bilden, die die Frequenzen f1,f2 und f3 haben. Jede Impulsfolge wird an eine Signalformerschaltung gegeben, die die Rechteckimpulse in eine Sinuswelle umformen. Das Einleitungssignal aktiviert den Verstärker 42, damit er ein Sinussignal mit der Frequenz f1 auf einer Ausgangsleitung 45 erzeugt, die mit dem Speisekabel 12 der Fig. 1 verbunden ist.Die Impulsfolge mit der Frequenz f1 wird auch an einen vierten Zähler-und Programmgenerator gegeben, die den Verstärker 42 nach einer ersten bestimmten Anzahl von Impulsen abschaltet, die zu einem Zeitpunkt ti nach der Zuführung des Einleitungsimpulses gezählt sind.

Zu einem Zeitpunkt t2 nach einer Verzögerung, v/ährend kein Signal auf der Ausgangsleitung 45 erzeugt wird, hat der Zähler 48 eine zweite bestimmte Anzahl von Impulsen gezählt und aktiviert den Verstärker, um ein Sinussignal mit der

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Frequenz f2 auf der Ausgangsleitung 45 zu erzeugen. Der Zähler 48 teilt die Impulsfolge mit der Frequenz f1 auch durch eine ganze Zahl N4, um eine Impulsfolge zu erzeugen, um abwechselnd den Verstärker 42 zu aktivieren, um Sinussignale der Frequenzen f2 und f3 zu erzeugen. Nachdem eine dritte bestimmte Anzahl von Impulsen der Impulsfolge der Frequenz f1 gezählt wurde, wird der Verstärker 48 abgeschaltet und die von dem Impulsgenerator 32 erzeugte Impulsfolge wird von den Eingängen der ersten drei Zähler beseitigt, um die Erzeugung des codierten Signals auf der Ausgangsleitung 45 zu beenden.

Fig. 4 ist ein vergrößertes Signalform-Diagramm des von dem Codeübertrager 24 erzeugten Ausgangssignals, das in Fig. 3 gezeigt ist. Fig. 5 ist ein AmpIituden-Frequenz-DiaLgramm des gleichen Ausgangssignals. Es gibt nur wenige Zwangsläufigkeiten bei dem codierten Signal. Die Frequenz f2 und f5 müssen nicht einander gleich sein noch müssen sie Subharmonische der Frequenzen f1 sein, und die Frequenz f3 muß nicht gleich oder eine Subharmonische der Frequenz f2 sein. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, sind die drei Signale in ihrer Größe einander etwa gleich mit einer relativ engen Bandbreite, die bei ?O% des maximalen Amplitudenpegels gemessen ist. Dieses wird durch Verwendung eines kristallgesteuerten Impulsgenerators und relativ hoher "Q^fl-Signalformer erreicht, die in typischer Weise ein ¹¹Q" von nicht «niger als 50 haben.

Da die Zeitpunkte t 1 und t2 durch den Zähler 48 bestimmt sind, fallen sie mit vollständigen Perioden der Sinuswelle mit der Frequenz f1 zusammen. Obwohl keine bestimmten Zeitpunkte erforderlich sind, sollten verschiedene Perioden der Frequenz f1 erzeugt werden, um die Möglichkeit einer Ansteuerung von Signalübergängen zu vermindern, die durch das Einschalten des Pumpenmotors erzeugt werden. Außerdem sollte der Zeitpunkt t2 lange genug nach dem Zeitpunkt ti verzögert \erden, damit die Schaltungen des Decoders 23

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aktiviert werden können, um auf den übrigen Teil des codierten Signals ansprechen zu können. Die Perioden der Erzeugung der Frequenzen £2 und f3 sind einander gleich und entsprechen der Zeitdauer, die erforderlich ist, um eine bestimmte Anzahl N4 der Impulse der Impulsfolge mit der Frequenz £1 zu erzeugen .

In Fig. 6 ist eine schematische Darstellung der Decoder- und Abtrennungs-Relaisschaltung 23 der Fig. 1 gezeigt. Der neutrale Punkt der Motorwicklung 13 ist mit der Sonde 18 über ein Paar von Relaiskontakten 61 verbunden, die im geschlossenen Zustand gezeigt sind. Jede Wicklung der Dreiphasen-Hotor-Wicklung 13 ist von einem Abgriffspunkt zu einer Eingangsleitung 62 über individuelle Kondensatoren geschaltet, die durch die Kondensatoren 63,64 und 65 dargestellt sind. Da alle Leitungen des Speisekabels als Träger für das codierte Signal benutzt werden, wird eine Verbindung zu jeder Wicklung der Motorwicklung hergestellt, so daß der Motor ohne eine Phasenbeschränkung infolge des codierten Signals mit dem Speisekabel verbunden werden kann.

