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Schaltungsanordnung für Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlaggen
Die Erfindung bezieht sich auf Fernmeldeanlagen, insbesondere Fernsprechanlagen,
in denen die überwachung von Schaltgliedern durch strom- und/oder spannungsabhängige
Schaltmittel, vorzugsweise Relais, erfolgt.
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In Femsprechanlagen werden in immer größerem Umfang zentrale Schalteinrichtungen,
z. B. zentrale Einstellglieder, verwendet, die im Zuge eines Verbindungsaufbaues
nur kurzzeitig belegt werden. In derartigen zentralen Einstellgliedem werden überwachungseinrichtungen
eingesetzt, die die Dauer der Inanspruchnahme kontrollieren. So ist es bereits bekannt,
ein abfallverzögertes überwachungsrelais über die ganze Belegungszeit hinweg auszuschalten.
Das überwachungsrelais darf jedoch im Normalfall nicht abfallen. Die entsprechende
Abfallzeitverzögerung wird mit Hilfe eines aufgeladenen Kondensators erreicht. Die
Abfallzeitverzögerung ist mindestens so groß, wie das zentrale Einstellglied im
ungünstigsten Fall für den Einstellvorgang an Zeit benötigt. Länger dauernde Belegungen
des zentralen Einstellgliedes, z. B. wenn infolge eines Fehlers keine Verbindung
zustande kommt, werden durch den Abfall des überwachungsrelais beendet.
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Weiterhin überwachen die in den zentralen Einstellgliedem eingesetzten
Überwachungseinrichtungen die Wiederbelegbarkeit der betreffenden zentralen Einrichtung.
Nach Beendigung der Einstellfunktionen sollen die zentralen Einstellglieder möglichst
bald wieder für eine neue Belegung freigeschaltet werden. Bevor dies jedoch geschehen
kann, muß der obenerwähnte Kondensator wieder aufgeladen sein, damit die erforderliche
Abfallzeitverzögerung des überwachungsrelais gewährleistet ist. Diese Forderung
wurde bisher durch eine feste Abfallzeitverzögerung des Belegungsrelais mittels
Felddämpfung erfüllt, die so stark ist, daß ein vollkommen entladener Kondensator
in dieser Zeit mit Sicherheit wieder aufgeladen werden konnte.
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Die durch die maximale Ladezeit des Kondensators bestimmte Verzögerung
der Wiederbelegbarkeit des zentralen Einstellgliedes stellt einen gewissen Nachteil
dar, da bei dem größten Teil aller Belegungen der Kondensator tatsächlich nur zum
Teil entladen wird, und zwar abhängig von der unterschiedlichen Belegungszeit des
zentralen Einstellgliedes. Die Belegungsdauer der zentralen Einrichtung wird dadurch
unnötig verlängert. Um die Aufladezeit des Kondensators möglichst kurz zu halten,
war man bestrebt, den ohmschen Widerstand des Aufladestromkreises möglichst klein
zu wählen. Dadurch erhöhte sich allerdings wieder die Schaltleistung des Schaltkontaktes,
für die er ausgelegt werden mußte.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dauer der Inanspruchnahme
von zentralen Schalteinrichtungen abzukürzen. Dies wird erfindungsgernäß dadurch
erreicht, daß die die maximale Belegungszeit der Verbindungseinrichtung durch ihre
Zeitkonstante bestimmenden Schalteleinente einzeln oder zu mehreren auf die den
Belegungsstromkreis beherrschenden überwachungsrelais so einwirken, daß die während
einer Belegung erfolgte, je nach ihrer Dauer verschiedene Zustandsänderung
(Entladung, Ladung, Erwärinung) dieser Schaltelemente nach der Belegling auf den
Ausgangszustand hin kompensiert wird und die überwachungsrelais, die Wiederbelegbarkeit
der Verbindungseinrichtung selbsttätig regelnd, höchstens um die Dauer dieser Kompensation
verzögern.
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Zur Erläuterung der Erfindung werden an Hand der Fig. 1 bis
6 Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Sämtliche zum Verständnis
der Erfindung nicht notwendigen Schaltungseinzelheiten sind der besseren übersicht
wegen weggelassen worden.
