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Verfahren zur Fernmessung an Teilnehmerstromkreisen in Fernsprechnetzen
unbesetzter Ämter Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das Fernmessungen -an Teilnehmerstromkreisen,
die zum Fernsprechnetz unbesetzter Ämter gehören, von einer zentralen Meßstelle
aus gestattet.
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Zur Überprüfung von Störungen in Teilnehmerkreisen des Fernsprechnetzes
und zur Erfassung der Störursachen sind in größeren Ämtern zentrale Meßstellen,
sogenannte Entstörungsstellen, eingerichtet, von denen aus die Teilnehmer angewählt
und Messungen an den Teilnehmerleitungen und -apparaten durchgeführt werden können.
Die Entstörungsstellen arbeiten bedeutend schneller und wirtschaftlicher als die
früher ausschließlich für den gleichen Zweck eingesetzten Störtrupps, da bei ihnen
keine Verlustzeiten durch Wege von einem gestörten Teilnehmer zum anderen und keine
Wartezeiten anfallen. Zum Ermitteln der Störursachen verfügen die Entstörungsstellen
über sogenannte Prüftische, die neben Wählmitteln zum Verbindungsaufbau, Impulsgebern
und Pegelsendern unter anderem auch einzelne Meßeinsätze enthalten, mit denen bestimmte
kennzeichnende Eigenschaften eines Teilnehmerkreises gemessen werden können. Mit
Hilfe einer dieser Meßschaltungen läßt sich beispielsweise feststellen, ob und in
welcher Höhe sich Fremdspannungen auf den Sprechadern eines gestörten Teilnehmers
befinden. Eine andere Meßschaltung gestattet die Widerstände der beiden Sprechadern
gegeneinander und gegen Erde zu messen, wodurch Kurzschlüsse und Isolationsfehler
als Störursachen leicht erkannt werden. Eine weitere Meßschaltung dient zur Kapazitätsmessung;
ihr Ergebnis zeigt an, ob der Teilnehmer überhaupt angeschlossen ist und ob sich
die Leitungskapazitäten innerhalb der zulässigen Grenzen befinden. Schließlich ist
noch eine vierte Meßschaltung da, mit der der Widerstand zwischen dem Teilnehmeranschluß
und Erde, der sogenannte Erdwiderstand, bestimmt werden kann. Die aufgezählten Meßschaltungen
werden im allgemeinen nacheinander an den zu untersuchenden Teilnehmer angeschlossen,
die Meßwerte auf einem entsprechend umschaltbaren gemeinsamen Instrument angezeigt.
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Da bei den beschriebenen Meßvorgängen im wesentlichen Gleichspannungen
bzw. -ströme über die Leitungen zur Meßstelle übertragen werden, lassen sich durch
zentrale Entstörungsstellen nur Teilnehmer erfassen, die in einem Umkreis um die
Entstörungsstelle liegen, in dem die bei zunehmender Entfernung wachsende Leitungsdämpfung
die Meßergebnisse noch nicht beeinträchtigt. Damit bleibt nach dem gegenwärtigen
Stand der Technik die überwiegende Zahl der Teilnehmer, die nicht im Bereich besetzter
Ämter mit Entstörungsstellen liegt, sondern an die Fernsprechnetze unbesetzter Ämter
angeschlossen ist, im Fall von Störungen weiterhin auf Störtrupps angewiesen, denn
bei der dort vorherrschenden geringen Teilnehmerdichte lohnt es sich nicht, in jedem
Amt eine technische Kraft für Entstörungszwecke einzusetzen.
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Zur selbsttätigen Übertragung von Störungsmeldungen und Meßwerten
zwischen unbesetzten und besetzten Ämtern über Fernsprechleitungen sind schon verschiedene
Wege beschritten worden.
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So ist es bekannt, zur Übertragung von Meßwerten über Verbindungsleitungen
sowohl der Meßstelle als auch dem zur Anforderung der Meßwerte berechtigten Teilnehmer
Einrichtungen zuzuordnen, die im Falle der Anforderung von Meßwerten Tonfrequenzimpulse
erzeugen, die die Aussendung der Meßwerte einleiten und auslösen. Derartige Einrichtungen
können wohl das ferngesteuerte Anschalten der Meßanordnungen besorgen, doch vermögen
sie nicht den Einfluß der Leitungsdämpfung auf die Meßwerte selbst auszuschalten.
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Ferner sind Signaleinrichtungen zur Störungsmeldung von einer unbedienten
zu einer bedienten Vermittlungsstelle bekannt, bei denen Signalrelais Impulsreihen
aussenden, die die Signalempfangsstelle und den Meldungsinhalt kennzeichnen, wobei
die Signalrelais nach Dringlichkeitsstufen geschaltet sind. Solche Einrichtungen
sind zur Fehlermeldung und zur Übertragung der Fehlerart zweckmäßig, doch lassen
sie sich nicht zur Übertragung von Meßwerten einsetzen, da die Umwandlung von (analogen)
Meßwerten in (digitale) Relaissignale einen nicht vertretbaren Aufwand an Umsetzern
und Schaltmitteln erforderte.
Zum Prüfen von Teilnehmeranschlüssen
in fernen Vermittlungsstellen von einem zentralen Amt aus ist es weiterhin bekannt,
an dem die Anschaltung der Meßobjekte bewirkenden Wähler für jedes Meßobjekt mehrere
Schaltstellungen vorzusehen, die mit den Ausgängen eines Prüfsteckers verbunden
sind, der die Innen- und Außenleitungen des Meßobjekts am Verteiler auftrennt. Durch
diese Lösung ist es möglich, eine größere Anzahl von Teilnehmeranschlüssen bei geringstem
Adernaufwand auf eine im zentralen Amt vorgesehene Prüfeinrichtung aufzulegen und
alle Einzelprüfungen nacheinander durchzuführen. Das Problem der Meßwertverfälschung
durch die Leitungsdämpfung bleibt aber nach wie vor bestehen.
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Schließlich gibt es zur Übertragung und Auswertung von Störungssignalen
von unbewachten zu bewachten Ämtern eine Anordnung, bei der wieder mit Impulsen
zur Kennzeichnung des Meldungsinhalts gearbeitet wird, wobei aber vor Aussendung
der Störungssignale ein besonderes Signal auf die Leitung gegeben wird, das normale
Verbindungen selbsttätig auslöst und die Empfangseinrichtung auf die Impulsfolgen
vorbereitet. Für eine Meßwertübertragung ist diese Anordnung wegen des Erfordernisses
der Änalog Digital-Umsetzung und des damit verbundenen Aufwands nicht geeignet.
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In der Fernwirktechnik wendet man zur übertragung von Meßwerten das
sogenannte Frequenzvariationsverfahren an, wenn die Meßwerte in zyklischer Form,
d. h. in Form von Winkelabweichungen vorliegen. Diese Winkelabweichungen werden
mechanisch auf eine veränderbare Induktivität übertragen, die im Schwingungskreis
eines Oszillators liegt, und verändern die Schwingfrequenz des Oszillators in Abhängigkeit
vom Betrag der Winkelabweichung. Da die Meßwertinformation nicht in der Amplitude,
sondern in der Frequenz der übertragenen Wechselspannung steckt, wird sie von der
Leitungsdämpfung nicht beeinträchtigt.
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Eine unmittelbare Übertragung der Anordnungen zur Frequenzvariation
auf die eingangs beschriebene Aufgabe der Fernmessung an Teilnehmerstromkreisen
in Fernsprechnetzen unbesetzter Ämter ist indessen nicht möglich, da im einen und
anderen Fall unterschiedliche Voraussetzungen vorliegen.
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Die bekannte Anordnung arbeitet mit mechanischer Umsetzung der Meßwerte
in Frequenzänderungen. Abgesehen von der Ungenauigkeit und Wartungsbedürftigkeit
mechanischer Mittel kommt eine solche Umsetzung hier deswegen nicht in Frage, weil
- anders als bei den Anwendungsfällen der Fernwirktechnik - die Meßwerte nicht in
zyklischer Form, sondern als Spannungs-, Widerstands- und Kapazitätswerte vorliegen
und weil sie nicht an der Sendestelle, nämlich der Meßanordnung im unbesetzten Amt,
selbst anstehen, sondern zum Teil hochohmig an den Teilnehmerstromkreisen abgenommen
und an die Sendestelle übertragen werden müssen. Man wäre folglich gezwungen, die
Art der Messungen zu ändern, um überhaupt übertragbare Ergebnisse zu erhalten, was
aber wiederum an den zentralen Meßstellen Schwierigkeiten mit sich bringt, da dort
die Fernmeßwerte anders ausgewertet werden müßten als die Meßwerte im eigenen Amt.