Die Eingangsleitung 62 ist mit einem Eingang eines jeden von drei Bandpaßfiltern 66, 67 und 68 verbunden. Der Filter spricht nur auf den Sinuswellenteil mit der Frequenz £1 des codierten Signals an, um eine Rechteckimpulsfolge mit der Frequenz f1 zu erzeugen. Der Ausgang des Filters 66 ist mit einem Eingang 69-1 eines Zählers 69 verbunden, dessen Ausgang mit einem Rucksetz-Eingang 71-2 eines Flip-Flops 71 verbunden ist, und ein Rücksetz-Eingang 69-3 ist mit einem komplementären Ausgang 71-4- des Flip-Flops verbunden. Der Zähler 69 zählt Impulse der Frequenz £1, bis eine bestimmte Anzahl N5 gezählt wurde, worauf der Zähler eine "1" an seinem Ausgang 69-2 erzeugt, wie dieses in Fig. 3 gezeigt ist. Diese "1" setzt den Flip-Flop-Ausgang 71-4· auf "1",

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um dan Zähler an dem Bücksetz-Eingang 69-3 zurückzusetzen und die ^M1" an dem Ausgang 69-2 zu beenden. Da die Impulsfolge mit der Frequenz £1 nur während der Zeit vom Beginn des codierten Signals zum Zeitpunkt ti erzeugt wird, erhält der Zähler 69 keine weiteren Impulse zur Zählung. Auch der Aus-gangsimpuls des Zählers setzt die Flip-Flops 73 und 75 zurück und setzt die Flip-Flops 77 und 81. Dieses versetzt alle Zähler (No,N7,N8 und N9) in ihren ursprünglichen Zustand und bereitet sie auf eine Zählung vor.

Der Ausgang des Bandpaßfilters 67 ist mit einem Eingang 72-1 eines Zählers 72 verbunden, dessen Ausgang 72-2 mit einem Setz-Eingang 73-1 eines RS-Flip-Flops 73 verbunden ist, und ein Rücksets-Eingang 72-3 ist mit einem nichtinvertierenden Ausgang 73-3 des Flip-Flops 73 verbunden. Das Filter 67 spricht nur auf die Teile des Sinussignals mit der Frequenz f2 des codierten Signals an, um eine Rechteckimpulsfolge mit der Frequenz f2 zu erzeugen. Der Zähler 72 zählt die Impulse mit der Frequenz f2, bis eine bestimmte Anzahl ΪΓ6 gezählt wurde, worauf der Zähler eine "1" an dem Ausgang 72-2 erzeugt, wie dieses in Fig. 3 dargestellt iat. Diese "1" setzt den Flip-Flop-Ausgang 73-3 auf "1", um den Zähler an seinem Rücksetz-Eingang 72-3 zurückzusetzen und an seinem Ausgang 72-2 die "1" zu beenden. Die Anzahl N6 wird so gewählt, daß sie geringer als die gesamte Anzahl der Impulse mit der Frequenz £2 ist, die während jeder einzelnen Periode der Impulserzeugung, wie der Periode zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 , erzeugt werden, so daß der Zahler 72 immer den "1"-Impuls vor dem Ende einer jeden Periode der Signalerzeugung mit der Frequenz f2 erzeugt.

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Ein Ausgang des Bandpaßfilters 68 ist mit einem Eingang 74— 1 eines Zählers 74- verbunden, dessen Ausgang 74—2 mit einem Setz-Eingang 75-1 eines RS-Flip-Flops 75 verbunden ist, und ein Rücksetz-Eingang 74—3 ist mit einem nichtinvertierenden Ausgang 75-3 des Flip-Flops verbunden. Das Filter 68 spricht auf den Sinussignalanteil mit der Frequenz f3 des codierten Signals an, um eine Bechteckimpulsfolge mit der Frequenz f3 zu erzeugen. Der Zähler 74· zählt die Impulse mit der Frequenz f3, bis eine bestimmte Anzahl N7 gezählt wurde, worauf der Zähler eine "1" an dem Ausgang 74—2 erzeugt, wie dieses in Fig. 3 dargestellt ist. Diese "1" setzt den Flip-Flop-Ausgang 75-3 auf "1", um den Zähler an dem Rücksetz-Eingang74— 3 zurückzusetzen und die "1" an dem Ausgang 74—2 zu beenden. Ihnlich der Wahl der Zahl N6, wird die Zahl N7 so gewählt, daß sie geringer als die Gesamtanzahl der Impulse der Frequenz f3 ist, die während einer'geden Periode der Impulserzeugung erzeugt werden, wie der Periode zwischen den Zeitpunkten t3 und t4-.

Der Zählerausgang 72-2 ist auch mit einem Eingang 76-1 eines UND-Gliedes 76 verbunden. Ein Eingang 76-2 des TOID-Gliedes ist mit einem nichtinvertierenden Ausgang 77-3 eines RS-Flip-Flops 77 verbunden, dessen einer Setz-Eingang 77-1 mit dem Zählerausgang 69-2 verbunden ist. Wenn der Zähler 69 den "1"-Impuls erzeugt, so wird der Flip-Flop-Ausgang 77-3 auf "1" gesetzt, um das UND-Glied 76 anzusteuern, damit die "1 "-Impulse, hindurchgelassen v/erden, die von dem Zähler 72 erzeugt v/erden. Das UND-Glied 76 hat einen Ausgang 76-3, der mit einem Eingang 78-1 eines Zählers 78 verbunden ist. Der Zähler hat auch einen Ausgang 78-2, der mit einem Rücksetz-Eingang 77-2 des Flip-Flop 77 verbunden ist. Der Zähler 78 zählt die von dem Zähler 72 erzeugten Impulse, einen Impuls pro Periode, bis eine bestimmte Anzahl N8 gezählt wurde, worauf der Zähler eine "1" an dem Ausgang 78-2 erzeugt, wie dieses in Fig. 3 gezeigt ist. Diese "1" setzt

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den Flip-Flop-Aus gang 77-3 auf "O" zurück, um das UND-Glied zu sperren, damit das Zählen von jedem weiteren Impuls von dem Zähler 78 verhindert wird.