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Fig. 1. Im Ruhezustand des zentralen Einstellgliedes
E ist das erste überwachungsrelais ü über den Kontakt b 1 des
Belegungsrelais B und die Wicklung 1 des zweiten überwachungsrelais
AN eingeschaltet. Der Kondensator C ist geladen. Das zweite überwachungsrelais
AN erhält Fehlstrom und bleibt
in Ruhelage. Der Kontakt
ü des ersten Überwachungsrelais ü schaltet die Anlaßader an1 des Einstellgliedes
E durch. Trifft über die Anlaßader an1 ein Anlaßimpuls ein, so wird das Belegungsrelais
B eingeschaltet. +, p, B, an1, ü, .. ., -.
Der
Kontakt b 2 schaltet die Wicklung II des zweiten Überwachungsrelais
AN ein. Der Kontakt b 1
schaltet das erste überwachungsrelais
0 aus, das sich jedoch durch den Entladestrom des parallel geschalteten Kondensators
C vorerst hält. Die durch den Entladestrom des Kondensators C bewirkte
Abfallverzögerung ist so groß, wie eine erfolgreiche Belegung des zentralen Einstellgliedes
E maximal dauert. Mit Ansprechen des zweiten überwachungsrelais
AN trennt der Kontakt an 1 die Anlaßader auf, und der Kontakt
an 2 schließt den Haltestromkreis für das Belegungsrelais B.
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Nach Beendigung des Einstellvorganges des Einstellgliedes
E spricht das nicht dargestellte Prüfrelais P an und unterbricht mit seinem
Kontakt p den Haltestromkreis des Belegungsrelais B. Der Kontakt
b 1 schaltet das erste Überwachungsrelais Ü und die Wicklung
1 des zweiten Überwachungsrelais AN ein. Der Kondensator
C lädt sich über Kontakt b 1 wieder auf und bewirkt durch den Ladestrom,
daß das zweite Überwachungsrelais AN weiterhin gehalten wird. Bei Unterschreitung
eines bestimmten Stromwertes, bei dem einerseits das zweite überwachungsrelais
AN gerade noch gehalten wird und andererseits die Aufladung des Kondensators
C nahezu vollständig ist, fällt das zweite überwachungsrelais AN
ab
und gibt das zentrale Einstellglied E durch Schließen des Kontaktes an
1 für eine erneute Belegung frei.
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Bei einer kürzeren als der maximalen Belegungszeit des zentralen EinsteRgliedes
E, und das dürfte bei dem größten Teil der Belegungen der Fall sein, ist
der Kondensator C nur teilweise entladen worden. Er benötigt daher eine geringere
Zeit, den Ladungsverlust zu kompensieren, als wenn er vollständig entladen gewesen
wäre. Es ergibt sich somit eine entsprechend geringere Abfallzeit des zweiten überwachungsrelais
AN. Das zentrale Einstellglied E kann somit eher belegt werden, als
es nach der bisher üblichen starren Abfallzeitverzögerung möglich war. Je geringer
der Ladungsverlust des Kondensators C ist, desto eher erfolgt die Freischaltung
des Einstellgliedes E.
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Tritt in dem Einstellglied E eine Störung auf, so kann sich
der Kondensator C so weit entladen, daß sein Entladestrom geringer als der
Haltestromwert des ersten überwachungsrelais ü ist. Das erste überwachungsrelais
ü fällt ab und trennt durch Öffnen des Kontaktes Ü den Anlaßstromkreis auf.
Das Einstellglied E kann erst dann wieder belegt werden, wenn das Belegungsrelais
B ausgeschaltet, das erste überwachungsrelais U eingeschaltet und das zweite.
überwachungsrelais AN nach dem Aufladen des Kondensators C abgefallen
ist.
