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Schaltungsanordnung zur Kontrolle des Belegungszustandes einer bestimmten
Anzahl von Leitungen aus einer größeren Anzahl von Leitungen in Fernmelde-, insbesondere
in Fernsprechanlagen Für die Betriebssicherheit und die Steuerung von Femmeldeanlagen
ist in vielen Fällen eine Kontrolle notwendig, ob bei einer Anzahl von »m«Leitungen
»n« Leitungen belegt sind. Derartige Kontrollschaltungen sind beispielsweise in
Anlagen erforderlich, in denen die einzelnen Steuersignale in Form eines »2-aus-5«-Codes
gegeben werden.
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Es sind zwar bereits Anlagen bekannt, in denen den einzelnen Teilsignalen
Relais zugeordnet sind, deren Kontakte derart zu Kontaktreihen oder Kontaktpyramiden
zusammengeschaltet sind, daß lediglich bei gleichzeitiger Betätigung einer vorbestimmten
Anzahl von nRelais ein Prüfschaltmittel zur Wirkung gebracht wird, das den eigentlichen
Schaltvorgang freigibt.
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In vielen Fällen ist eine derartige Lösung aber nicht anwendbar, vor
allem deshalb, weil die Relais zu langsam sind und daher ein Einsatz in zentralen
Steuergliedern, z. B. für die Leitweglenkung im Selbstwählferndienst oder in automatischen
Gebührenerfassungseinrichtungen od. dgl., nicht möglich ist.
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Weiterhin ist eine Schaltungsanordnung bekannt, bei der die überprüfung
mittels elektrischer Durchlaßschaltungen stufenweise durchgeführt wird. Dabei wird
in einer ersten Stufe durch m - n + 1 Gruppen von aus
je n elektrischen Ventilen, z. B. Transistoren, gebildeten Ketten von Durchlaßschaltungen,
die von den zu überprüfenden Schaltorganen gesteuert werden, die überprüfung auf
das gleichzeitige Vorhandensein von n Bedingungen aus einer Anzahl von
m
möglichen Bedingungen zurückgeführt auf ein in einer zweiten Stufe durchzuführende
überprüfung auf das Vorhandensein einer und nur einer Bedingungen aus einer Anzahl
von m - n + 1 möglichen Bedingungen.
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Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung bedeutet das Prüfen in zwei
Stufen einen unnötigen Zeitverlust. Zum anderen ist der Aufwand an elektrischen
Ventilen, z. B. Transistoren, erheblich.
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Die vorliegende Erfindung beschreitet zur Lösung des Problems einen
anderen Weg und vermeidet dabei die Nachteile der bekannten Anordnungen, indem alle
vorhandenen »m« Leitungen über eine oder mehrere Windungen mit einem magnetischen
Ringkern rechteckiger Hystereseschleife gekoppelt sind, von denen jede im Falle
der Belegung einen solchen Strom führt, daß jeder für sich eine Ummagnetisierung
des Ringkernes bewirkt, und daß auf dem Ringkern eine ständig wirksame Vorniagnetisierungswicklung
angebracht ist, deren Windungszahl und -strom so bemessen ist, daß bei einer Anzeige
von »n« der insgesamt »m« vorhandenen Leitungen der von »n-l«Leitungen im Ringkem
hervorgerufene magnetische Fluß kompensiert wird, und daß in bekannter Weise eine
Abfrage- und eine Lesewicklung vorgesehen ist, über die das Kontrollergebnis ausgewertet
wird.
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Die Verwendung magnetischer Ringkerne mit rechteckiger Hystereseschleife
ist aus der Rechenmaschinentechnik bereits bekannt; so werden z. B. zur Speicherung
von Zahlenwerten in binärer Form die beiden Sättigungszustände der einzelnen Ringkeine
zur Darstellung benutzt. Die Ausspeicherung der gespeicherten Werte erfolgt dabei
durch Abtasten der einzelnen Ringkerne, über eine mit negativen Impulsen gespeiste
Abfragewicklung, wobei je nach Art des Sättigungszustandes in einer gesonderten
Lesewicklung durch Rückführung in den Ausgangssättigungszustand nach vorhergegangener
Umsättigung bei der Einspeicherung ein positiver Impuls erzeugt wird, der über Leseverstärker
ausgewertet wird.
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Gegenüber dieser bekannten Anordnung unterscheidet sich die der Erfindung
zugrunde liegende, abgesehen von der unterschiedlichen Aufgabenstellung dadurch,
daß mehrere voneinander unabhängige Signalleitungen in unterschiedlichen Kombinationen
auf den Ringkem einwirken und daß in Abhängigkeit von einer ständig wirksamen negativen
Gleichstromvorinagnetisierung bestimmter Größe nur bei einer
bestimmten
Anzahl von gleichzeitig wirksamen Signalleitungen ein Steuerimpuls in der Lesewir-klung
erzeugt wird.
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Darüber hinaus ist der Aufwand wesentlich geringer als bei den zur
Lösung des gestellten Problems bereits bekannten -Schaltungsanordnungen. Ebenso
kann die für die Überwachung erforderliche Zeit durch Änderung der Abfragefrequenz
beliebig eingestellt und so in einfacher Weise den jeweils gegebenen Betriebsbedingungen
angepaßt werden.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele gemäß der Erändung
dargestellt. Dabei zeigt Fig. 1 eine Schaltungsanordnung mit einem Ringkein,
Fig. 2 eine Weiterbildung der Anordnung gemäß Fig. 1 mit zwei Ringkernen,
Fig. 3 die Hystereseschleife der verwendeten Ringkeine.
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Fig. 1 und 2 zeigen im einzelnen die beispielsweise fünf vorhandenen
Signalleitungen a bis e, die Ringkerne K 1 und K 2, die Vormagnetisierungswicklung
V,
die Abfragewicklung A, die beispielsweise von einem astabilen, nicht
dargestellten, zentral angeordneten Impulsgenerator eespeist wird, sowie die Lesewicklung
L mit der ais einem Gleichrichter G und einem Kondensator C bestehenden
Integrierschaltung und der Auswerteeinrichtung, die der Einfachheit halber durch
einen Schalttransistor Tr angedeutet ist.
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Die fünf Signalkreise a bis e sind jeder für sich so ausgelegt, daß
bei einem gegebenen Leitungsstrom in angedeuteter Pfeilrichtung der Ringkern Kl
in Fig. 1 ummagnetisiert wird. Die Auslegung der Vormagnetisierungswicklung
V ist dagegen abhängig von der Anzahl der Leitungen, die bei gleichzeitiger Belegung
ein Steuersignal in der Lesewicklung auslösen sollen. Soll beispielsweise ein »2-aus-5«-Code
überwacht werden, so ist der Vormagnetisierungskreis so auszulegen, daß durch ständige
Gleichstromvorinagnetisierung des Ringkemes der von einer Signalleitung, z. B.
a, im Ringkern hervorgerufene magnetische Fluß kompensiert wird. Im allgemeinen
müssen durch die Vormagnetisierungswicklung »n-1« Leitungsströme bei n das Steuersignal
auslösenden Leitungen kompensiert werden.
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Fig.3 zeigt die zugehörige Hystereseschleife des Ringkemes Kl. Die
Abstände zwischen zwei benachbarten Punkten, z. B. - 1 und - 0, entsprechen
der durch einen Leitungsstrom hervorgerufenen Magnetisierungsänderung des Kernes.
Als Ausgangszustand sei der negative Remanenzzustand -0 angenommen. Durch
den in der Vormagnetisierungswicklung fließenden Strom wird der RingkernK1 nach
Punkt - 1 vormagnetisiert.
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Die AbfragewicklungA hat denselben Wicklungssinn wie die VormagnetisierungswicklungV
und ist so ausgelegt, daß der Abfrageimpuls eine vollständige Ummagnetisierung des
Ringkernes bewirken kann, sobald dieser sich im Zustand + 1 befindet.
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Ist nun eine der fünf vorhandenen Signalleitungen, z. B. a, belegt,
so wird die Magnetisierung des Kernes K 1 durch den Leitungsstrom
von Punkt - 1 nach - 0
auf den negativen Ast der Hystereseschleife
verschoben. Der Abfrageimpuls bewirkt lediglich eine Magnetisierungsänderung von
Punkt -0 nach -2, so daß nur ein kleines Störsignal in der Lesewicklung L
entstehen kann. Nach Abschaltung der Leitung a kehrt der Kern in die durc
- h die Vonnagnetisierung bedingte Ausgangslage - 1 zurück. Bei zwei
gleichzeitig belegten Leitungen, z. B. a
und b, wird der Kein nach
Punkt + 1 auf der Hystereseschleife ummangetisiert, von wo er durch den Abfrageimpuls
wieder in die Ausgangslage zurückmagnetisiert wird. Von den durch das zweimalige
Ummagnetisieren vom Abfrageimpuls in der Lesewicklung L erzeugten Steuerimpulsen
wird wegen des Gleichrichters G lediglich der beim Rückmagnetisieren ausgelöste
Steuerimpuls wirksam und durch den Schalttransistor Tr weitergeleitet.