Der Zähler-Ausgang 7^-2 ist auch mit einem Eingang 79-1 eines UND-Gliedes 79 verbunden. Ein Eingang 79-2 des UND-Gliedes 79 ist mit einem nichtinvertierenden Ausgang 81-3 eines RS-Flip-Flops 81 verbunden, dessen Setz-Eingang 81-1 mit dem Zähler-Ausgang 69-2 verbunden ist. Wenn der Zähler 69 den "1 "-Impuls erzeugt, wird der Flip-Flop-Ausgang 81-3 auf "1" zurückgesetzt, damit das UND-Glied 79 die "1"-Impulse hindurchläßt, die von dem Zähler 7^· erzeugt sind. Das UND-Glied 79 hat einen mit einem Eingang 82-1 eines Zählers 82 verbundenen Ausgang 79-3· Ber Zähler hat auch einen Ausgang 82-2, der mit einem Kicksetz-Eingang 81-2 des Flip-Flops 81 verbunden ist. Der Zähler 82 zählt die von dem Zähler 74 erzeugten Impulse, nämlich einen Impuls pro Periode, bx3 eine bestimmte Anzahl N9 gezählt wurde, worauf der Zähler eine "1" an dem Ausgang 82-2 erzeugt, wie dieses in Fig. 3 gezeigt ist. Diese "1" setzt den Flip-Flop-Ausgang 81-3 auf "0" zurück, um das UND-Glied 79 zu sperren, um das Zählen irgendwelcher weiteren Impulse durch den Zähler 82 zu verhindern.

Der Zähler-Ausgang 78-2 ist mit einem Eingang 83-1 eines UND-Gliedes 83 verbunden und der Zähler-Ausgang 82-2 ist mit einem Eingang 83-2 des UND-Gliedes 83 verbunden. Nachdem die Zähler 78 und 82 die Zählerstände von N8 und N9 jeweils erreicht haben, erhalten beide Eingänge des UND-Gliedes 83 eine ^M1", um eine ¹¹I" an einem Ausgang 83-3 zu erzeugen. Der Ausgang 83-3 ist mit einem Eingang eines monostabilen Multivibrators 84- verbunden, der durch eine "1" angesteuert wird, um einen "1"-Impuls einer bestimmten Breite an seinem Ausgang zu erzeugen, wie dieses in Fig.3 gezeigt ist. Der Ausgang des Multivibrators 84- ist mit einem Setz-Eingang 71-1 des Flip-Flops 71» einem Rücksetz-Eingang 78-3 des Zählers 78 und einem Rücksetz-Eingang 82-3 des

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Zählers 82 verbunden. Die von dem Multivibrator erzeugte "1" setzt den Flip-Flop-Ausgang 71-4 auf "0", um den Rücksetzimpuls von dem Zahler 69 zu entfernen und setzt die Zähler 78 und 82 auf 0, um den Decoder für das nächste codierte Signal bereit zu machen. Der Ausgang des Multivibrators 84 ist auch mit einem Takteingang 85-1 eines D-Flip-Flops 85 verbunden. Das Flip-Flop 85 hat einen nichtinvertierenden Ausgang 85-3, der mit einem Eingang 86-1 einer Relaisspeiseschaltung 86 verbunden ist, und ein komplementärer Ausgang 85-4 ist mit einem Eingang 86-2 der Schaltung 86 und einem Dateneingang 85-2 des Flip-Flops 85 verbunden. Die Schaltung 85 hat auch ein Paar von Ausgängen 86-3 und 86-4, die mit einer Relaiswicklung 87 verbunden sind. Die Schaltung 86 spricht auf eine "1" an dem Eingang 86-1 an, um die Wicklung 87 für einen Stromfluß in einer Richtung zu speisen, daß die Relaiskontakte 61 geschlossen werden und spricht auf eine "1" an dem Eingang 86-2 zum Zuführen von Speisespannung an die Wicklung 87 für einen Stromfluß in der entgegengesetzten Richtung an, die die Relaiskontakte 61 öffnet. Wird angenommen, daß der Flip-Flop-Ausgang 85-3 eine "1" führt, um die Relaiskontakte, wie in Fig. 6 gezeigt ist, zu schließen, so gibt der Flip-Flop-Ausgang 85-4 eine "0" an den Dateneingang 85-2. Wenn der Multivibrator 85 den "1"-Impuls erzeugt, so wird das Flip-Flop 85 getaktet, um die "0" an den Ausgang 85-1 und eine "1" an den Ausgang 85-2 zu übertragen. Die Schaltung 86 wird auf die Änderung seines Eingangssignals durch Umkehr des Stromflusses in der Wicklung 87 ansprechen, um die Relaiskontakte 61 zu öffnen. Die Schaltung bleibt durch das Flip-Flop 85 verriegelt, bis das nächste codierte Signal empfangen und decodiert wird, um einen "1"-Impuls von dem Multivibrator 84 zu erzeugen. Das Flip-Flop 85 wird von dem ^M1"-Impuls getaktet, um seine Ausgangssignale umzukehren und die Schaltung 86 wird durch Umkehr des Stromflusses in der Wicklung 87 ansprechen, um die Kontakte 61 zu schließen.

