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Schal tungsanordnur,g zur Speicherung und Anzeige von Signalen ,ssbesondere
farEinrichtungen zum Fernüberwachen und/oder Ferns t euern Die Erfindung betrifft
eine Schaltungsanordnung zur Speicherung und Anzeigte von Signalen, bei der ein
Elektronikteil und ein zusammengefaßter Bedienungs- und Anzeigeteil in räumlich
voneinander getrennten, über Verbindungsleitungen miteinander verbundenen Baueinheiten
untergebracht sind, insbesondere für Einrichtungen zum Fernüberwachen und/oder Fernsteuern.
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Linse derartige Schaltungsanordnung ist z.B. aus dem Buch "Elektrisch
Fernüberwachen und Bernbedienen" von W.S. Jahn, Ausgabe 962, Seite 55 bekannt. Dabei
ist zwischen den einzelnen Baueinheiten der Einrichtung eine Vielzahl von Steuerleitungen
vorgesehen.
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In Einrichtungen der Fernwirktechnik, mit deren Hilfe eine große Zahl
von 3efehlen und/oder Meldungen über tragen bzw. angezeigt werden soll, könnten
sich Schwierigkeiten bei der räumlichen Unterbringung dadurch ergeben, daß der für
die Steuerleitungen erforderliche Raum, insbesondere bei der Verbindung von Steuerpulten
mit Schrankgestellen, nicht ohne weiteres zur Verfügung steht. Diese Schwierigkeiten
werden noch weiter vergrößert, wenn im Elektronikteil durch Anwendung der integrierten
Schaltkreistechnik eine besonders große Packungsdichte erzielt und dadurch die Zahl
der benötigten Anschlüsse weiter vergrößert wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltungsanordnung zu schaffen,
die es gestattet, den Elektronikteil für eine möglichst große Zahl von Meldungen
und/oder Befehlen auszubilden, ohne daß dies zu Schwierigkeiten bei der Verlegung
der den Bedienungs- und Anzeigeteil mit dem Elektronikteil verbindenden Steuerleitungen
führt.
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Gemäß der Erfindung wird die Schaltungsanordnung zur Lösung dieser
Aufgabe derart ausgebildet, daß im Elektronikteil wenigstens eine bistabile Kippstufe
mit zugleich leitenden oder gesperrten komplementären Transistoren vorgesehen ist,
bei der der Kollektor des einen Transistors über die Verbindungsleitung an die im
Bedienungs- und Anzeigeteil gelegene Verbindung eines Anzeige elementes mit einer
Steuerimpulsquelle geführt ist. Dabei kann die Steuerimpulsquelle eine nicht einrastende
Taste oder ein elektronischer Kontakt sein. Durch diese Maßnahmen ergibt sich ein
besonders geringer Bedarf an Verbindungsleitungen zwischen den Baueinheiten der
Pernsteuer- oder 'ernüberwachungseinrichtung, so daß in vorteilhafter Weise eine
bespnders kompakte Bauweise möglich ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung lassen sich die Kippstufen
dadurch an nachgeschaltete TTL-Schaltkreise des Elektrcnikteiles anpassen, daß einem
Ausgang der Kippstufe eine mit einem ersten Versorgungspotential gespeiste TTL-Schalteinheit
nachgeschaltet ist sld daß das Anzeigeelement an ein zweites, gegenüber dem ersten
der Betrage nach größeres Versorgungspotential eitgegengeuezter Polarität gelegt
ist, und daß die Emitter der riransistoren miteinander verbunden und an Nullpotential
gelegt sind, und daß von einem zwischen dem ersten Versorguspotential und dem zweiten
Versorgungspotential gele nen, aus drei Widerständen bestehenden SpannungsteiZer
zur auf seiten des zweiten Versorgungspotentials liegende Abgriff
am
Kollektor des pnp-Transistors und der Steuerleitung und der auf seiten des ersten
Versorgungspotentials liegende Abgriff an die Basis des npn-g.ransistors angeschlossen
ist, dessen Kollektor an die nachfolgende TTL-Schalteinheit angeschlossen, über
einen Widerstand an das erste Versorgungspotential und über zwei in Serie geschaltete
Dioden an die Basis des pnp-Transistors und von dort über einen weiteren Widerstand
an das zweite Versorgengspotential geführt ist.
