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Schaltungsanordnung zur stufenweisen, pilotgesteuerten Pegelregelung
von Nachrichtenübertragungssystemen, insbesondere für Vielkanal-Trägerf requenzsysteme
Bei der Verwendung eines indirekt geheizten Thermistors zu Regelzwecken in der Nachrichtentechnik,
insbesondere für die pilotgesteuerte Pegelregelung in Vielkanal-Trägerfrequenz-Weitverkehrs-Nachrichtenübertragungs.systemen,
ist bereits vorgeschlagen worden (deutsche Auslegeschrift 1118 831), beim Auftreten
einer Abweichung des Pegels vom Sollwert den Heizstrom des Thermistors mit Hilfe
einer elektronischen, digitalen Einstellvorrichtung im Sinne einer Ausregelung der
Pegelabweichung stufenweise zu verändern. Die Einstellvorrichtung wird durch eine
Steuerschaltung mit Impulsen aus, einem Tatgeber weitergeschaltet und die Fortschalterichtung
dabei von einem Spannungsdiskriminator bestimmt, der bei Unter- oder Überpegel anspricht,
indem der Spannungsdiskriminator entsprechende, in der Einstellvorrichtung vorhandene
Diodentore sperrt oder leitend macht. Da hierbei infolge der großen, mehrere Sekunden
betragenden Zeitkonstante des Thermistors bei einer plötzlich auftretenden, schnellen
Heizstromänderung der Regelvorgang nur sehr langsam abläuft, kann unter Umständen
eine kurzzeitige Fehlersummierung bei der Hintereinanderschaltung mehrerer Regler
in einer längeren Übertragungsstrecke verursacht werden.
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Um dies zu verhindern, ist zur Beschleunigung des Regelvorganges bereits
vorgeschlagen worden (deutsche Auslegeschrift 1118 832), zwei zeitgesteuerte,
insbesondere elektronische Schalter vorzusehen, die (beispielsweise von der Steuerschaltung
der genannten Einstellvorrichtung gleichzeitig mit der letzteren) derart betätigt
werden, d'aß bei einer stufenweisen Erhöhung des Heizstromes der eine Schalter für
eine kurze Zeit, die Beschleunigungszeit, eine zusätzliche, wesentliche Erhöhung
des Heizstromes bewirkt und bei einer stufenweisen Verringerung des Heizstromes
der andere Schalter für eine kurze Zeit, die Beschleunigungszeit, eine zusätzliche,
wesentliche Verringerung des Heizstromes hervorruft. Diese Schaltungen werden im
folgenden kurz Beschleunigungsschaltungen genannt.
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Es ist ferner ein Regelverfahren vorgeschlagen worden, bei dem der
in der Steuerschaltung der Einstellvorrichtung vorhandene Spannungsdiskriminator
zur Auswertung der empfangenen, verstärkten und gleichgerichteten Pilotspannung
aus zwei Schmitt-Triggern aufgebaut ist, von denen einer auf Überpegel, der andere
auf Unterpegel der Pilotspannung anspricht, und der aus astabilen oder monostabilen
Multivibratoren bestehende Taktgeber vom Spannungsdiskriminator aus gesteuert wird-.
Dabei ist zwischen dem Ansprechen eines der beiden Schmitt-Trigger und dem Auftreten
des ersten Fortschalteimpulses eine kleine Verzögerungszeit tz, erforderlich, um
ein einwandfreies Voreinstellen der Einstellvorrichtung auf die gewünschte Fortschalterichtung
zu gewährleisten.
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Ebenso ist bereits ein zweites Regelverfahren vorgeschlagen worden,
bei dem die Taktgeber mit den Schmitt-Triggern so gekoppelt werden, daß jeweils
kurz vor dem Auftreten eines Fortschalteimpulses für die Einstellvorrichtung kurze
Rückführimpulse aus dem Taktgeber auf die Schmitt-Trigger gelangen und diese in
ihre Ruhelage zurückführen, worauf sie bei weiterem Vorhandensein einer Pegelabweichung
wieder ansprechen und das Auftreten eines weiteren Fortschalteimpulses veranlassen
usw. Es handelt sich hier um eine Quasi-Unterdrückung der inneren Schwellwerte der
Schmitt-Trigger.