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Zusammenfassend ist die Sonde 18 mit dem neutralen Punkt der Motorwicklung 13 über ein Paar von Relaiskontakten 61 verbunden. Die Kontakte 61 werden geöffnet und geschlossen durch eine bistabile Verriegelungsschaltung, die das Verriegelungs-Flip-Flop 85» die Relaisspeiseschaltung 86 und die Relais-Wicklung 87 umfaßt. Die Verriegelungsschaltung wird von einer Decodierschaltung betätigt, dfe auf das codierte Signal anspricht, das auf dem Speisekabel 12 durch den Codeübertrager 24- erzeugt wird. Jede Wicklung der Motorwicklung 13 ist mit dem Decoder über einen Kondensator gekoppelt. Die Sinuswelle mit der Frequenz f1 wird erfaßt und in eine Rechteckimpulsfolge durch das Bandpaßfilter 66 umgeformt und dLe Impulse werden durch den Zähler 69 gezählt, bis N5 Impulse erhalten wurden. Nachdem N5 Impulse gezählt wurden, setzt sich der Zähler selbst zurück und aktiviert Zähler zum Zählen von Impulsfolgen mit der Frequenz f2 und f3, die durch die Sinuswellen mit den Frequenzen f2 und f3 des codierten Signals erzeugt werden. Nachdem N8 der Impulsfolgenperioden mit der Frequenz f2 und N9 der Impulsfolgenperioden mit der Frequenz f3 gezählt wurden, wird das Flip-Flop 85 getaktet, um den Schaltzustand der Relaiskontakte zu ändern. Auf diese Weise wird jedesmal, wenn das codierte Signal erzeugt wird, der Zustand der Relaiskontakte 61 geändert, so daß die Sonde 18 wahlweise mit dem neutralen Punkt der Motorwicklung 13 verbunden und von ihr abgetrennt werden kann.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum wahlweisen Verbinden einer in einer Ölbohrung zum Erzeugen von Druck und Temperaturdaten angeordneten Sonde mit einer Datenübertragungsleitung. Die Datenübertragungsleitung kann ein Speisekabel sein, das zwischen einem Pumpenmotor, der in der Ölbohrung angeordnet ist, und einer außerhalb der Ölbohrung befindlichen Speisequelle geschaltet ist. Ein außerhalb der Ölbohrung sich befindendes Aufzeichnungsgerät kann

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mit dem Speisekabel durch, eine Induktivität zum Aufzeichnen der Druck- und Temperaturdaten gekoppelt werden. Die Induktivität schützt das Aufzeichnungsgerät vor Strömen, die durch Fehler zwischen einer Speiseader und Erde oder zwischen zwei Speiseädern auftreten können.

Die Vorrichtung weist eine mit der Übertragungsleitung gekoppelte Einrichtung zum wahlweisen Erzeugen eines Steuersignals, eine zwischen die Sonde und die Übertragungsleitung geschaltete bistabile Schaltereinrichtung, die auf ein Schaltsignal zum Umschalten zwischen einem ersten Zustand, bei dem die Sonde mit der Übertragungsleitung verbunden ist, und einem zweiten Zustand anspricht, bei dem die Sonde von der Übertragungsleitung abgetrennt ist, UHd₁ eine mit der Übertragungsleitung gekoppelte und der Schaltereinrichtung verbundene Einrichtung auf, die auf das Steuer3ignal zur Erzeugung des Schaltsignals anspricht. Die Schaltereinrichtung weist ein Relais mit einem Paar von Kontakten auf, die zwischen die Sonde und die Übertragungsleitung geschaltet sind. Typischerweise ist der Motor ein Dreiphasen-Motor mit einer Y- oder Sternwicklung und die Kontakte sind zv/ischen die Sonde und den neutralen Punkt der Motorwicklung geschaltet. Die Schaltereinrichtung weist auch eine Relais-Speiseschaltung zum Halten der Kontakte in einem geschlossenen Zustand in Abhängigkeit von einem ersten Verriegelungssignal und zum Kalten der Eontakte in einer offenen Stellung in Abhängigkeit von einem zweiten Verriegelungssignal auf. Die Schaltereinrichtung weist außerdem eine Verriegelungseinrichtung auf, die zwischen die Relaisspexseschaltung und die Schaltsignal-Generatoreinrichtung geschaltet ist und auf die Erzeugung von einem der ersten und zweiten Verriegelungssignale und das Schaltsignal zum Umschalten auf die Erzeugung des anderen der ersten und zweiten Verriegelungssignale anspricht.