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In Weiterbildung der Erfindung-wird die Schaltungsanordnung derart
ausgebildet, daß bei wenigstens zwei der Kippstufen die zusätzliche Diode jeweils
an einen gemeinsamen Löschsignalgeber angeschlossen ist. Dabei ist es zweckmäßig,
als Xöschsignalgeber einen' Transistor vorzusehen, dessen Emitter am ersten Versorgungspotential
und über einen Widerstand an der Basis liegt, die über einen weiteren Widerstand
und eine daran angeschlossene weitere Steuerleitung an eine an Nullpotential führende
Löschtaste geführt ist. Diese Maßnahmen ermöglichen es in vorteilhafter Weise eie
gemeinsame Löschung mehrerer Kippstufe über ein und dieselbe Steuerleitung vorzunehmen
In Weiterbildung der Erfindung wird die Schaltungsanordnung derart ausgebildet,
daß ein Anschluß des Spanungsteilers von wenigstens zwei der Kippstufe an das zweite.
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Versorgungspotential über eine gemeinsame Diode geführt ist. Durch
diese MaBnahmen wird in vorteilhafter Weise verhindert, daß ein Spannungsausfall
im Blelcironilçteil zu einer Fehlanzeige im Anzeigefeld führt.
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Ferner läßt sich eine gegenseitige Sperrung zweier Kippstufe dadurch
erzielen, daß ein nachgeschalteter TTL-Schaltkreis jeweils als Negationsglied ausgebildet
ist und daß der Ausgang wenigstens eines der Negationsglieder
an
eine der zusätzlichen Dioden einer anderen als der vorgeschalteten Kippstufe geführt
ist. Durch diese Maßnahmen ergibt sich ein Schutz gegen die Einspeichening sich
widersprechender Schaltzustände bei der Speicherung von Doppelbefehlen.
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Die Erfindung wird anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert.
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Die Figur zeigt einen Teil einer Einrichtung zum Fernüberwachen oder
Fernsteuern von Nachrichten-Weitverkehrsnetzen oder ähnlichen Anlagen, Der Elektronikteil
eines Fernwirkgerätes und das Bedienpult bzw. die steuernden Geräte sind räumlich
voneinander getrennt untergebracht und durch Steuerleitungen miteinander verbunden.
Geräteintern werden TTL-Schaltkreise, für die die Schaltkreise G11, G21 als Beispiel
dienen, verwendet.
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Auf diese Weise kann der Elektronikteil einer Fernwirk-Zentrale in
einem Gestell untergebracht sein, während die Stations-, Befehls- und Steuertasten
T1, T2 mit den zugehörigen Meldelampen Li, L2 in einem Bedientisch eingebaut sind.
Wird eine der nicht einrastenden Tasten T1, T2 betätigt, sa wird im Elektronikteil
die Eingangskippstufe K1 bzw. K2 gesetzt und der Speicherzustand in einer der Taste
T1, T2 zugeordneten Lampe L1, L2 angezeigt.
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Dabei ist pro Taste nur eine einzige Leitung nötig, um die Kippstufe
zu setzen und zugleich den Speicherzustand zurückzumelden.
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Die Fernbedienungseinrichtung arbeitet mit Doppelbefehlen, zu denen
zwei Befehlstasten T1, T2, namlich eine zum Einschalten und eine zum Ausschalten
gehören. In diesem Fall ist es zweckmäßig, daß sich immer die beiden jeweils zusamtnengehörigen
Eingangskippstufen gegenseitig sperren.
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Die beschriebene Kippstufe ist für den Anschluß an Schaltkreise in
TTL-Technik (Transistor-2ransistor-Logik) ausgelegt. Sie kann andererseits auch
so bemessen werden, daß sie an Schaltkreise aus anderen Schaltkreisserien, z.B.
in DTL- (Dioden-Transistor-Logik) Technik oder in LSL- (langsame störsichere Logik)
Technik unmittelbar angeschlossen werden kann.
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Die Figur zeigt die Schaltungsanordnung mit zwei bistabilen Kippstufe
K1 und E2, die in gleicher Weise aufgebaut sind.