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Bei der Anwendung der genannten Beschleunigungsschaltungen bei einer
der beiden vorstehend erwähnten Regelarten arbeiten bisher die beiden Beschleunigungsschaltungen
für das Aufheizen bzw. Abkühlen des Thermistors unabhängig voneinander. Dabei kann
es vorkommen, daß bei einer schnellen
Umkehr der Richtung der Pegelabweichung
kurz nach dem Auftreten eines Fortschalteimpulses beide Beschleunigungsschaltungen
gleichzeitig angeregt sind und ihre Wirkungen sich für eine gewisse Zeit tZ2, die
kleiner ist als die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Fortschalteimpulsen liegende
Taktzeit, aufheben. Bei der Pegelregelung langer Verbindungsstrecken mit vielen
hintereinandergeschalteten Reglern entsteht bei einem derartigen plötzlichen Pegelsprung
ein Einschwingvorgang, bei dem die Verzögerungszeit tzi zwischen dem Ansprechen
des Schmitt-Triggers und dem Auftreten des ersten Fortschalteimpulses sowie die
eventuell auftretende Verzögerungszeit tZ2, in der die Wirkungen der beiden Beschleunigungsschaltungen
sich aufheben, sich als eine Umkehrverzögerung tZu = tZi -I- tZ2 nachteilig
auf die Konvergenz dieses Einschwingvorganges auswirken können.
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Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß die
jeweilige Beschleunigungsschaltung (z. B. die für Aufheizen) von dem entsprechenden
Schmitt-Trigger (für Unterpegel) direkt bei dessen Ansprechen angeregt wird und
entweder von diesem Schmitt-Trigger bei seiner Rückkehr in die Ruhelage oder von
dem anderen Schmitt-Trigger (für Überpegel) bei dessen Ansprechen stillgesetzt wird,
wenn sie sich noch im angeregten Zustand befindet.
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Die Erfindung wird an Hand zweier in den Fig. 1 und 2 der Zeichnung
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Fig. 1 bezieht sich auf diejenige der beiden obenerwähnten Regelarten,
bei der jedem Schmitt-Trigger ein eigener Taktgeber zugeordnet ist und die Taktgeber
mit den Schmitt-Triggern so gekoppelt sind, daß sie erst durch das Ansprechen des
entsprechenden Schmitt-Triggers freigegeben und sofort wieder -stillgesetzt werden,
sobald derSchmitt-Trigger in seine Ruhelage zurückgekehrt ist. Die an den Klemmen
1, 2 zugeführte, verstärkte und gleichgerichtete Pilotspannung gelangt auf den Eingang
zweier an sich bekannter transistorisierter Schmitt-Trigger STi und ST2 für Über-
bzw. Unterpegel, die jeweils zwei Transistoren Ts 1, Ts 2 und Ts
3, Ts 4 aufweisen. Die beiden als astabile Multivibratoren ausgebildeten
Taktgeber TGi und TG, sind über zwei Dioden D1 und D2 mit den entsprechenden
Schmitt-Triggem ST, und , ST, gekoppelt und liefern über Kondensatoren
C1 und C2 und Entkopplungsdioden D3 und D4 differenzierte Fortschalteimpulse auf
den Eingang einer elektronischen Einstellvorrichtung EV, die den durch einen Heizwiderstand
Rh eines Thermistors fließenden ; Heizstrom stufenweise regelt. Bi und Bz sind Beschleunigungsschaltungen
für das Abkühlen und Aufheizen des Thermistors. Sie sind an sich bekannte monostabile
Multivibratoren, die jeweils zwei Transistoren Ts9, Ts10 und Ts11, Ts12 aufweisen.
Die Basis des Transistors Ts9 ist über einen Kondensator C3 mit dem Kollektor des
Transistors Tsl und über eine Entkopplungsdiode D 7 mit dem rechten
Belag des Kondensators C1 verbunden. Die Basis des Transistors Ts11 ist über einen
Kondensator C4 mit dem Kollektor des Transistors Ts4 und über eine Entkopplungsdiode
D8 mit dem rechten Belag des Kondensators C2 verbunden. DieBasis des Transistors
Ts10 ist über eine Diode D5 mit dem Kollektor des Transistors Ts2 und die Basis
des Transistors Ts12 über eine Diode D6 mit dem Kollektor des Transistors Ts3 verbunden.