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Die beschriebene Schaltung bewirkt nicht nur eine Verkürzung der Belegungszeit
des Einstellgliedes E,
sondern auch eine Verringerung des Aufladespitzenstromes
infolge des Zuschaltens der wirksamen Induktivität der Wicklung I des zweiten überwachungsrelais
AN. Die Verringerung des Aufladespitzenstromes ist abhängig von der Dauer
der Erregungslücke zwischen der Erregung der Wicklung II und der Wicklung I des
zweiten Überwachungsrelais AN. Die Erregungslücke ergibt sich aus der Betätigungsfolge
zwischen dem Kontakt b 1,
der den Ladestromkreis für den KondensatorC
einschaltet, und Kontakt b 2, der die Haltewicklung II des zweiten überwachungsrelais
AN abschaltet. Dabei lassen sich Schaltzeitdifferenzen erzielen, die zwischen
1 bis 4 Millisekunden liegen. Diese Zeiten genügen einem ungedämpften Relais,
das Feld so weit abzubauen, daß ein merkbarer induktiver Einfluß vorhanden ist.
Eine Verkleinerung der Aufladestromspitze kann auch dann erreicht werden, wenn die
Kontakte bl und b2 zum gleichen Zeitpunkt schalten. Die Wicklung
1 des zweiten überwachungsrelais AN wird dann so diinensioniert,
daß in ihr eine stärkere Erregung als in der Haltewicklung 11 auftritt.
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Fig. 2. Im Ruhezustand des zentralen Einstellgliedes E ist
das erste überwachungsrelais ü über den Kontakt b 1 des Belegungsrelais
B eingeschaltet. Der Kontakt ü schaltet die Anlaßader ani durch. Der Kondensator
C ist entladen. Bei Belegung des Einstellgliedes E wird das Belegungsrelais
B wie in der Schaltung gemäß Fig. 1 (vgl. Stromlauf) eingeschaltet. Der Kontakt
b2 schließt den Ladestromkreis für den Kondensator C, dessen Ladestrom
das erste überwachungsrelais ü weiterhin hält, das durch Öffnen des Kontaktes
b 1 ausgeschaltet wurde. Der Kontakt b 4 schaltet das zweite
überwachungsrelais AN ein. Das Belegungsrelais B kann sich über den
Kontakt an 2 halten.
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Das erste überwachungsrelais ü wird durch den Ladestrom des
Kondensators C so lange gehalten, bis der Abfallstromwert seiner Wicklung
unterschritten ist. Die durch den Ladestrom des Kondensators C
bewirkte Abfallzeitverzögerung
des ersten überwachungsrelais ü ist so groß, wie eine erfolgreiche Belegung
des zentralen Einstellgliedes E maximal dauert. Am Ende des Einstellvorganges
spricht ein nicht dargestelltes Relais P an, dessen Kontakt p den Haltestromkreis
des Belegungsrelais B unterbricht. Mit Kontakt b 1 wird das erste überwachungsrelais
ü
wieder eingeschaltet, wodurch sich das zweite überwachungsrelais
AN, das durch öffnen des Kontaktes b 4 ausgeschaltet wurde,
über Kontakt b 3 durch den Entladestrom des Kondensators C so lange
hält, bis der Entladestrom geringer ist als der Haltestrom seiner Wicklung. Das
zweite überwachungsrelais AN
fällt dann ab und schaltet mit Kontakt an
1 die Anlaßader an1 des EinsteRgliedes E zur Aufnahme eines
erneuten Anlaßimpulses durch.
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Sollte die Belegung des Einstellgliedes E über den Zeitpunkt
hinaus bestehen, zu dem das erste überwachungsrelais ü abfällt, weil der Ladestrom
des Kondensators C geringer als sein Haltestrom ist, so wird durch öffnen
des Kontaktes Ü die Anlaßader an1 aufgetrennt. Erst nach Abfall des Belegungsrelais
B, Entladen des Kondensators C und Abfall des zweiten überwachungsrelais
AN wird die Anlaßader an1 für eine em eute Belegung freigegeben.
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Die Anordnungen gemäß Fig. 1 und 2 gestatten eine selbsttätige,
Regelung der Wiederbelegbarkeit. Je nach Dauer der Belegung des Einstellgliedes
E wird die Wiederbelegbarkeit verzögert. Diese Verzögerung der Wiederbelegbarkeit
läßt sich natürlich auch für andere Zwecke ausnutzen, z. B. Freischaltung anderer
Schaltmittel u. dgL
Fig. 3. Diese Schaltungsanordnung unterscheidet
sich von den in Fig. 1 und 2 beschriebenen grundsätzlich dadurch, daß ein
anstatt zwei Überwachungsrelais und zwei stromzeitabhängige Schaltelemente anstatt
einem verwendet werden. Da die beiden stromzeitabhängigen Schaltelemente bei jeder
Belegung des zentralen Einstellgliedes E abwechselnd benutzt werden, erilbrigt
sich die überwachung der Kompensation.