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Der Emitter des pnp-Transistors s12 und der Emitter des npn-Transistors
Tsii sind gemeinsam unmittelbar an Masse gelegt. Der Kollektor des Transistors Ts11,
der über den Widerstand Ri4 am ersten Versorgungspotential +5 V liegt, ist über
die beiden in Serie geschalteten und in Durchlaßrichtung gepolten Dioden D12 und
D11 an die Basis des Transistors Ts12 geführt, die über den Widerstand R15 an das
zweite Versorgungspotential -24 V geführt ist. Der Kollektor des Transistors Ts12
liegt über den Widerstand Ril und die, Diode Dx am Potential -24 V iind ist über
den Widerstand R12 an die Basis des Transistors Tsii geführt, die einerseits über
den Kondensator C1 an Masse und andererseits über den Widerstand R13 an das Potential
+5 V gelegt ist.
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Der Kollektor des Transistors Ts12 bildet einen Eingang Ell der bistabilen
Kippstufe K1, der bei Betätigung des Schalters T1 an Masse gelegt wird. Außerdem
ist der Eingang Ell über die Anzeigelampe L1 an das Potential -24 V gelegt.
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An den Kollektor des Transistors Tsll, der den Ausgang der Kippstufe
K1 bildet, ist der TTL-Schaltkreis Gil
angeschlossen. Am Verbindungspunkt
der Dioden D11 und D12 sind die weiteren Dioden D13 und D14 mit einer derartigen
Polarität angeschlossen, daß sie zur Diode D11 gleichsinnig in Serie geschaltet
sind.
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Bei der Kippstufe K1 bzw. K2 ist eine rückgekoppelte Zusammenschaltung
eines ersten und eines zweiten Pegelumsetzers derart vorgenommen, daß die beiden
Pegelumsetzer die bistabile Kippstufe bilden.
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Bei einem ersten Pegelumsetzer ist die einpolig an Masse bzw. Nullpotential
liegende Taste T1 über den Widerstand R11 an das zweite Versorgungspotential -24
V geführt. Der .Yerbindungspunkt der Taste T1 mit dem Widerstand R11 ist als Eingang
des Pegelumsetzers mit Ell bezeichnet.
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Der Eingang Ell ist über den Widerstand R12 und den dazu in Serie
liegenden Widerstand R13 an das erSte Versorgungspotential +5 V gefuhrt, so daß
zwischen dem ersten und dem zweiten Versorgungspotential ein aus den drei Widerständen
R11 ... R13 bestehender Spannungsteiler angeordnet ist.
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Der auf seiten des ersten Versorgunspotentials +5 V gelegene Abgriff
des Spannungsteilers ist an die Basis des npn-Transistors Tsll geführt, dessen Emitter
unmittelbar an Nullpotential liegt und dessen Kollektor über den Widerstand R14
an das erste Versorgungspotential +5 V geführt ist und zugleich am Eingang des TTL-Schaltreises
Gil liegt. Auf seiten des zweiten Versorgungspotentials -24 V gelegene Abgriff des
Spannungsteilers ist zugleich der Eingang Ell des Pegelumsetzers.
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Ist die Taste T1 geöffnet und die Kippstufe K1 nicht gesetzt, so stellt
sich am Eingang 911 eine negative Spannung ein, deren Betrag etwas unter 24 V liegt.
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Die'WiderStände R12 und R13 sind so bemessen, daß in diesem Pall die
Basis des Transistors Tsll soweit negativ ist, daß der Transistor Ts11bsperrt und
damit am Eingang des folgenden TTL-Schalkreises Gil die log 1 liegt.
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Wird die Taste Ti geschlossen und damit Masse an den Eingang Eil gelegt,
so wird die Kippstufe Kl gesetzt.
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Das Potential an der Basis des Transistors Tsll wird dann soweit positiv,
daß der Transistor Ts11 leitend wird und damit an den Eingang des folgenden TTL-Schaltkreises
die log 0 liegt.
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Der zweite Pegelumsetzer liegt zwischen dem Eingang des TTL-Schaltkreises
Gil und der an negativer Versorgungsspannung -24 V liegenden Lampe L1. Dabei ist
der Eingang des TL-Schaltkreises G11 weber die beiden in Serie geschalteten und
in Durchlaßrichtung gepolten Dioden D12, D11 an die Basis des pnp-Transistors Ts12
geführt, die über den ;Widerstand R15 mit dem zweiten Versorgungspotential -24 V
verbunden ist. Der Emitter des pnp-Transistors Tsi2 ist unmittelbar mit Nullpotential
verbunden. Der Kollektor des Transistors Ts12 ist über die Anzeigelampe Li an das
zweite Versorgungspotential -24 V geführt.