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rei Normalpegel sind die Transistoren Ts2 und Ts 3 leitend und die
Transistoren Ts 1 und Ts 4 gesperrt. Ebenso sind die Transistoren Ts9 und
Ts11 leitend und die Transistoren Ts 10 und Ts 12 gesperrt. Über die leitenden
Dioden Dl und D2 werden die s Taktgeber TG, und TG 2 und über die ebenfalls
leitenden Dioden D5 und D6 die Beschleunigungsschaltungen Bi und B2 in der Ruhelage
festgehalten, indem die auf niedrigem Potential liegenden Kollektoranschlüsse der
Transistoren Ts2 und Ts3 die Basisanschlüsse der Transistoren Ts5, Ts7 und Ts10,
Ts12 ebenfalls auf diesem niedrigen Potential halten. Die Schmitt-Trigger liegen
an einem etwas höheren Betriebspotential (-1,1 U) als - U, um ein
sicheres Sperren der Diode D5 zu gewährleisten.
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Die Schaltung setzt voraus, daß die Taktzeit größer als die Beschleunigungszeit
ist.
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Bei Überpegel wird der Schmitt-Trigger STi angeregt, der Transistor
Ts 1 wird leitend und der Transistor Ts2 gesperrt. Die Dioden D1 und D5 werden
gesperrt, derTaktgeber TGi und die Beschleunigungsschaltung Bi werden freigegeben;
und sofort, d. h. ohne jede Verzögerung, wird die Abkühl-Beschleunigungssehaltung
Bi über den Kondensator C3 das erste Mal angeregt, während alle weiteren Anregungsimpulse
für die Beschleunigungsschaltung Bi dann über die Diode D7 aus dem Taktgeber TG,
kommen. Die Beschleunigungsschaltung Bi liefert über den Widerstand RI Abkühl-Beschleunigungsimpulse
in den Uermistor-Heizwiderstand RH, indem bei angeregter Beschleunigungsschaltung
Bi der Transistor Ts9 gesperrt ist und damit sein Kollektor auf einem Potential
von etwa -2 U liegt. Sobald der Überpegel verschwindet, kehrt der Schmitt-Trigger
ST, in seine Ruhelage zurück, und der Taktgeber TGi und die Beschleunigungsschaltung
Bi werden augenblicklich über die Dioden D1 und D5 in ihrer Ruhelage festgehalten,
so daß ein etwa vorhandener Abkühl-Beschleunigungsimpuls sofort unterbrochen wird.
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Bei Unterpegel wird der Schmitt-Trigger ST, angeregt. Der Transistor
Ts3 wird gesperrt und der Transistor Ts4 leitend. Die Dioden Dz und D6 werden gesperrt,
der Taktgeber TG2 und die Aufheiz-BeschleunigungsschaltungB2 werden freigegeben,
und sofort, d. h. ohne jede Verzögerung, wird die Beschleunigungsschaltung B2 über
den Kondensator C4 das erste Mal angeregt, während -alle weiteren Anregungsimpulse
für diese Beschleunigungsschaltung über die Diode D8 aus dem Taktgeber
TG., kommen. Die Beschleunigungsschaltung B2 liefert über den Widerstand
R2 Aufheiz-Beschleunigungsimpulse an den Heizwiderstand RH, indem bei angeregter
Beschleunigungsschaltung B2 der Transistor Ts 12 leitend ist und damit sein
Kollektor auf einem Potential von etwa Null liegt. Sobald der Unterpegel verschwindet,
kehrt der Schmitt-Trigger ST2 in seine Ruhelage zurück, und der Taktgeber TG2 und
die Beschleunigungsschaltung B2 werden über die Dioden D2 und D6 augenblicklich
in ihrer Ruhelage festgehalten, so daß ein etwa vorhandener Aufheiz-Beschleunigungsimpuls
sofort unterbrochen wird.
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Die Schaltung nach Fig. 2 bezieht sich ebenfalls auf die der Fig.
