RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 159774 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 276778 (51) Int.Cl.5: Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 28.12.1988 Układ zdalnej sygnalizacji uszkodzeń w szczególności (54) dla teletransmisyjnych stacji nieobsługiwanych (73) Uprawniony z patentu: (43) Zgłoszenie ogłoszono: PZT-TELKOM - Spółka Akcyjna, 09.07.1990 BUP 14/90 Warszawa, PL (72) Twórca wynalazku: (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: Marek Cebula, Warszawa, PL 29.01.1993 WUP 01/93 PL 15974 B1 (57) Układ zdalnej sygnalizacji uszkodzeń w szczególności dla teletransmisyjnych stacji nieobsługiwanych p o siad ający dwa id entyczne regen eratory zbudowane z połączonych łańcuchowo wzmacniacza kształtującego, filtru i wzmacniacza liniowego, znam ienny tym, że pomiędzy filtr i wzmacniacz liniowy regeneratorów włączony j est klucz analogowy (K). wyjście filtru regeneratora pierwszego połączone je st dodatkowo z wejściem klucza analogowego (S), pierwszym wejściem uk ładu taktującego (UT) i wejściem układu startu (US), którego wyjście połączone j est z drugim wejściem układu taktującego zaś układ taktujący połączony je s t pierwszym ze swoich wyjść z wejściem stertującym klucza analogowego (S), drugim z połączonymi równolegle wejściami s te r u ją c y m i kluczy analogowych (K), a trzecim będącym szyną równoległą z wejściem adresowym m ultipleksera analogowego (M) mającego dołączoną szeregowo poprzez kondensatory (C l Ca) i klucze (Al Au) do swych wejść multipleksowanych masę zaś wyjście połączone z wejściem wzmacniacza liniowego (WL) regeneratora drugiego oraz poprzez rezystor (R) z wyjściem klucza analogowego (S).
UKŁAD ZDALNEJ SYGNALIZACJI USZKODZEŃ W SZCZEGÓLNOŚCI DLA TELETRANSMISYJNYCH STACJI NIEOBSŁUGIWANYCH Z a s t r z e ż e n i e p a t e n t o w e Układ zdalnej sygnalizacji uszkodzeń w szczególności dla teletransmisyjnych stacji nieobsługiwanych posiadający dwa identyczne regeneratory zbudowane z połączonych łańcuchowo wzmacniacza kształtującego, filtru i wzmacniacza liniowego, z n a m i e n n y tym, że pomiędzy filtr i wzmacniacz liniowy regeneratorów włączony j est klucz analogowy /K /, wyjście filtru regeneratora pierwszego połączone jest dodatkowo z wejściem klucza analogowego / S /, pierwszym wejściem układu taktującego /UT/ i wejściem układu startu /U S /, którego wyjście połączone jest z drugim wejściem układu taktującego zaś układ taktujący połączony jest pierwszym ze swoich wyjść z wejściem sterującym klucza analogowego / S /, drugim z połączonymi równolegle wejściami sterującymi kluczy analogowych / K /, a trzecim będącym szyną równoległą z wejściem adresowym multipleksera analogowego /M / mającego dołączoną szeregowo poprzez kondensatory /C l + Cn/ i klucze /A l + An/ do swych wejść multipleksowanych masę zaś wyjście połączone z wejściem wzmacniacza liniowego /W L/ regeneratora drugiego oraz poprzez rezystor / R / z wyjściem klucza analogowego / S /. * * * Przedmiotem wynalazku jest układ zdalnej sygnalizacji uszkodzeń w szczególności dla teletransmisyjnych stacji nieobsługiwanych, umożliwiający lokalizację stacji nieobsługiwanej i rodzaju sygnalizowanego z niej uszkodzenia w nadzorowanych traktach kablowych, wysokokrotnych systemów analogowych i cyfrowych bez przerywania sygnałów użytecznych. Stacje nieobsługiwane są urządzeniami teletransmisyjnego traktu liniowego. Stacja nieobsługiwana wyposażona jest w różnego rodzaju czujniki stanów alarmowych. Przykładowo może to być alarm otwarcia zasobnika sta c ji, przekroczenie temperatury, zaniku transmisji, pojawienie się wody w zasobniku, pogorszenie izolacji kabla itp. Wytwarzane przez czujniki sygnały uszkodzeń są