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Im Ruhezustand liegt am Eingang des -TTL-Schaltkreises G11 die log
1 und damit positives Potential. Dadurch wird über die beiden Dioden-D12 und Dii
der über den Widerstand R15 fließende Strom abgeführt und die Basis des Transistors
Tsi2 soweit positiv, daß der Transistor Ts12 gesperrt ist.
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Liegt am Eingang des TTL-Schaltkreises Gil die log o; das entspricht
einer Spannung von 0 V bzw. < + 0,4 V,
so kann der über den Widerstand
R15 fließende Strom, bedingt durch die Schwellenspannung der beiden Dioden, nicht
mehr über den Widerstand R14 fließen, sondern muß über die Basis des Transistors
Ts12 fließen und schaltet damit den Transistor Ts12 durch.
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Für die Kippstufe K1 ergibt sich die folgende Betriebsweise: Im Ruhezustand
liegt der Eingang Eil über die Lampe L1 und den Widerstand R11 an -24 V; damit stellt
sich am Eingang Ell eine negative Spannung ein, die dem Betrage nach etwas unter
24 V liegt. In diesem Fall ist durch die Bemessung der Widerstände R12 und R13 die
Basis des Transistors Ts11 soweit negativ, daß der Transistor Ts11 sperrt. Es fließt
dann von der Zuführung des ersten Versorgungspotentials +5 V über den Widerstand
R14, die Dioden D12, D11 und den Widerstand R15 ein Strom zur Zuführung des zweiten
Versorgungspotentials -24 V. Der Widerstand R14 ist dabei so bemessen, daß bei Berücksichtigung
aller Toleranzen am Kollektordes Transistors Ts11 eine Spannung U > + 2,4 V steht,
um für den folgenden TTL-Eingang die log 1 sicherzustellen. Dadurch ist außerdem
über die Dioden D12 und D11 die Basis des Transistors Ts12 soweit positiv, daß der
Transistor Xs12 sicher sperrt.
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Wird durch Drücken der Taste Tt kurzzeitig Nullpotential bzw. Masse
an den Eingang Ell gelegt, so wird das Potential an der Basis des Transistors Tsll
soweit positiv, daß der Transistor Tsli leitend wird. Dadurch springt am Kollektor
des Transistors Ts11 die Spannung von U > + 2,4 V auf den Wert 0 V bzw. <+
0,4 V und legt an den folgenden TTL-Eingang die log 0. In diesem Fall kann, bedingt
durch die beiden Schwellenspannungen der Dioden D12 und D11, kein Strom mehr über
die Dioden D12 und D11 fließen. Der über den Widerstand R15 nach der Zuführung
des
zweiten Versorgungspotentials -24 V fließende Strom kommt jetzt aus der Basis des
Transistors Ts12 und schaltet den Transistor Es12 durch. Damit wird der Schaltzustand
selbsthaltend, d.h. auch nach Öffnen der Taste Tl bleiben die Transistoren Tsll
und Ts12 leitend. Der Lampenstrom für die Lampe L1 fließt dann über den Transistor
Tsi2.
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Das Löschen der Kippstufe geschieht durch Anlegen einer positiven
Spannung in der Größe von + 2,4 V bis + 5 V entsprechend einer log 1 an eine der
beiden Dioden D13, D14. Dadurch wird das Potential an der Basis des Transistors
Sps12 positiv, der Transistor s12 sperrt, die Spannung am Eingang Eil wird negativ,
der Transistor Ts1i sperrt ebenfalls und der bereits beschriebene Ruhezustand ist
wiederhergestellt.
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Die Schaltungsanordnung ist gegen Störimpulse gesichert durch die
Tiefpaßeigenschaft des RC-Gliedes, das aus dem Widerstand R12 und dem Kondensator
C1 besteht und durch eine Ansprechschwelle für das Wirksamwerden des am Eingang
a2 liegenden Eingangspotentials die von den Widerständen R12 und R13 bestimmt wird.