1 zugrunde liegende Regelart; sie weist aber die Besonderheit auf, daß die Beschleunigungszeit
gleich der Taktzeit gemacht wurde. Zum Unterschied gegenüber der Schaltung nach
Fig. 1 bestehen hier die Beschleunigungsschaltungen BI und B2 aus zwei an sich bekannten
bistabilen Multivibratoren, die jeweils zwei Transistoren Ts9, Ts10
und
Tsll, Ts12 aufweisen. Die Kondensatoren C, und C6 dienen dazu, die Beschleunigungsschaltungen
bei Einschaltung der Betriebsspannungen in ihre Ruhelage zu bringen, bei der die
Transistoren Ts9 und Ts 11 leitend und die Transistoren Ts 10 und Ts 12 gesperrt
sind. Die Beschleunigungsschaltungen sind über die Kondensatoren C3 und C4 mit den
Schmitt-Triggern so verbunden, daß beim Ansprechen des Schmitt-Triggers STi die
Beschleunigungsschaltung B1 über den Kondensator C3 angeregt wird und so lange über
den Widerstand R1 einen Abkühl-Beschleunigungsstrom an den Heizwiderstand RH liefert,
bis der Schmitt-Trigger ST, wieder in seine Ruhelage zurückkehrt und beim Ansprechen
des Schmitt-TriggersST2 die BeschleunigungsschaltungB., über den Kondensator C4
angeregt wird und so lange über den Widerstand R2 einen Aufheiz-Beschleunigungsstrom
an den Heizwiderstand RH liefert, bis der Schmitt-Trigger ST" wieder in seine
Ruhelage zurückkehrt.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 kann so abgeändert werden, daß
an Stelle monostabiler Beschleunigungsschaltungen bistabile Beschleunigungsschaltungen
gemäß Fig.2 verwendet werden. In diesem Fall müssen zusätzlich von den Kollektoranschlüssen
der Transistoren Ts6 und Ts8 der Taktgeber über Reihenschaltungen von je einer Diode
und eines Kondensators positive Impulse an die Basisanschlüsse der Transistoren
T.s1.0 und Ts12 gelegt werden, die. die angeregten Beschleunigungsschaltungen wieder
in ihre Ruhelage zurückführen. Durch entsprechende Wahl der beiden Zeitkonstanten
der astabilen Multivibratoren TG, und TG.., können die Beschleunigungszeit und die
Taktzeit beliebig gewählt werden. Bei symmetrischen Taktgebern ist die Beschleunigungszeit
gleich der halben Taktzeit.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 kann dahingehend abgeändert werden,
daß die vorstehend erwähnte zweite Regelart Verwendung findet. In diesem Fall bestehen
die Taktgeber TG1 und TG, aus je zwei monostabilen Multivibratoren, und die
Schmitt-Trigger ST, bzw. ST, werden bei dem Ausregeln einer
Pegelabweichung durch Rückführimpulse aus dem zugehörigen Taktgeber kurz vor dem
Auftreten eines jeweiligen Fortschalteimpulses für die Einstellvorrichtung in ihre
Ruhelage zurückgeführt, um bei weiterem Vorhandensein der Pegelabweichung dann wieder
anzusprechen. Die Beschleunigungsschaltungen Bi und B., werden dabei über die Kondensatoren
C3 und C4 von den Schmitt-Triggern ST, und ST,
am Anfang jedes Taktes angeregt
und am Ende jedes Taktes in die Ruhelage zurückgeführt. Bei einem schnellen Nulldurchgang
der Pegelabweichung kann es passieren, daß der Schmitt-Trigger ST, anspricht, bevor
der Schmitt-Trigger ST, in seine Ruhelage zurückgekommen ist und umgekehrt.
Damit aber die Beschleunigungsschaltung Bi bzw. B2 sofort in ihre Ruhelage zurückkehrt,
wenn die Beschleunigungsschaltung B2 bzw. Bi anspricht, können noch zwischen dem
rechten Belag des Kondensators C3 und der Basis des Transistors Ts 12 bzw. zwischen
dem rechten Belag des Kondensators C4 und der Basis des Transistors Ts10 Dioden
für positive Impulse geschaltet werden, über welche die Beschleunigungs- i schaltung
B, bzw. Bi beim Ansprechen des Schmitt-Triggers ST1 bzw. ST" in die Ruhelage zurückgeführt
wird.