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Zur Überwachung von Signalleitungen auf ihren jeweiligen Signalzustand,
d. h. darauf, ob beispielsweise die Signalschleife offen oder geschlossen ist, ist
es bereits bekannt, den Signalleitungen individuelle ferromagnetische oder ferroelektrische
Elemente zuzuordnen, die abhängig von dem jeweils herrschenden Signalzustand jeweils
den einen oder den anderen der beiden möglichen stabilen Zustände einnehmen. Diese
ferromagnetischen oder ferroelektrischen Elemente werden, gesteuert durch eine zyklisch
arbeitende Abfrageeinrichtung, periodisch mit Abfrageimpulsen beaufschlagt, die
je nach ihrer Polarität bei Vorliegen des einen oder des anderen Zustandes eine
Zustandsänderung herbeiführen und dabei auf einer Ausgabeleitung Steuerimpulse erzeugen,
die einen der beiden Leitungszustände anzeigen. Unter der Voraussetzung, daß die
wiederholte Abtastung eines jeden Abfrageelementes schnell genug erfolgt, geben
die am Ausgang eines jeden Abfrageelementes auftretenden Ergebnisfolgen den unmittelbaren
Signalzustandsverlauf auf der überwachten Signalleitung wieder.
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Neben der Ermittlung des augenblicklichen Signalzustandes sind derartige
Anordnungen auch für die Erkennung von Änderungen des augenblicklichen Signalzustandes
geeignet. Das setzt aber voi#aus, daß jedes Abfrageergebnis mindestens für die Dauer
eines Abfragezyklus in einem leitungsindividuellen Speicherelement zwischengespeichert
und mit dem jeweils nachfolgenden Abfrageergebnis verglichen wird.
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Die Erfindung betrifft nun gleichfalls eine Anordnung zur Feststellung
und Anzeige von Signalzustandsänderungen auf Signalleitungen in Fernmelde-, insbesondere
Fernsprechanlagen, mittels den Signalleitungen individuell zugeordneten ferromagnetischen
oder ferroelektrischen Elementen, die periodisch mit Abfrageimpulsen beaufschlagt
werden, die abhängig vom augenblicklichen Signalzustand der zugehörigen Signalleitung
unterschiedliche, durch zentrale Schaltglieder auswertbare Flußänderungen bewirken.
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Zweck der Erfindung ist es, den Aufwand der zentralen Einrichtung
für die Ermittlung der auftretenden Signalzustandsänderungen abhängig von den einzelnen
Abfrageergebnissen sowie die damit verbundene Informationsumsetzung in der zentralen
Einrichtung zu verringern. Erreicht wird dieses dadurch, daß neben dem in an sich
bekannter Weise der Signalüberwachung dienenden ferromagnetischen bzw. ferroelektrischen
Element ein weiteres, lediglich mit Abfrageimpulsen beaufschlagbares ferromagnetisches
bzw. ferroelektrisches Element vorgesehen ist, daß beide Elemente mit einem dritten,
eine annähernd rechteckförmige Hystereseschleife aufweisenden ferromagnetischen
bzw. ferroelektrischen Element über Kopplungsschleifen verbunden sind und auf diese
derartig einwirken, daß es jeweils nur nach erfolgter Änderung des Signalzustandes
der zu überwachenden Signalleitung in den jeweils anderen Remanenzzustand übergeführt
wird und dabei einen Steuerimpuls auslöst.
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Ferromagnetische oder ferroelektrische Elemente mit annähernd rechteckförmiger
Hystereseschleife haben bekanntlich die Eigenschaft, daß bei Ansteuerung mit einer
unipolaren Impulsfolge jeweils nur der erste Impuls einer solchen Impulsfolge gegebenenfalls
eine Ummagnetisierung des Elementes und damit die Abgabe eines Nutzsignals bewirkt,
da nach der einmal erfolgten Ummagnetisierung das Element in der eingenommenen Sättigungslage
verbleibt. Erst durch einen Wechsel in der Polarität der steuernden Impulsfolge
kann die entgegengesetzte Sättigungslage des Elementes wieder herbeigeführt werden.