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Die Kippstufe K2 ist in gleicher Weise aufgebaut wie die Kippstufe
Ki; Einander entsprechende Schaltmittel der beiden Kippstufen K1 undK2 sind in der
Figur mit Bezugszeichen versehen, die sich nur durch die erste Ziffer - "1" bei
der ersten und "2" bei der zweiten Kippstufe - voneinander unterscheiden.
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Die beiden Tasten Ti und T2 sind für ein Befehlspaar ein/aus bestimmt.
Es ist daher vorgesehen, daß sich die Eingangskippstufen K1 und K2 des Elektronikteiles
gegenseitig sperren. Der Kollektor des Transistors Ts11 ist
über
das Negationsglied Gil an die Diode 24 der zweiten.
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Kippstufe K2 geführt. Der Kollektor des Transistors Ts21 ist über
das Negationsglied G21 an die Diode D14 gelegt.
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Hierdurch wird eine gegenseitige Sperrung der Kippstufen K1 und K2
bewirkt.
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Im Ruhezustand sind die Kippstufen Kl und K2 gesperrt.
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Durch Drücken der Befehlstaste Ti, was den Befehl zeins bedeutet,
wird die Kippstufe Ki leitend. Durch Drücken der anderen Befehlstaste T2 mit der
Bedeutung waus" wird die Kippstufe K2 leitend. Dadurch liegt am Eingang des TTL-Schaltkreises
G21 die log 0, die am Ausgang A2 des Schaltkreises G21 die log 1 bringt. Dieses
Potential von U = + 2,4 V liegt über die Dioden D14 und D11 an der Basis des pnp-Transistors
Ts12 der Kippstufe K1 an und sperrt diese.
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Wird durch Drücken der Befehlstaste Tt die Kippstufe K1 leitend gemacht,
so springt der Ausgang des Schaltkreises G11 von 0 V auf ein Potential U >- +
2,4 V, das über die Dioden D24, D21 die Kippstufe K2 sperrt. Entsprechend wird vom
negierenden TTL-Schaltkreis G21 aus über die Dioden D14 und D11 die Kippstufe K1
gesperrt, so däß sich eine gegenseitige Sperrung der beiden Kipp-Stufen K1 und K2
ergibt.
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Bei der Schaltungsanordnung ist außerdem eine gemeinsame LUschschaltung
für alle Eingangskippstufen des Elektronikteiles, von denen in der Figur nur die
Kippstufe K1 und K2 dargestellt sind, vorgesehen. Am Kollektor des Transistors Ts3
liegen die Dioden D13 und D23. Der Emitter des Transistors Ts3 liegt am ersten Versorgungspotential
+5 V. Die Basis des Transistors Ts3 liegt am Abgriff des aus den Widerständen R35
und R36 bestehenden Spannungsteilers, der auf der einen Seite am ersten
Versorgungspotential
+5 V liegt und auf der anderen Seite über die Löschtaste T3 beim Löschen an Masse
geführt ist. Wird der Transistor Ts3 durchgeschaltet, so werden durch Anlegen einer
positiven Spannung bzw.
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U = + 5 V über die Dioden D13, Dii und D23, D21 usw. alle Kippstufe
K1, X2 usw. gelöscht.
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Die Widerstände Ril und R21 sind an eine Spannungsschiene angeschlossen,
die über die in Durchlaßrichtung gepolte Diode Dx an. das zweite Versorgungspotential
-24 V gelegt ist.
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Die Diode Dx verhindert, daß bei Spannungsausfall im Elektronikteil
die pnp-Transistoren Ts12, Ts22 teilweise leitend werden und die Anzeigelampen L1,
L2 zum Glimmen bringen.
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Die Widerstände Ril und R21 dienen dazu, daß beim Durchbrennen einer
Lampe Ii, L2 kein falscher Kontaktzustani vorgetäuscht wird.
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Als Anzeigelampe ii, L2 kann eine 24 V-Type für z.B. 25mA oder 50
mA verwendet werden. Der Einschaltstromstoß der Lampe ti, L2 braucht in vorteilhafter
Weise bei der Wahl der Transistortype für den Transistor Ts12, Ts22 nicht berücksichtigt
zu werden, da er über die Taste Ti bzw.
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T2 fließt.
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7 Patentansprüche 1 Figur