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Im Ruhezustand des zentralen Einstellgliedes E ist der Kondensator
C 2 über den Widerstand Wi und den Kontakt w 4 eingeschaltet und geladen.
Die Umschaltkontakte w llw 2 und w 3lw 4 gehören zu einer Schalteinrichtung,
z. B. einem Wählerrelais, das nach jeder Belegung eingeschaltet wird und die Umschaltung
steuert.
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Trifft über die Anlaßader an1 ein Anlaßimpuls ein, so kommt das Belegungsrelais
B unter Strom. Mit seinem Kontakt b schaltet es das Überwachungsrelais
ü parallel zu dem Kondensator C 1. Der Kondensator C 1 wurde
bei der vorhergehenden Belegung aufgeladen. Durch den Entladestrom des Kondensators
Cl spricht das überwachungsrelais ü an und schließt mit seinem Kontakt
ü 2 den Haltestromkreis für das Belegungsrelais B. Nach Beendigung des Einstellvorganges
öffnet der Kontakt p eines nicht dargestellten Prüfrelais P den Haltestromkreis
des Belegungsrelais B. Das Belegungsrelais B fällt ab und schaltet mit seinem Kontakt
b das Überwachungsrelais ü aus. Das nicht dargestellte « Wählerrelais
öff-
net die Kontaktew1. und w4 und schließt die Kontaktew2 und w3. über die
Leitungan1 kann sofort eine neue Belegung des Einstellgliedes E erfolgen,
weil über Kontakt w2 der aufgeladene Kondensator C2
sofort für die Erregung
des überwachungsrelais ü zur Verfügung steht. In der Zwischenzeit kann sich
der Kondensator C 1 über Kontakt w 3 aufladen.
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Sollte der Haltestromwert für das überwachungsrelais ü in dem Entladestromkreis
des Kondensators C 1 bzw. C 2 eher unterschritten werden, z.
B. bei Auftreten einer Störung in dem Einstellglied E, als der Kontakt
p öffnet, so trennt der öffnende Kontakt Ü2 beim Abfall des Überwachungsrelais
ü den Haltestromkreis des Belegungsrelais B auf. Das Belegungsrelais B gibt
auf nicht dargestellte Weise das Einstellglied frei. Das Wählerrelais schaltet die
Umschaltkontakte w 1 bis w 4 in die entgegengesetzte Schaltstellung. über
Kontakt ü 1 kann ein neuer Belegungsanreiz über die Anlaßader an1 erfolgen.
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Während bei den Schaltungsanordnungen gemäß Fig. 1 und 2 der
Kondensator C, der die Abfallzeit des ersten überwachungsrelais Ü verzögert,
nach jeder Belegung erst wieder in den Zustand gebracht werden muß, der die Voraussetzung
für seine Funktion, nämlich die Verzögerung des Abfalls des ersten überwachungsrelais
Ü ist, und deshalb die Wiederbelegbarkeit des EinsteRgliedes E so
lange hinausgezögert werden muß, bis der Kondensator C wieder seinen Ausgangszustand
erreicht hat, wird bei Verwendung der Schaltung gemäß Fig. 3 durch Verwendung
eines zweiten stromzeitabhängigen Schaltelementes, also eines zweiten Kondensators,
auch noch die Zeit für eine erneute Belegung ausnutzbar, die bisher für die Wiederherstellung
des Ausgangszustandes des Kondensators benötigt wurde. Nach jeder Belegung wird
ein vollständig aufgeladener Kondensator für die Abfallzeitverzögerung des überwachungsrelais
ü zur Verfügung gestellt. Der zweite Kondensator, der bei der vorhergehenden
Belegung in Anspruch genommen und mehr oder weniger stark entladen wurde, hat nun
Gelegenheit, sich wieder aufzuladen. Bei Verwendung von zwei stromzeitabhängigen
Schaltelementen ist eine maximale Ausnutzung des Einstellgliedes E erreicht.
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Fig. 4. Gegenüber der Anordnung gemäß Fig. 3
unterscheidet sich
diese Schaltung dadurch, daß die Erregung des überwachungsrelais ü nicht
durch den Entladestrom eines der beiden Kondensatoren C 1
und
C2 bewirkt wird, sondern durch den Ladestrom dieser Kondensatoren. Das überwachungsreIais
ü
wird zu diesem Zweck jeweils über die Kontakte w 3
und w 4
in Reihe mit den Kondensatoren C 1 und C 2 geschaltet. Wird z. B.
das Relais ü über die Kontakte b und w 3 und den Kondensator
C 1 erregt, so kann sich der Kondensator C 2, der sich bei der vorhergehenden
Belegung laden konnte, über den Widerstand Wi und den Kontakt w 2 entladen.
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Fig. 5. Als stromzeitabhängige Schaltelemente lassen sich auch
Heißleiter einsetzen, die parallel zu dem Relais geschaltet werden, dessen Abfallzeitpunkt
sie bestimmen sollen. In der gezeigten Schaltung wird das überwachungsrelais
ü nach Erregung des Belegungsrelais B bei Eintreffen eines Anlaßimpulses
über die Anlaßader an1 durch Schließen des Kontaktes b
eingeschaltet. Der
Kontakt Ü2 schließt den Haltestromkreis des Belegungsrelais B. Mit dem Kontakt
b
wurde, auch der über den Kontakt w 1 mit dem überwachungsrelais
ü parallel geschaltete Heißleiter H 1
angeschaltet. Im Normalfall
trennt der Kontaktp, wie bereits mehrfach beschrieben, den Haltestromkreis für das
Belegungsrelais B auf. Der Kontakt b
schaltet das Relais U aus, der
Kontakt w 1 öffnet, und der Kontaktw2 schließt. Die Kontaktewl und w2 werden
durch ein Wählerrelais gesteuert, das nach jeder Belegung anspricht. Länger dauernde
Belegungen, z. B. im Störungsfall, werden dadurch beendet, daß der HeißleiterH1
nach einer bestimmten Zeit leitend wird und durch Kurzschluß das überwachungsrelais
ü zum Abfall bringt. Der Kontakt 112 schaltet dann das Belegungsrelais B
aus, worauf der der Kontakt b das Relais ü und den Heißleiter ausschaltet.
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Während jeweils die Kontaktewl und w2 des Wählerrelais den zweiten
Heißleiter dem überwachungsrelais ü parallel schalten, kann sich der erste
Heißleiter, der bei der vorherigen Belegung des Einstellgliedes E in Aktion
war, abkühlen.
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Fig. 6. Bei der Verwendung von Kaltleitern als stroinzeitabhängige
Schaltelemente erfolgt die Steuerung des überwachungsrelais ü auf folgende
Weise: Die Kaltleiter K 1 und K 2 sind über die Umschaltkontakte w
1 und w 2 mit dem Relais ü in Serie geschaltet. Der jeweils eingeschaltete
Kaltleiter erwärmt sich bei Stromdurchfluß bis zu einer bestimmten Temperatur, bei
der sein Widerstand so groß wird, daß das Relais U Fehlstrom erhält und abfällt.
Alle
übrigen Vorgänge entsprechen denen der Schaltung gernäß Fig.
5.
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Selbstverständlich lassen sich die Schaltungen in Fig. 5 und
6 so anordnen, daß nur ein Heißleiter bzw. altleiter verwendet wird, analog
den Darstellungen in Fig. 1 und 2. Der Heiß- bzw. Kaltleiter müßte nach jeder
Belegung auf geeignete Weise abgekühlt werden, entsprechend dem Ladevorgang in Fig.
1
bzw. dem Entladevorgang in Fig. 2, und der Abkühlvorgang wäre auf geeignete
Weise zu überwachen,
damit erst bei Erreichen der Ausgangstemperatur
das Einstellglied E freigegeben wird.