Bei Ansteuerung eines derartigen Elementes mit einer Impulsfolge gemischter Polarität
wird also eine Ummagnetisierung des Elementes jeweils nur dann bewirkt, wenn zwei
Impulse unterschiedlicher Polarität aufeinanderfolgen. Entsprechend der vorliegenden
Erfindung ist die durch Steuerimpulse unterschiedlicher Polarität zu erzielende
Ummagnetisierung nun abhängig gemacht von der Änderung des Signalzustandes der zu
überwachenden Signalleitung, wobei zur Erzeugung der notwendigen Steuerimpulse zwei
weitere Elemente vorgesehen sind, die über eine Kopplungsschleife mit dem die Signalzustandsänderungen
anzeigenden Element verknüpft sind. Diese beiden Steuerelemente sind nun so dimensioniert,
daß die von den Abfrageimpulsen in den Kopplungssschleifen induzierten Steuerimpulse
derartig auf das Auswerteelement einwirken, daß die resultierende Erregung abhängig
von dem augenblicklichen Signalzustand der zu überwachenden Signalleitung entweder
positiv oder negativ gerichtet ist.
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Auf diese Weise ergibt sich eine sehr einfache Auswerteschaltung zur
unmittelbaren Anzeige von Zustandsänderungen der überwachten Signalleitung, ohne
daß es erforderlich ist, den bei jeder Abfrage ermittelten augenblicklichen Signalzustand
an ein gesondertes, ebenfalls leitungsindividuelles Speicherelement weiterzuleiten,
das dann jeweils synchron mit der zugehörigen Signalleitung abgefragt wird, um an
Hand beider Abfrageergebnisse feststellen zu können, ob eine Signalzustandsänderung
erfolgt ist. Die neue Anordnung bietet vielmehr den Vorteil, daß mit einer einfachen,
für die normale Signalzustandsüberwachung üblichen Abfragesteuerung bereits eine
eindeutige Aussage darüber erzielt wird, ob eine Signalzustandsänderung erfolgt
ist. Ein Mitwirken der Zentralsteuerung wie bei den bekannten Anordnungen ist dazu
nicht erforderlich, so daß diese wesentlich entlastet wird und sich lediglich erst
dann einzuschalten braucht, wenn eine Signalzustandsänderung vorliegt.
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Neben der Feststellung von Signalzustandsänderungen besteht gleichfalls
die Möglichkeit zur Feststellung des augenblicklichen Signalzustandes, wenn man
für das jeweils dritte Element eine eigene Abfragesteuerung vorsieht, durch die
diese Elemente unabhängig von den beiden übrigen Elementen je Signalleitung ebenfalls
mit Abfrageimpulsen beaufschlagbar sind. Die Aussteuerbedingungen sind dabei die
gleichen wie bei unmittelbar der Leitungsüberwachung dienenden Elementen, jedoch
muß sichergestellt sein, daß das jeweils abgefragte Element nach jeder überprüfung
wieder in den vor der überprüfung herrschenden Magnetisierungszustand zurückkehrt.
Dieses kann einerseits durch Einblenden von gesonderten Rückstellimpulsen abhängig
von dem jeweiligen Abfrageergebnis erreicht werden. Zweckmäßiger dagegen ist es,
das dritte Element und dessen Abfragewicklung so auszubilden, daß die gespeicherte
Information, nämlich entweder Signalzustand »1« oder »0«, durch die Abfrageimpulse
nicht gelöscht wird.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung seien nachfolgend an Hand eines
Ausführungsbeispieles näher erläutert, das in den Zeichnungen dargestellt ist. Im
einzelnen zeigt
F i g. 1 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels,
F i g. 2 bis 5 Hystereseschleifen der als Steuerelemente dienenden ersten beiden
Elemente einer Signalleitung mit den dazugehörigen Aussteuerbedingungen und F i
g. 6 die Hystereseschleife des als Auswerteelement je Signalleitung dienenden Elementes
mit den dazugehörigen Aussteuerbedingungen.
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F i g. 1 zeigt eine der zu überwachenden Signalleitungen Sig mit den
zugehörigen Elementen K1, K2 und K3. Von diesen Elementen ist lediglich das Element
K1 in an sich bekannter Weise über die Steuerwicklung Ws mit der Signalleitung
Sig verbunden. Das Element K 1 weist darüber hinaus noch eine Abfragewicklung Wab
auf, die in Reihe mit der des Elementes K2 mit der Abfrageeinrichtung
AB 1
verbunden ist. Die Lesewicklungen WI beider Elemente K 1 und K
2 sind über die Dioden D 1 bzw. D 2 mit den Steuerwicklungen Ws 1
bzw. Ws 2 des Elementes K3 zu je einer Kopplungsschleife KSl bzw. KS2 zusammengeschaltet.
Die Lesewicklung Wl des Elementes K3 ist wiederum in an sich bekannter Weise mit
einem Empfangsschaltglied EM gekoppelt, das in an sich bekannter Weise die beiden
Flußänderungen des Elementes K3 der in der Lesewicklung Wl induzierten Steuerimpulse
auswertet. Die darüber hinaus gezeigte Abfrageeinrichtung AB 2
und die zusätzliche
Abfragewicklung Wab des Elementes K3 sind lediglich erforderlich, wenn zusätzlich
die Möglichkeit gegeben sein soll, daß neben einer Änderung des Signalzustandes
auf der Signalleitung Sig auch der augenblickliche Signalzustand festgestellt werden
kann. Beide Abfrageeinrichtungen AB 1 und AB 2 sowie das Empfangsschaltglied
EM
sind über eine Steuereinrichtung ST miteinander verknüpft.
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Bevor nun auf das Zusammenwirken der drei Elemente K1, K2 und K3 näher
eingegangen wird, seien zunächst an Hand von F i g. 2 bis 5 die Aussteuerbedingungen
der Elemente K1 und K2 sowie an Hand von F i g. 6 die Aussteuerbedingungen des Elementes
K3 gemäß F i g. 1 näher erläutert.
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Als leitungsindividuelle Elemente K1 und K2 können in gleicher Weise
ferromagnetische oder ferroelektrische Mittel mit oder ohne Speichereigenschaft
Verwendung finden. Gemeinsame Voraussetzung ist lediglich, daß sie eine ausgeprägte
Sättigungscharakteristik aufweisen, ihre Hysteresekurven sich also aus Sättigungsbereichen
mit geringerer Flußänderung sowie einem dazwischenliegenden Übergangsbereich mit
starker Flußänderung zusammensetzen. Ein Unterschied zwischen den Elementen ohne
Speichereigenschaft und mit Speichereigenschaft besteht lediglich darin, daß in
dem einen Fall die Hysteresekurve lediglich einen solchen übergangsbereich starker
Flußänderung aufweist und daß bei Fehlen jeglicher Vorerregung der Arbeitspunkt
mit dem Koordinatennullpunkt zusammenfällt, während im anderen Fall die Hysteresekurve
zwei übergangsbereiche starker Flußänderung zwischen den beiden Sättigungsbereichen
aufweist, wobei beide Sättigungsbereiche kennzeichnend sind für einen bestimmten
magnetischen Zustand, in dem sich das Abfrageelement ohne Zuführung einer Leistung
halten kann. Es sind dies die beiden stabilen Zustände positiver und negativer Remanenz.
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Wie aus der Anordnung gemäß F i g. 1 zu entnehmen ist, werden beide
Elemente K1 und K2 gleichzeitig mit Abfrageimpulsen durch die Abfrageeinrichtung
AB 1 beaufschlagt. Läßt man dabei den Einfluß der Signalleitung Sig auf das
Element K1 zunächst außer acht, so müssen die von den Abfragewicklungen Wab der
Elemente K1 und K2 in den beiden Kopplungsschleifen KS1 und KS2 induzierten Steuerimpulse
dazu in der Lage sein, das Element K3 in einen der beiden Sättigungsbereiche überzuführen.
Um also zu erreichen, daß mit jedem Abfragevorgang in den beiden Kopplungsschleifen
Steuerimpulse induziert werden können, muß also sichergestellt sein, daß beide Elemente
K1 und K2 nach Abklingen des Abfrageimpulses wieder in die Ausgangslage zurückkehren,
d. h. wiederum ummagnetisiert werden, ohne daß dabei das Element K3 beeinflußt wird.
Zur Erfüllung dieser Forderung bestehen drei Möglichkeiten, nämlich die Elemente
K1 und K2 mit einer zusätzlichen Vorerregung zu beaufschlagen oder aber die Abfrageimpulse
in jeweils zwei unmittelbar aufeinanderfolgende kurzzeitige Einzelimpulse unterschiedlicher
Polarität aufzugliedern, wobei es erforderlich ist, in den einzelnen Kopplungsschleifen
KS1 bzw. KS2 zusätzliche stromrichtungsabhängige Widerstandselemente, beispielsweise
in Form der gezeigten Dioden D 1 bzw. D 2, einzufügen, damit die bei
der Rückstellung in den Lesewicklungen dieser beiden Elemente induzierten Steuerimpulse
sich nicht auswirken können. Eine dritte Möglichkeit besteht darin, die Abfrageimpulse
in zwei unmittelbar aufeinanderfolgende Einzelimpulse aufzuteilen, von denen der
jeweils zweite Einzelimpuls eine derartig geringe Flankensteilheit aufweist, daß
er keine das dritte Element K3 beeinflussenden Steuerimpulse in den Kopplungsschleifen
induziert. Die stromrichtungsabhängigen Widerstandselemente in den Kopplungsschleifen
können in diesem Fall entfallen.
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F i g. 2 bis 5 zeigen diese drei möglichen Aussteuerbedingungen für
die Element K1 und K2 in ihrem mittleren Teil, dabei sind die Aussteuerbedingungen
gemäß F i g. 2 und 3 die gleichen, lediglich einmal bezogen auf ein Element ohne
Speichereigenschaft und ein Element mit Speichereigenschaft. Bedingt durch die wirksame
Vorerregung Jv befinden sich die Elemente in einem der beiden möglichen Sättigungsbereiche.
Mit Wirksamwerden des Abfrageimpulses Jab, der der Vormagnetisierung entgegengerichtet
ist, werden die Elemente kurzzeitig in den entgegengesetzten Sättigungsbereich übergeführt
und kehren nach Abklingen des Abfrageimpulses auf Grund der wirksamen Vorerregung
Jv wieder in die Ausgangslage zurück. Bei den Varianten nach F i g. 4 und 5 fehlt
dagegen eine derartige Vorerregung. Sie ist vielmehr durch die an die Abfrageimpulse
+Jab sich anschließenden Impulse -Jab entgegengesetzter Richtung ersetzt. Ein Unterschied
zwischen F i g. 4 und 5 besteht lediglich darin, daß bei einer Aussteuerung nach
F i g. 4 die Rückstellung gleichfalls schlagartig erfolgt und somit ein stromrichtungsabhängiges
Widerstandselement in den einzelnen Kopplungsschleifen erforderlich ist, während
bei der Aussteuerung nach F i g. 5 die Rückstellung Schritt für Schritt vorgenommen
wird, ohne daß ein merkliches Nutzsignal in der Lesewicklung erzeugt wird.
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Unabhängig von der Art der gewählten Elemente K1 und K2 bezüglich
ihrer Speichereigenschaft und unabhängig von der Art der gewählten Aussteuerbedingungen
bewirkt also jeder Abfrageimpuls -Jab
bzw. +Jab sowohl einen Steuerimpuls
in der Kopplungsschleife KS1 als auch in der Kopplungsschleife KS2, die einander
entgegengesetzt sind und bei gleicher Ausgestaltung der Wicklungszahlen und der
Kopplungsschleifen sich gegenseitig aufheben würden. Um dieses zu vermeiden, sind
die Dimensionierungen des einen Steuerkreises, und zwar des Elementes K1, derartig
getroffen, daß die aus den beiden Steuerimpulsen der Kopplungsschleifen KS1 und
KS2 resultierende Summenerregung des Elementes K3 einen Mindestwert nicht unterschreitet,
damit dieses Element sicher in den zugehörigen Sättigungsbereich übergeführt werden
kann.
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Damit andererseits das Element K3 gemäß F i g.1 abhängig von dem sich
ändernden Signalzustand der zu überwachenden Signalleitung Sig auch in den anderen
Sättigungsbereich übergeführt werden kann, ist die Aussteuerung des Elementes K1
durch die Signalleitung Sig andererseits so gewählt, daß lediglich Impulse der Kopplungsschleife
KS2 wirksam werden und das Element K3 umsteuern können. Dies läßt sich in einfacher
Weise dadurch erreichen, daß die von der Signalleitung in den einen Signalzustand
hervorgerufene Steuererregung Js das Element K1 so weit sättigt, daß koinzidierende
Abfrageimpulse keine Ummagnetisierung in den entgegengesetzten Sättigungsbereich
bewirken können, wie jeweils im unteren Teil von F i g. 2 bis 5 dargestellt ist.
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Damit ergeben sich für das Element K3 nach F i g. 1 folgende .Aussteuerbedingungen,
die in F i g. 6 dargestellt sind. Voraussetzungsgemäß handelt es sich hierbei um
ein Element mit Speichereigenschaft, so daß die Hystereseschleife zwei Übergänge
mit starker Flußänderung aufweist. Im Ruhezustand der zu überwachenden Signalleitung
Sig wirken über beide Kopplungsschleifen KS1 und KS2 Steuerimpulse auf das Element
K3 ein, die eine zueinander entgegengesetzt gerichtete Polarität aufweisen. Die
Amplituden dieser Steuerimpulse Js1 und Js2 unterscheiden sich dabei derart, daß
mit jedem Abfrageimpuls, der auf die Elemente K1 und K2 gegeben wird, die resultierende
Summenerregung JRS auf das Element K3 einwirken kann und dieses Element in den Sättigungsbereich
»0« überführt. Ändert sich dagegen der Signalzustand der zu überwachenden Signalleitung
Sig, so wird das Element KI so weit gesättigt, daß in der zugehörigen Kopplungsschleife
KS1 kein Steuerimpuls entstehen kann. Am Element K3 ist nachher lediglich über die
Kopplungsschleife KS2 die Steuererregung Js2 wirksam, die das Element in den entgegengesetzten
Sättigungsbereich »1« überführt. Infolge der Speichereigenschaften dieses Elementes
K3 ist .eine Änderung der Sättigungslage jeweils nur möglich, wenn die auf das Element
K3 einwirkende Steuerregung der jeweils vorhergehend wirksamen Steuererregung entgegengesetzt
ist, d. h. also nur, wenn sich zwischenzeitlich der Signalzustand der zugehörigen
Signalleitung Sig in F i g.1 geändert hat.