Die Steuersignal-Generatoreinrichtung umfaßt einen Codeübertrager zum Erzeugen eines frequenzcodierten Signals als

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Steuersignal. Das codierte Signal ist eine Wechselstrom- Signalform mit einer ersten bestimmten Frequenz während einer ersten bestimmten Zeitdauer, eine Wechselstrom-Signalform mit einer zweiten bestimmten !Frequenz während mindestens einer zweiten bestimmten Zeitdauer nachfolgend zu der ersten bestimmten Zeitdauer und eine Wechselstrom-Signalform mit einer dritten bestimmten Frequenz während mindestens einer dritten bestimmte Zeitdauer. Der Codeübertrager weist einen Impulsgenerator zum Erzeugen einer kontinuierlichen Rechteckimpulsfolge mit einer vierten bestimmten Frequenz, die größer als die erste, zweite und dritte Frequenz ü, eine Zähl einrichtung zum Unterteilen der vierten Impulsfrequenzfolge, durch erste, zweite und dritte bestimmte Zahlen, um Eechteckimpulsfolgen zu erzeugen, die erste, zweite und dritte Frequenzen jeweils haben, eine Einrichtung zum Formen der ersten, zweiten und dritten Rechteckimpulsfolgen in Wechselstrom-Sinuswellen, die die ersten, zweiten und dritten Frequenzen jeweils haben, und eine Einrichtung zum wahlweisen Verbinden der Signalformereinrichtung mit der Übertragungsleitung, um das frequenzcodierte Signal zu erzeugen,

Die Schaltsignal-Generatoreinrichtucg weist eine Einrichtung auf, die auf die Signalform mit der ersten Frequenz zum Erzeugen eines Aktivierungssignals anspricht, und eine auf das Aktivierungssignal und die Signalformen mit der zweiten und dritten Frequenz ansprechende Einrichtung zum Erzeugen des Schaltersignals auf. Die Generatoreinrichtung für das Aktivierungssignal weist eine Einrichtung zum Zählen der Anzahl von Perioden der Signalform mit der ersten Frequenz und zum Erzeugen des Aktivierungssignals, wenn eine bestimmte Anzahl von Perioden mit der ersten Frequenz gezählt wurden, auf. Die auf das Aktivierungssignal ansprechende Einrichtung weist eine Einrichtung zum Zählen der Anzahl der Perioden von jeder der Signalformen mit der zweiten und dritten Frequenz und zum Erzeugen des Schaltersignals auf, wenn eine zweite be-

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stimmte Anzahl von Perioden jeder der Signalformen mit der zweiten und dritten Frequenz gezählt wurden und das Aktivierungssignal erzeugt wurde. Die auf das Aktivierungssignal ansprachende Einrichtung v/eist eine Einrichtung zum Zählen der Anzahl von Perioden der Signalform mit der zweiten Frequenz und zum Erzeugen eines ersten Zählsignals auf, wann eine bestimmte Anzahl von Perioden der Signalform mit der zweiten Frequenz v/ährend einer der Zeitdauern mit der Signalforni der zweiten Frequenz gezählt wurden, und weist eine Einrichtung zum Zählen der Anzahl der Perioden der Signalform mit der dritten Frequenz und zum Erzeugen eines zweitenZählersignals auf, wenn eine bestimmte Anzahl von Perioden der Signalform mit der dritten Frequenz während einer der Zeitdauern der Signalform mit der dritten Frequenz gezählt wurden, wobei die Zähleinrichtung für die»Zeitdauern auf die ersten und zweiten Zählsignale zum Zählen der Anzahl von jeder der Zeitdauern der Signalfora mit den zweiten und dritten Frequenzen anspricht.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum x-zahlweisen Verbinden einer in einer Ölbohrung angeordneten Sonde mit einer Wicklung eines Pumpenmotors, wobei der Pumpenmotor in der Ölbohrung angeordnet und mit einem Speisekabel , zwischen der Motorwicklung und einer auiBerhalb der Ölbohrung befindlichen Speisequelle verbunden ist, ein außerhalb der Ölbohrung befindliches Aufzeichnungsgerät mit dem Speisekabel gekoppelt ist, um Druck und Temperaturdaten, die von der Sonde erzeugt werden, zu empfangen, und eine Schaltereinrichtung zwischen die Sonde und die Motorwicklung geschaltet ist. Das Verfahren umfaßt die Schritte der Erzeugung eines codierten Steuersignals auf dem Speisekabel, des Decodierens des Steuersignals zum Erzeugen eines Schaltsignals und das Umschalten der Schaltereinrichtung von einem auf den anderen von zwei stabilen Zuständen in Abhängigkeit von der Erzeugung des Schaltsignals, wobei in einem ersten der stabilen Zustände die Sonde

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mit der Motorwicklung verbunden ist, und in einem zv/eiten der stabilen Zustände die Sonde von der Hotorwicklung abgetrennt ist.