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Sind des weiteren mehr als zwei Leitungen gleichzeitig belegt, so
ist die resultierende Gleichstromdurchflutung größer als die entgegenwirkende, durch
den Abfrageimpuls erzeugte Durchflutung, so daß dieser lediglich eine Magnetisierungsänderung
auf dem positiven Ast der Hysterseschleife bewirkt.
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Bei allen ähnlichen Belegungsfällen sind, abgesehen von dem Steuerimpuls
auslösenden Belegungsfall, im angeführten Beispiel zwei gleichzeitig stromführende
Leitungen, die durch den Abfrageimpuls ausgelösten Störsignale in der Lesewicklung
von gleicher Amplitude und gegenüber der Amplitude des Nutzsignals vernachlässigbar.
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Infolge der im allgemeinen unterschiedlichen Form und Steilheit der
Anstiegs- bzw. Abfallflanke des Abfrageimpulses im Zusammenwirken mit den den Abfrageimpulsbereichen
zeitlich zugeordneten Abschnitten der Hystereseschleife kann die Größe der für eine
optimale Aussteuerung erforderlichen Vormagnetisierung von dem im beschriebenen
Ausführungsbeispiel angenommenen, theoretisch zu erwartenden Wert etwas abweichen.
Diese Abweichung läßt sich aber experimentell durch Änderung des Vorinagnetisierungsstromes
mittels eines Potentiometers sehr leicht feststellen.
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Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel stellt eine zweckmäßige
Weiterbildung der Anordnung gemäß Fig. 1 dar, für den Fall, daß das bei dieser
Anordnung zu erzielende Verhältnis von Nutzsignalspan.nung zu Störsignalspannung
nicht ausreicht. Durch unterschiedliche Vormagnetisierung in den beiden Ringkemen
Kl und K2, wobei die im zweiten Ringkern K2 doppelt so groß ist wie die im ersten
Ringkern K 1, wird für einen bestimmten Bereich der Vonnagnetisierung in
Verbindung mit den einander entgegenwirkenden Lesewicklungen der Störspannungsanteil
weitestgehend kompensiert und damit das Nutzstörverhältnis erhöht.
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Voraussetzung für ein sicheres Arbeiten dieser Schaltungsanordnung
ist, daß die durch die Vormagnetisierungswicklung im Ringkem Kl hervorgerufene Durchflutung,
die durch eine belegte Leitung hervorgerufen wird, um geringes überwiegt, z. B.
im Verhältnis 1,2: 1 für die überwachung eines »2-aus-5«-Codes.
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Bei drei gleichzeitig belegten Leitungen würde bei einem Durchflutungsverhältnis
von 1: 1 der Kern Kl von Punkt - 1 als Ausgangszustand nach Punkt
+ 2 und der Kein K 2 von Punkt - 2 als Ausgangszustand nach Punkt
+ 1 auf der Hystereseschleife ummagnetisiert, so daß die dabei entstehenden
Leseimpulse einander kompensieren. Während nun der Abfrageimpuls bei Kern K
1 lediglich eine Magnetisierungsänderung auf dem positiven Ast der Hysteresescheife
nach + 0 bewirkt, wird der Kein K 2 nach Punkt - 1
rückmagnetisiert
und, obwohl der dabei entstehende Leseimpuls durch den Gleichrichter G nicht
zur Auswirkung kommt, am Ende des Abfrageimpulses infolge
der erneut
durch den wirksam werdenden Gleichstrom erfolgenden Ummagnetisierung nach Punkt
+ 1 ein fälschlicher Steuerimpuls ausgelöst.
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Durch Änderung des Durchflutungsverhältnisses von Vormagnetisierungswicklung
zur Leitungswicklung in der genannten Art wird diese Mehrdeutigkeit umgangen. Auch
hierbei läßt sich die für eine optimale Aussteuerung erforderliche Vormagnetisierung
wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 experimentell sehr leicht bestimmen.
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Eine plötzliche Änderung des Belegungszustandes von beispielsweise
vier auf eine stromführende Leitung beim »2-aus-5«-Code würde eine Magnetisierungsänderung
von Punkt +3 nach +0 auf dem positiven Ast der Hystereseschleife bewirken,
so daß beim Abfragen ein einziger Nutzimpuls entstehen würde. Dieser fälschliche
Nutzimpuls bleibt aber auf Grund der angeschlossenen IntegrierschaltungG,
C
wirkungslos.