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Das Element K3 ist damit zusätzlich in der Lage, auch über den jeweils
augenblicklichen Signalzustand Aufschluß zu geben. Zu diesem Zweck ist es lediglich
erforderlich, daß das Element K3 gleichfalls mit Abfrageimpulsen Jab 2 beaufschlagt
wird, wie in F i g. 6 angedeutet ist. Dabei ist jedoch zu beachten, daß das Element
K3 nach Beaufschlagung mit einem Abfrageimpuls wieder in die Ausgangslage übergeführt
wird. Wie nämlich aus F i g. 6 zu ersehen ist, würde nämlich der Abfrageimpuls Jab
2 für den Fall, daß sich das Element K3 im Sättigungsbereich »1« befinden
würde, eine Ummagnetisierung in den Sättigungsbereich »0« bewirken, so daß das Element
K3 nach Abklingen des Abfrageimpulses den negativen Remanenzzustand -Br einnehmen
und bei der nächstfolgenden überwachung der Elemente K1 und K2 wiederum ummagnetisiert
würde. Damit könnte eine Änderung des Signalzustandes vorgetäuscht werden, die gar
nicht gegeben ist. Um dieses zu verhindern, müßte das Element K 3 mit einem zusätzlichen
Rückstellimpuls JR beaufschlagt werden, was gestrichelt angedeutet ist. Dieser Rückstellimpuls
ist jedoch nur dann erforderlich, wenn zuvor eine Ummagnetisierung durch den Abfrageimpuls
Jab 2
erfolgt ist, was aber in einfacher Weise von der Empfangseinrichtung
EM abgeleitet werden kann.
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Auf einen gesonderten Rückstellimpuls JR kann jedoch verzichtet werden,
wenn die Abfragewicklung Wab und das Element K3 so ausgebildet sind, daß der Abfrageimpuls
Jab 2 die gespeicherte Information nicht zu löschen vermag. Derartige Anordnungen
sind bereits bekannt, so daß hierauf in diesem Zusammenhang nicht näher eingegangen
werden soll.
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Nach allem ergibt sich damit folgender allgemeiner Arbeitsablauf der
Anordnung nach F i g. 1: Durch die AbfrageeinrichtungAB 1 werden die Elemente K
1 und K2 der einzelnen Signalleitungen, von denen nur die Signalleitung Sig dargestellt
ist, nacheinander mit bipolaren Abfrageimpulsen entsprechend F i g. 4 beaufschlagt.
Befindet sich die überwachte Signalleitung im Ruhezustand - die Steuererregung Js
des Elementes K1 ist gleich Null -, so werden in den Kopplungsschleifen KS1 und
KS2, bedingt durch den positiven Abfrageimpuls +Jab, Steuerimpuls Js 1 und Js2 induziert,
so daß am Element K3 die resultierende Steuererregung JRS wirksam ist. Unterstellt
man dabei, daß zwischenzeitlich keine Änderung des Signalzustandes auf der Signalleitung
Sig erfolgt ist und das Element K3 sich demzufolge im negativen Remanenzpunkt -Br
befindet, so hat die auf dieses Element einwirkende Steuerregung JRS keine bleibende
Ummagnetisierung zur Folge. Dementsprechend wird auch in der Lesewicklung W 1 kein
vom Empfangsschaltglied EM auswertbares Nutzsignal erzeugt. Befindet sich dagegen
das Element K3 im positiven Remanenzzustand +Br, so wird das Element nunmehr ummagnetisiert
und dabei ein die Signalzustandsänderung auf der zugehörigen Signalleitung anzeigendes
Nutzsignal in der Lesewicklung WI induziert. Dieses Nutzsignal wird von der Empfangseinrichtung
EM ausgewertet und der Steuereinrichtung ST mitgeteilt, die gegebenenfalls
die Abfrageeinrichtung AB 1 kurzzeitig auf dem eingenommenen Abfrageschritt
stillsetzt, bis die auf Grund der erkannten Zustandsänderung einzuleitenden Schaltvorgänge
ausgelöst sind.