Die Speisung für die Decoder- und Abtrennungs-Relaisschaltung kann von der an den Pumpenmotor gegebenen Speiseleistung erhäL ten werden. Die elektronischen Elemente in dem Decoder erfordern typischerweise eine niedrige Gleichspannung, die durch Gleichrichten und Filtern der Dreiphasen-Wechselstromspeisung erhalten werden kann. Die Relais-Speisesda altung erfordert typischerweise die niedrige Gleichspannung und sowohl einen Wechselstrom oder eine hohe Gleichspannung für die Relaiswicklung.

Entsprechend der Bestimmungen des Patentrechtes wurden das Prinzip und die Arbeitsweise der Erfindung erläutert und anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels gezeigt. Es ist jedoch selbstverständlich, daß die Erfindung auch in anderer V/eise ausgeführt werden kann,als in dem besonderen gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiel, ohne daß damit der älLgemeine Erfindungsgedanke verlassen wird. So kann z.B. das codierte Signal aus mehr oder weniger als drei getrennten Frequenzen gebildet werden. Werden jedoch nur eine oder zwei Frequenzen benutzt, so könnten durch das Ein- und Ausschalten des Pumpenmotors erzeugte Signalübergänge die Decoderschaltung betätigen. Werden mehr als drei Frequenzen benutzt, können die Kosten der zusätzlichen Schaltung den zusätzlichen Schutz vor Störsignalen aufwiegen.

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L e e r s e i t e

Claims

FATENTANAALTE A. GRÜNECKER

H. KINKELDEY

GH If-A.

2759052 W. STOCKMAlR

K. SCHUMANN

DR RCR NA~ OPL-PMYS

P. H. JAKOB G. BEZOLD

DR PCR IAT- GKl-CKCM

P 12 090

== = = = === 8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE *3

Patentansprüche

f 1. !Vorrichtung zum wahlweisen Verbinden einer in einer ül-Dohrung angeordneten Sonde zum Erzeugen von Druck-und Temperaturdaten mit einer übertragungsleitung, g e k e η η se ichnet durch eine mit der übertragungsleitung (12) gekoppelte Einrichtung (24-) zum wahl weisen Erzaugen eines Steuersignals, durch eine bistabile Schaltereinrichtung (23), die zwischen die Sonde (18) und die Übertragungsleitung (12) geschaltet ist und auf ein Schaltsignal zum Umschalten zwischen einem ersten Zustand, bei dem die Sonde (18) mit der Übertragungsleitung (12) verbunden ist, und einem zweiten Zustand anspricht, bei dem die Sonde (18) von der Übertragungsleitung (12) abgetrennt ist, und durch eine mit der Übertragungsleitung (12) gekoppelte und mit der Schaltereinrichtung (23) verbundene Einrichtung (66 bis 84), die auf das Steuersignal zum Erzeugen des Schaltsignals anspricht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrihtung (24·) zum Erzeugen des Steuersignals einen Codeübertrager zum Erzeugen eines frequenzcodierten Signals als Steuersignal aufweist.

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TELEFON (OBB) 39 3Ββ9 TELEX W-9S9M TELBORAMMEMONAPAT TELEKOPIERER

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3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß der Godeübertrager (24) das codierte Signal als eine Wechselstrom-Signalform mit einer ersten bestimmten Frequenz während einer ersten bestimmten Zeitdauer, einer Wechselstrom-Signalform mit einer zweiten bestimmten Frequenz während mindestens einer zweiten bestimmten Zeitdauer im Anschluß an die erste Zeitdauer und einer Vechselstrom-Signalform mit einer dritten bestimmten Frequenz während mindestens einer dritten bestimmten Zeitdauer erzeugt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Codsübertrager (24) einen Impulsgenerator (32) zum Erzeugen einer Rechteckimpulsfolge mit einer vierten bestimmten Frequenz (xO) größer als die erste (fi), zweite (f2) und dritte (f3) Frequenzen, eine Zähleinrichtung (35»37»39) zum. Teilen der Impulsfolge nit der vierten Frequenz durch erste, zweite und dritte bestirrute Zahlen, um Rechteckimpulsfolgen aifc d3.r ersten, zweiten und dritten Frequenz jeweils zu erzeugen, eine Einrichtung (36,38,41) zum Formen der ersten, zweiten und dritter» Rechteckimpulsfolgen in Wechselstrom-Sinuswellen mit der ersten, zweiten und dritten Frequenz und einte Einrichtung (42) zum wahl v/eise η Verbinden der Signalformereinrichtung (36,38,41) mit der Übertragungsleitung (12) zum Erzeugen des frequenzcodierten Signals aufweist.
5· Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung (66 bis B4) zum Erzeugen des Schaltsignals eine Einrichtung(66,69), die auf die Signalform mit der ersten Frequenz zum Erzeugen eines Aktivierungssignals anspricht, und eine Einrichtung (67,72,68,74,76,79,78,82) aufweist, die auf das Aktivierungssignal und die Signalformen mit der zweiten und dritten Frequenz anspricht, um das Schaltsignal zu erzeugen.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die das Aktivierungssignal erzeugende Einrichtung (66,69) eine Einrichtung (66) zum Zählen der Anzahl von Perioden der Signalform mit der ersten !frequenz und zum Erzeugen des Aktivierungssignals aufweist, wenn eine bestimmte Anzahl der Perioden der ersten Frequenz gezählt wurden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß die auf das Aktivierungssignal ansprechende Einrichtung (67,72,68,74»76,79*78,82) eine Einrichtung (78,82) zum Zählen der Anzahl von Zeitdauern für jede der Signalformen mit der zweiten und dritten Frequenz und zum Erzeugen des Schaltsignals, wenn eine zweite bestimmte Anzahl von jeder der Zeitdauern für die Signalform mit der zweiten und dritten Frequenz gezählt und das Aktivierungssignal erzeugt wurde.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die auf das Aktivierungssignal ansprechende Einrichtung (67,72,68,74-,76,79,78,82) eine Einrichtung (72) zum Zählen der Ansah! von Perioden der Signalform der zweiten Frecu enz und zum Erzeugen eines erstenZähl- signals, wenn eine bestimmte Anzahl der Perioden der Signalform mit der zweiten Frequenz während einer der Zeitdauern der Signalform der zweiten Frequenz gezählt wurden, und eine Einrichtung (74) zum Zählen der Anzahl von Perioden der Signalform mit der dritten Frequenz und zum Erzeugen eines zweiten Zählsignals aufweist, wenn eine bestimmte Anzahl von Perioden der Signalform mit tier dritten Frequenz während einer der Zeitdauern für die Signalform mit der dritten Frequenz gezählt wurden, und wobei die Zähleinrichtung (78,82) für die Zeitdauern auf die ersten und zweiten Zählsignale zum Zählen der Anzahl der Zeitdauern für die Signalformen mit der zweiten und dritten Frequenz anspricht.

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9· Vorrichtung zum Überwachen des Drucks und der Temperatur in einer Ölbohrung, die eine Speisequelle außerhalb der Ölbohrung, einen in der Ölbohrung angeordneten Pumpeniaotor, ein zwischen der Speisequelle und einer Wicklung des Pumpenmotors zur Zuführung von Speiseleistung an den Motor geschaltetes Speisekabel, eine in der Ölbohrung angeordnete Sonde zum Erzeugen von Druck- und Temperaturdaten und ein Aufzeichnungsgerät außerhalb der Ölbohrung zum Aufzeichnen der Druck- und Temperaturdaten von der Sonde aufweist, wobei eine Vorrichtung zum wahlweisen 'Verbinden der Sonde mit dem Aufzeichnungsgerät gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung (21) zum Koppeln des Aufzeichnungsgerätes (19) mit dem Speisekabel (12) , durch eine bistabile Schaltereinrichtung (23), die zwischen die Sonde (18) und das Speisekabel (12) geschaltet ist und auf ein Schaltsignal zum Umschalten zwischen einem ersten Zustand, bei dem die Sonde (18) mit der Speiseleitung (12) verbunden ist, und einem zxveiten Zustand anspricht, bei dem die Sonde (18) von der Speiseleitung (12) abgetrennt ist, durch eine mit der ^eiseleitung (12) zum wahlweisen Erzeugen eines Steuersignals gekoppelte Einrichtung (24) und durch eine mit der Speiseleitung (12) gekoppelte und der Schaltereinrichtung (2$) verbundene Einrichtung (66 bis 84), die auf das Steuersignal zum Erzeugen des Schaltsignals anspricht.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung (21) zum Koppeln des Aufzeichnungsgerätes (19) eine Induktivität zum Isolieren des Aufzeichnungsgerätes (19) von der Speiseleitung (12) ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltereinrichtung (23) ein Relais (87) mit einem Paar von Kontakten (61), die zwischen die Sonde (18) und die Speiseleitung (12) geschaltet sind,

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eine Relais-Speiseschaltung (86) zum Halten der Kontakte (•61) in einer geschlossenen Stellung in Abhängigkeit von einem ersten Verriegelungssignal und zum Halten der Kontakte (61) in einer geöffneten Stellung in Abhängigkeit von einem zweiten Verriegelungssignal und eine Verriegelungseinrichtung (85) auf v/eist, die zwischen die Relais-Speiseschaltung (86) und die das Schaltsignal erzeugende Einrichtung (66 bis 84·) geschaltet ist und auf die Erzeugung eines der ersten und zweiten Verriegelungssignale und das Schaltsignal zum Umschalten zur Erzeugung des anderen der ersten und zweiten Verriegelungssgnale anspricht.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß die das Steuersignal erzeugende Einrichtung (24) einen Codeübertrager zum Erzeugen eines frequenacodierten Signals als Steuersignal aufweist.
13· Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß der Codeübertrager (24) das codierte Signal als ein Sinussignal mit einer ersten bestimmten Frequenz während einer ersten bestimmten Zeitdauer, als Sinussignal mit einer zv/eiten bestimmten Frequenz während mindestens einer zweiten bestimmten Zeitdauer im Anschluß an die erste Zeitdauer und als ein Sinussignal mit einer dritten bestimmten Frequenz für mindestens eine dritte bestimmte Zeitdauer im Anschluß an die zweite Zeitdauer erzeugt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet , daß der Codeübertrager (24) ein codiertes Signal mit einer gleichen Anzahl von abwechselnden Zeitdauern des Sinussignals mit der zwei ten und dritten Frequenz im Anschluß an die erste Zeitdauer erzeugt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung (24) zum Erzeugen des