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Die Erfindung schafft demgegenüber eine Möglichkeit, die Teilnehmer
unbesetzter Ämter, die von einer Entstörungsstelle zu weit entfernt liegen, um von
dort aus direkt betreut zu werden, in den zentralen Eiri störungsdienst einzubeziehen,
ohne daß in der zer trafen Meßstelle den Fernmeßwerten eine besonder Behandlung
gewidmet werden muß, und mit de gleichzeitigen Möglichkeit, bei Bedarf die Meßwert
im unbesetzten Amt selbst ablesen zu können.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde die Messung an den
fernen Teilnehmerstromkreise: so vorzunehmen, als ob diese Teilnehmer direkt a:
die Entstörungsstelle angeschlossen wären, und di in der Meßanordnung im fernen
unbesetzten Am erhaltenen Meßwerte so zur zentralen Entstörungs stelle zu übertragen
und dort anzuzeigen, als ob e sich um die Meßwerte eines an die Entstörungsstell
angeschlossenen Teilnehmers handelt. Dazu wird ii jedem unbesetzten Amt eine fernsteuerbare
Meßan ordnung vorausgesetzt, die in bekannter Weise voi der Meßstelle aus angewählt
und mit dem zu über prüfenden Teilnehmer verbunden werden kann.
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Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zur Fern messung in Teilnehmerstromkreisen
unbesetzte Ämter von einer zentralen Meßstelle aus, bei den von der Meßstelle aus
das gewünschte unbesetzt Amt angewählt und eine dort enthaltene Meßanord nung mit
dem zu überprüfenden Teilnehmer verbur. den wird und bei dem das in der Meßanordnung
je weils erhaltene Meßergebnis mit Hilfe des Frequenz variationsverfahrens so zur
Meßstelle übertragen unc dort angezeigt wird, als ob der zu überprüfende Teil nehmer
im zentralen Amt selbst angeschlossen sei Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dal jeder in der Meßanordnung im unbesetzten Amt an fallende Meßwert zunächst dortselbst
in eine Gleich spannung mit dem Meßwert entsprechender Höhi umgeformt und die Gleichspannung
unmittelbar zu Steuerung der Frequenz eines Relaxationsoszillator ausgenutzt wird,
dessen Rechteckschwingungen nacl Durchlaufen eines Tiefpasses über die Verbindung
zwischen dem unbesetzten Amt und der Meßstelli zur Meßstelle rückübertragen und
dort in einen ihre. jeweiligen Frequenz proportionalen Strom Umgesetz werden, der
auf dem Instrument der Meßstelle ange zeigt wird.
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Durch die gleich in der Meßanordnung des unbe setzten Amtes vorgenommene
Umwandlung der Meß werte in Gleichspannungen werden auf einen Schlaf zwei Vorteile
erzielt. Zum einen liegen jetzt die Meß werte im unbesetzten Amt in äquivalenter
Form zi den von der zentralen Meßstelle normalerweise er haltenen Meßwerten vor,
d. h., in bezug auf die Ar und Genauigkeit der Meßwerte ist das unbesetzt( Amt der
zentralen Entstöningsstelle gleichberechtigt Zum anderen lassen sich die nach der
Umsetzung er. haltenen Gleichspannungen unmittelbar - ohne mechanische Zwischenglieder
- zur Frequenzsteue. rang eines Relaxationsoszillators verwenden. Da. durch ergibt
sich eine sehr genaue Abhängigkeit zwi. sehen Meßwert und Übertragungsfrequenz,
derer Fehler unter 1 % liegt.
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Da bei dem Verfahren gemäß der Erfindung mi der ferngesteuerten Meßanordnung
im unbesetzter Amt die gleichen Messungen vorgenommen Werder können, wie sie bei
den unmittelbar an die zentral( Meßstelle angeschlossenen Teilnehmern durchgeführ
werden, ist in einer Ausführung der Erfindung vorgesehen, daß die Meßanordnung in
jedem unbesetz. ten Amt Meßschaltungen in der Anzahl der zu prüfenden Größen enthält,
die wie die Meßschaltunger
der zentralen Meßstelle aufgebaut sind.
Das bringt den Vorteil mit sich, daß der Beamte der Meßstelle die von fernen Ämtern
übertragenen Meßwerte auf einem Instrument gleich dem der Meßstelle ablesen kann
und die Bewertung der Meßergebnisse keiner Verknüpfung der Anzeigewerte mit dem
Ort ihrer Herkunft bedarf.
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Die übertragung der Meßwerte nach dem Frequenzvariationsverfahren
schaltet, wie oben erwähnt ist. verfälschende Einflüsse des Übertragungswegs, wie
Leitungsdämpfung, Störungen auf den Leitungen usw., auf das Meßergebnis aus. Allerdings
darf man nicht gerade sehr niedrige oder sehr hohe Frequenzen wählen, für die die
Fernsprechleitungen äußerst ungünstige Eigenschaften aufweisen. Andererseits läßt
sich jede an der Meßstelle empfangene Frequenz um so sicherer einem Meßwert zuordnen,
je größer der Abstand zwischen den den beiden Grenzmeßwerten zugeordneten Eckfrequenzen
ist.
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Eine für übliche Frensprechleitungen besonders zweckmäßige Ausgestaltung
des Verfahrens nach der Erfindung sieht daher vor, daß für die übertragungsfrequenzen
der ganze, normalerweise über Fernsprechleitungen übertragbare Frequenzbereich ausgenutzt
wird.
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Das Verfahren zur Fernmessung an Teilnehmerstromkreisen in Fernsprechnetzen
unbesetzter Ämter nach der Erfindung wird nachfolgend an Hand von F i g.1 a bis
11 und F i g. 2 a und 2 b beschrieben.
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In F i g.1 a bis 11 ist eine Meßanordnung für ein unbesetztes Amt
dargestellt. Sie enthält vier Meßschaltungen, die genauso aufgebaut sind wie die
entsprechenden Meßeinsätze der zentralen Entstörungsstelle, nämlich einen Fremdspannungsmesser
1 (F i g. 1 a und 1 h), einen Erdwiderstandsmesser 2 (F i g.1 b und 1 h) und einen
Kapazitätsmesser 4 (F i g.1 d), die beide mit einem Wechselspannungsgenerator 3
(F i g. 1 c) zusammenarbeiten, und einen Widerstandsmesser 5 (F i g. 1 e und 1 h).
Die Meßschaltungen haben an den Stellen, an denen in den entsprechenden Meßeinsätzen
der Entstörungsstelle ein Anzeigeinstrument angeschlossen bzw. anschaltbar ist,
einen Ersatzwiderstand 6, dessen Größe mit dem Innenwiderstand des Instruments übereinstimmt.
Lediglich beim Kapazitätsmesser 4 wurde auf einen Ersatzwiderstand verzichtet, da
diese Meßschaltung einen gegenüber dem Innenwiderstand des Instruments, im Beispiel
12 k62, niedrigen Ausgangswiderstand von etwa 120 9 aufweist. Die Meßanordnung
läßt sich ohne weiteres auch für direkte Messungen verwenden, wenn man an Stelle
der Ersatzwiderstände 6 Amperemeter mit 12 k9 Innenwiderstand einsetzt, desgleichen
ist es für das anschließend beschriebene Verfahren bedeutungslos, ob zwischen den
betreffenden Punkten Widerstände oder Instrumente liegen.
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Die in F i g.1 a bis 11 gezeigte Meßanordnung wird von der zentralen
Meßstelle aus angewählt und mit dem gestörten Teilnehmer verbunden. Der Meßstellenbeamte
schaltet dann über fernsteuerbare Schaltmittel jeweils eine der einzelnen Meßschaltungen
1 bis 5 nacheinander ein. Am Ersatzwiderstand 6 der gerade wirksamen Meßschaltung
baut sich (durch den sonst das Instrument durchfließenden Strom) eine Gleichspannung
auf, die je nach der Größe des Meßwerts eine Höhe zwischen 0 und 180 mV hat. Diese
Spannung wird in einem Gleichspannungsverstärker 7 (l -i g. 1 f) auf eine Höhe zwischen
0 und 10 V gebracht und dann einem Umsetzer 8 zugeführt, der im Ausführungsbeispiel
nach F i g.1 f aus einem besonderen astabilen Multivibrator besteht. Der Umsetzer
8 erzeugt Rechteckspannungen, deren Frequenz durch die Höhe der jeweils vom Verstärker
7 abgegebenen Gleichspannung bestimmt ist. In der Anordnung nach F i g. 11 ist der
Umsetzer 8 so eingestellt, daß er bei der niedrigsten Eingangsspannung von 0 V Rechteckschwingungen
mit einer Frequenz von 500 Hz, bei der höchsten Eingangsspannung von 10 V Rechteckschwingungen
der Frequenz 2500 Hz abgibt. Zwischen diesen beiden Extremwerten besteht eine lineare
Abhängigkeit der Frequenz von der Spannung, d. h., jede Spannungsänderung um 1 V
hat eine Frequenzänderung von 200 Hz zur Folge. Der gewählte Frequenzbereich von
500 bis 2500 Hz umfaßt nahezu das gesamte Frequenzband, das normalerweise auf Fernsprechleitungen
übertragen wird. Durch die Bandbreite von 2000 Hz wird eine eindeutige Zuordnung
der Frequenzen zu den Meßwerten und folglich eine hohe Anzeigegenauigkeit erzielt.
Weil die Meßfrequenzen aber noch mit Sicherheit im übertragungsbereich von Fernsprechleitungen
liegen, ist außerdem eine einwandfreie Übertragung gewährleistet, die bei jeder
Erweiterung des Meßfrequenzbandes durch die bei niedrigeren und höheren Frequenzen
stark ansteigende Leitungsdämpfung gefährdet wäre.
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Die am Ausgang des Umsetzers 8 auftretende Rechteckspannung gelangt
über einen Anpassungsverstärker 9 (F i g.1 g), dessen Innenwiderstand dem Wellenwiderstand
üblicher Fernsprechleitungen angepaßt ist, auf die zur zentralen Meßstelle (Entstörungsstelle)
abgehende Leitung 10. Der Anpassungsverstärker 9 enthält einen Tiefpaß mit einer
Grenzfrequenz von 4 kHz, der die oberhalb der Sprechfrequenzen liegenden Anteile
der Rechteckschwingungen von der Leitung 10 fernhält.
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In der Meßanordnung nach F i g. 1 sind für weitere Meßvorgänge noch
ein Pegelsender 11 (F i g. 1 i) und ein Wahlimpulsregenerator 12 (F i g.1 k) vorgesehen,
die aber für die Meßwertübertragung ohne Bedeutung sind und deshalb hier nicht näher
betrachtet werden sollen.
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Damit die Anordnung über längere Zeiträume wartungsfrei arbeiten kann,
sind besondere Maßnahmen getroffen, alle wichtigen Betriebsgrößen konstant zu halten.
Die aus einem Netzteil 13 (F i g. 11) gewonnenen Betriebsspannungen sind stabilisiert,
und ein Thermostat 14 (F i g.11) sorgt dafür, daß insbesondere der Umsetzer 8 stets
bei gleichbleibender Temperatur arbeitet.
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F i g. 2 a und 2 b zeigen die Empfangsanordnung in der zentralen Entstörungsstelle.
Die auf der Leitung 10 (F i g. 2 a) ankommenden Wechselspannungen werden durch einen
Verstärker 21 verstärkt und durch einen Impulsformer 22 wieder in exakte Rechteckschwingungen
umgewandelt. Ein Umsetzer 23 (F i g. 2b) setzt die periodische Rechteckspannung
mit einer Frequenz zwischen 500 und 2500 Hz linear in einen Strom um, und zwar wird
bei der niedrigsten Frequenz von 500 Hz durch die Umladung eines Kondensators
24 ein Strom von 3,75 tiA, bei der höchsten Frequenz von 2500 Hz ein Strom
von 18,75 #tA (über Gr 4, Wi 23, hl, 6, Instrument, 8, h2) hervorgerufen.
Diesem Strom wirkt ein konstanter Gegenstrom von 3,75 tiA, der aus einer stabilisierten
Quelle 26 eingespeist wird, über einen Zweig 25 entgegen,
so daß
am Ausgang 27 ein Strom von 0 bis 15 MA zum Aussteuern eines Anzeigeinstruments
zur Verfügung steht. Das Instrument wird an den Klemmen 27 und 28 angeschaltet,
wobei die Kontakte h1 und h2 die von der gezeichneten Stellung abweichende Lage
einnehmen.
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Da durch das beschriebene Verfahren die bei der Fernmessung an den
Klemmen 27 und 28 der zentralen Meßstelle erhaltenen Meßwerte den bei direkten Messungen
empfangenen Werten -genau entsprechen, kann zu ihrer Anzeige das in der Meßstelle
für Direktmessungen vorgesehene Instrument mitverwendet werden. Das in F i g. 2
b an den Punkten 27 und 28 angeschlossene Instrument liegt auch normalerweise (über
h1 und h2) an den Anschlüssen 29 und 30, die man sich mit der Meßanordnung
der Entstörungsstelle verbunden vorstellen muß. Für den Beamten, der an Hand der
Meßergebnisse die Störursachen im Teilnehmerkreis festzustellen hat, bedeutet es
eine erhebliche Erleichterung der jeweiligen Bewertung, daß er die Anzeigewerte
bei Direktmessung und Fernmessung stets auf den gleichen Skalen ablesen kann. Ein
weiterer Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung liegt darin, daß jeder einzelne
Meßwert beliebig lange zur Verfügung steht. Einmal können dadurch Übertragungsfehler
durch kurzzeitige Störungen auf dqn Leitungen als solche erkannt werden, was die
Gefahr von Falschmessungen wesentlich herabsetzt, zum anderen lassen sich Schwankungen
der einzelnen Meßwerte registrieren und daraus Rückschlüsse auf die Störquellen
ziehen.