przesyłane do stacji obsługiwanej przy pomocy układu zdalnej sygnalizacji uszkodzeń. Stacja obsługiwana nadzoruje od kilku do kilkudziesięciu stacji nieobsługiwanych, ilość zaś przesyłanych z każdej stacji nieobsługiwanej sygnałów alarmowych nie przekracza kilkunastu. Znane i stosowane układy zdalnej sygnalizacji są najczęściej przystosowane do obsługi konkretnego systemu teletransmisyjnego, stąd duża różnorodność spotykanych rozwiązań. Często stosowane jest tradycyjne rozwiązanie wykorzystujące dodatkowe niezależne od transmisyjnych przewody sygnalizacyjne. Sygnałem uszkodzenia jest połączenie w stacji nieobsługiwanej żył sygnalizacyjnych poprzez odpowiednio dobrany rezystor i diodę. Lokalizacja uszkodzenia odbywa się poprzez pomiar na stacji obsługiwanej rezystancji pomiędzy żyłami sygnalizacyjnymi przy różnych polaryzacjach napięcia pomiarowego. Zaletą jest prosty układ na stacji nieobsługiwanej, wadą konieczność korzystania z dodatkowych żył sygnalizacyjnych i mała pewność lokalizacji przy większej ilości stacji. Rezystancje żył sygnalizacyjnych mają duży rozrzut produkcyjny, są uzależnione od temperatury i różnic w długościach odcinków wzmacniakowych. Przy długich odcinkach decydują o rezystanc ji mierzonej pętli, utrudniając lokalizację. Przeciwdziała się temu poprzez zwiększenie wartości rezystorów zamykających pętlę, co powoduje konieczność stosowania wysokich napięć pomiarowych /powyżej 100V/ kłopotliwych i niebezpiecznych. W praktyce układy takie nadają się
159 774 3 do kontroli najwyżej kilku stacji nieobsługiwanych. Metoda jest trudna do automatyzacji, lokalizacja najczęściej wykonywana jest przy pomocy manipulacji ręcznych. Innym stosowanym rozwiązaniem jest umieszczenie na stacjach nieobsługiwanych układów sygnalizacji z generatorami sygnałowymi o częstotliwości charakterystycznej dla danej stac ji i generatorami pomocniczymi o częstotliwościach znamiennych dla typu szkodzenia. Częstotliwości sygnałowe są przesyłane w sposób ciągły w wydzielonym paśmie na skraju właściwego kanału transmisji. Ich obecność i prawidłowy poziom świadczy o dobrej pracy kontrolowanych stacji. Zanik częstotliwości sygnałowej i pojawienie się sygnału z normalnie wyłączonego generatora pomocniczego pozwala na lokalizację uszkodzonej stacji i typu uszkodzenia. Lokalizacja j est tu znacznie pewniejsza niż w omawianym poprzednio systemie, jednak ilość możliwych do przesyłania informacji jest mała ze względu na ograniczone pasmo przeznaczone dla sygnalizacji. Bliskość sygnałów kontrolnych jest też powodem dodatkowych zakłóceń w kanale użytkowym. Generatory sygnałowe i pomocnicze ze względu na wymaganą stabilność poziomu wyjściowego, częstotliwości oraz małą zawartość harmonicznych są układami trudnymi i rozbudowanymi. Ilość możliwych do kontroli stacji ogranicza się tu do kilkunastu a ilość kryteriów alarmowych do kilku. Układy sygnalizacji oparte na omówionej zasadzie są stosowane jedynie w systemach analogowych. W nowszych systemach teletransmisyjnych spotykane jest rozwiązanie, w którym układ zdalnej sygnalizacji zawiera odbiornik i nadajnik sygnałów kodowych. System wymaga do współpracy urządzeń sprawnego łącza dwutorowego. Sygnał zawierający zakodowany adres jest nadawany przez stację obsługiwaną w zajmowanym czasowo kanale właściwej transmisji i odbierany jednocześnie przez odbiorniki na wszystkich stacjach nieobsługiwanych. Odbiornik na stacji nieobsługiwanej zawiera układy dekodujące przyjmowany sygnał i komparatory porównujące go z adresem ustalonym dla danej stac ji. Ten z odbiorników, który dokona pozytywnego porównania adresu uruchamia generator i koder swojego nadajnika wysyłając powrotnym torem - transmisji informację o stanie czujników