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Steuersignals kapazitiv mit der Speiseleitung (12) gekoppelt ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14,dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung (66 bis 84) zur Erzeugung des Schaltsignals eine Einrichtung (69) zum Zählen der Perioden des Sinussignals mit der ersten Frequenz und zum Erzeugen eines Aktivierungssignals,wenn eine erste bestimmte Anzahl der Perioden der ersten Frequenz gezählt wurden und eine Einrichtung (76 bis 82) aufweist, die auf das Aktivierungssignal zum Zählen der Anzahl von Zeitdauern der Sinussignale mit der zweiten und dritten Frequenz anspricht und das Schaltsignal erzeugt, wenn eine zweite bestimmte Anzahl von jeder der Zeitdauern der Sinuswellen mit der zweiten und dritten Frequenz gezählt wurde.
17. Verfahren zum wahlweisen Verbinden einer in einer Ölbohrung angeordneten Sonde mit einer Wicklung eines Punpenmotors, wobei der Pumpenmotor in der Ölbohrung angeordnet ist und mit einem Speisekabel zwischen der Motorwicklung und einer Speisequelle außerhalb der Ölbohrung verbunden ist, ein Aufzeichnungsgerät außerhalb der Ölbohrung mit dem Speisekabel gekoppelt ist, um Druck- und Temperaturdaten, die von der Sonde erzeugt werden, zu empfangen, und eine Schalt ereinrichtung zwischen die Sonde und die Motorwicklung geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet , daß ein codiertes Steuersignal auf dem Speisekabel erzeugt wird, daß das Steuersignal decodiert wird, um ein Schaltsignal zu erzeugen und daß die Schaltereinrichtung von dem einen auf den anderen von zwei stabilen Schaltzuständen in Abhängigkeit von der Erzeugung des Schaltsignals umgeschaltet wird, wobei in einem ersten der stabilen Schaltzustände die Sonde mit der Motorwicklung verbunden wird und in einem zweiten der stabilen Schaltzustände die Sonde von der Motorwicklung abgetrennt wird.

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18. Verfahren nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet , daß der Schritt der Erzeugung des codierten Signals die Erzeugung einer Wechselstromsignalform, die eine erste bestimmte Frequenz während einer ersten bestimmten Zeitdauer, die Erzeugung einer Wechselstromsignalform mit einer zweiten bestimmten Frequenz während einer mindestens zweiten bestimmten Zeitdauer und die Erzeugung einer Wechselstromsignalform mit einer dritten bestimmten Frequenz während mindestens einer dritten bestimmten Zeitdauer umfaßt.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß der Schritt der Erzeugung des codierten Signals die Erzeugung einer Impulsfolge mit einer vierten bestimmten Frequenz, die Teilung dieser Impulsfolge mit der vierten Frequenz durch eine erste bestimmte Anzahl zum Erzeugen einer Impulsfolge mit der ersten Frequenz und zum Umformen der Impulsfolge mit der ersten Frequenz zum Erzeugen der Wechselst^msignalform mit der ersten Frequenz, durch eine z\*eite bestimmte Anzahl zum Erzeugen einer Impulsfolge mit der zweiten Frequenz und zum Umformen der Impulsfolge mit der zweiten Frequenz, um die Wechselstromsignalfomi mit der zweiten Frequenz zu erzeugen, und Teilen der Impulsfolge der vierten Frequenz durch eine dritte bestimmte Anzahl, um eine Impulsfolge mit der dritten bestimmten Frequenz zu erzeugen und die Impulsfolge mit der dritten Frequenz umzuformen, um die Wechselstromsignalform mit der dritten Frequenz zu erzeugen, umfaßt. «
20. Verfahren nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet , daß der Schritt des Decodierens des Steuersignals das Zählen der Anzahl von Perioden der Wechselstromsignalform mit der ersten Frequenz und das Erzeugen eines Aktivierungssignals, wenn eine erste bestimmte Anzahl von den Perioden gezählt wurde, ein Zählen der Anzahl der Zeitdauern, während denen die Wechselstromsignalform der zweiten Frequenz

809847/0616

erzeugt wird, Zählen der Anzahl der Zeitdauern, während denen die Vechselstromsignalform mit der dritten Frequenz erzeugt wird, und Erzeugen des Schaltsignals, wenn eine bestimmte Anzahl von jeden der Zeitdauern mit den Signalformen der zweiten und dritten Frequenz gezählt wurden und das Aktivierungssignal erzeugt wurde, umfaßt.

SQ9B47/ÜS1S