alarmowych. Uzyskanie informacji z innej stacji wymaga wysłania ze stacji obsługiwanej kolejnego sygnału z zakodowanym adresem tej stacji. Dla sprawdzenia wszystkich stacji nieobsługiwanych w kontrolowanym łączu wymagany jest dość długi czas zajęcia kanału transmisyjnego, dlatego przy częstej kontroli konieczne jest wydzielenie jednego z kanałów łącza do celów sygnalizacji, lub utworzenie niezależnego łącza sygnalizacyjnego pracującego np. w paśmie częstotliwości niewykorzystywanym w torze przez transmisję właściwą i posiadającego filtry wydzielające pasmo sygnalizacji i wzmacniacze pozwalające na regenerację sygnału. Zaletą systemu jest możliwość kontroli dużej ilości stacji nieobsługiwanych i jej pewność, wadą zaś rozbudowane układy zdalnej sygnalizacji na stacji nie obsługiwanej i obsługiwanej, niewymienność układów z różnych stacji. Omówione przykłady nie wyczerpują wszystkich rodzajów stosowanych rozwiązań, podają jedynie cechy charakterystyczne rozwiązań częściej spotykanych w kraju. Istotą wynalazku jest układ zdalnej sygnalizacji uszkodzeń posiadający dwa identyczne regeneratory zbudowane z łańcuchowo połączonych: wzmacniacza kształtującego, filtru, klucza analogowego i wzmacniacza liniowego. Wyjście filtra regeneratora pierwszego połączone jest również z wejściem dodatkowego klucza analogowego, pierwszym wejściem układu taktującego i wejściem układu startu, którego wyjście połączone jest z drugim wejściem układu taktującego. Układ taktujący połączony jest pierwszym ze swych wyjść z wejściem sterującym dodatkowego klucza analogowego, drugim z połączonymi równolegle wejściami sterującymi kluczy analogowych regeneratora nadawczego i odbiorczego a trzecim będącym szyną równoległą z wejściem adresowym multipleksera analogowego. Multiplekser ma dołączoną szeregowo poprzez kondensatory i klucze do swych wejść multipleksowanych masę. Wyjście multipleksera połączone jest z wejściem wzmacniacza liniowego regeneratora odbiorczego oraz poprzez rezystor z wyjściem analogowego klucza dodatkowego.
4 159 774 Opisany układ pozwala na dużą szybkość i niezawodność lokalizacji stacji i rodzaju sygnalizowanego uszkodzenia w długich mających dużo stacji nieobsługiwanych traktach liniowych. Unifikacja układów sygnalizacji ułatwia znacznie projektowanie, budowę i eksploatację traktów, zmniejsza ilość koniecznych zespołów zapasowych i ułatwia produkcję. Wynalazek jest omówiony na przykładzie wykonania pokazanego na rysunku przedstawiającego schemat blokowy układu zdalnej sygnalizacji uszkodzeń. Inicjujący ciągły sygnał małej częstotliwości ze stacji obsługiwanej wchodzi na wejście wzmacniacza kształtującego WK, regeneratora pierwszego stacji pierwszej. Wzmacniacz ten posiada nieliniową charakterystykę przenoszenia, sygnały o małym poziomie są tłumione zaś o wyższym wzmacniane i ograniczane do stałej amplitudy. Pozwala to przy właściwym doborze nachylenia liniowej części charakterystyki na uzyskanie stałej amplitudy sygnału inicjującego na wyjściu wzmacniacza w szerokim zakresie poziomów wejściowych. Jednocześnie odstęp od szumów i zakłóceń powiększa się, gdyż sygnały małych amplitud są tłumione. Zregenerowany sygnał jest teraz filtrowany przez prosty pasmowy f il t r środkowoprzepustowy F co pozwala dodatkowo wyseparować go od ewentualnych zakłóceń i podany na wejście klucza analogowego K i S oraz wejścia układu startu US i taktującego UT. W stanie spoczynkowym układu wszystkie klucze analogowe są wyłączone, a więc sygnał odbierany nie jest przesyłany do następnej stacji nie- obsługiwanej ani zwrotnie do obsługiwanej. Układ startu US jest detektorem o dużej szybkości narastania sygnału wyjściowego i długiej stałej zaniku. Układ startu włącza układ taktujący podając potencjał stały na jego drugie wejście. Układ taktujący UT zaczyna teraz zliczać okresy sygnału inicjującego podawanego na wejście pierwsze. Określona ilość okresów sygnału inicjującego wyznacza czas trwania taktu podstawowego. Po wstępnym dłuższym kilkutaktowym odcinku czasowym zostaje przez pierwsze wyjście układu taktującego UT włączony klucz analogowy S. Sygnał inicjujący zostanie teraz podany przez klucz S i rezystor R na wejście wzmacniacza liniowego WL regeneratora drugiego, do którego dołączone j est również wyjście multipleksera analogowego M. Na wejścia analogowe multipleksera podawane są poprzez kondensatory Cl + Cn i klucze Al + An masowe kryteria alarmów. Klucze Al + An są sterowane przez czujniki alarmowe stacji nieobsługiwanej. Kondensatory Cl + Cn są konieczne, gdyż często pomiędzy podawanym przez czujniki potencjałem zerowym a lokalną masą stacji nieobsługiwanej istnieje znaczna różnica potencjałów. Wejścia adresowe i włączające multipleksera M sterowane są poprzez trzecie wyjście układu taktującego UT będące szyną równoległą. Zmiana co takt adresu multipleksera powoduje zawieranie sygnału inicjującego przy dołączaniu wejść z włączonym kluczem A lub przekazywanie go bez obniżania poziomu gdy dołączone jest wejście multipleksera z niewłączonym kluczem A. W ten sposób grupa impulsów modulowanych co takt stanami kluczy A zostaje wysłana zwrotnie przez wzmacniacz WL regeneratora drugiego w stronę stacji nadzorującej. Po dojściu do maksymalnego adresu układ taktujący UT wyłącza multiplekser M i klucz S, włączając jednocześnie swoim drugim wyjściem klucz K regeneratora pierwszego i drugiego. Wysyłanie sygnału informującego o stanie czujników stacji pierwszej nieobsługiwanej jest zakończone. Sygnał inicjujący poprzez włączony klucz K wchodzi teraz na wejście wzmacniacza liniowego WL regeneratora pierwszego zapewniającego separację i właściwy poziom sygnału w torze i zostaje wysłany do następnej w łańcuchu stacji nieobsługiwanej. Regenerator drugi zbudowany jest i działa analogicznie j ak regenerator pierwszy, posiada własny wzmacniacz kształtujący WK, filtr F, klucz K i wzmacniacz liniowy WL. Po wysłaniu zwrotnie informacji o stanie stacji każdy układ sygnalizacji służy do retransmisji w odbiorczym dla dalej położonych stacji nieobsługiwanych. Tworzy się w ten sposób w zakresie niskich niewykorzystywanych we właściwej transmisji częstotliwości, niezależny kanał przesyłowy działający nawet przy uszkodzeniu wzmacniaków lub regeneratorów traktu podstawowego. Sposób pracy wszystkich układów sygnalizacji jest identyczny. Stacje nieobsługiwane działają kolejno poczynając od najbliższej aż do najdalszej od stacji obsługiwanej. Każda ze stacji po uaktywnieniu przez sygnał inicjujący wysyła przez określony czas informacje o
159 774 5 stanie czujników alarmowych w stronę stacji obsługiwanej a następnie przesyła sygnał in i cjujący do następnej stacji. W rezultacie stacja obsługiwana otrzymuje kolejno z każdej stacji nieobsługiwanej grupę modulowanych amplitudowo impulsów informacyjnych oddzielonych dla każdej stacji dłuższą kilkutaktową przerwą wytwarzaną przez układ taktujący UT kolejnych włączanych stacji. Ostatnia w łańcuchu stacja nieobsługiwana ma układ sygnalizacji z połączonym zewnętrznie wyjściem kierunku nadawczego na wejście kierunku odbiorczego. Powoduje to wysłanie do stacji obsługiwanej sygnału ciągłego oznaczającego koniec cyklu kontroli taktu. Stacja obsługiwana wyłącza wtedy sygnał inicjujący a układy startu US we wszystkich stacjach powodują powrót układów sygnalizacji do stanu spoczynkowego. Następny cykl kontroli może być zainicjowany.
159 774 Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł