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Kreiizschaltfeld Die Erfindung betrifft ein Kreuzschaltfeld zum wahlweisen
Verbinden von Quellen mit Verbrauchern über Koppelpunkte, die durch Schalter gebildet
sind und entsprechend der gewünschten Verbindung mit Ansteuerimpulsen über Speicher
durchgeschaltet und durch diese Speicher während der gewünschten Zeit der Verbindung
im durchgeschalteten Zustand gehalten werden.
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In Rundfunk- oder Fernsehstudios besteht die Aufgabe, wählbare Signale,
z.B. Tonsignale von Tonquellen, an wählbare Verbraucher zu liefern. Zur Lösung dieser
Aufgabe haben sich bekanntlich sogenannte Kreuzschaltfelder bewährt. In Fig. 1 ist
ein Frnzipschaltbild eines Kreuzschaltfeldes Si dargestellt. Es ist nach Art einer
Matrix aufgebaut und besteht beispielsweise aus 100 Zeilen und 100 Spalten. Die
Kreuzungspunkte der Zeilen mit den Spalten werden als Koppelpunkte bezeichnet. Zur
Herstellung einer leitenden Verbindung einer der Quellen Ql - Q100 mit einem der
Verbraucher V1 - V100 wird derjenige Koppelpunkt E1 -K10000 durchgeschaltet, an
dem die der Quelle zugeordnete Zeile sich mit der dem Verbraucher zugeordneten Spalte
kreuzt. Beispielsweise wird der Koppelpunkt K101 durchgeschaltet, wenn die Quelle
Q1 Signale an den Verbraucher V2 liefern soll.
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Neben dem einstufigen Kreuzschaltfeld (einfache Matrix) sind auch
dreistufige Kreuzschaltfelder bekannt. Bei dem in Fig. 2 dargestellten dreistufigen
Kreuzschaltfeld erfolgt eine Unerteilung in ein Eingabeschaltfeld EF, ein Zwischenschaltfeld
ZF und ein Ausgabeschaltfeld AS. Dem dreistufigen Kreuzschaltfeld liegt die im Prinzip
aus der Fernsprech-Vermittlungstechnikher bekannte Erkenntnis zugrunde, daß bei
einem einfachen Kreuzschaltfeld in der Regel nicht alle Koppelpunkte gleichzeitig
durchgeschaltet, also benutzt, werden. Dadurch kann auf eine gewisse Anzahl von
Koppelpunkten verzichtet werden, wodurch sich der freies der Kreuzschaltfeldanordnun-g
verbilligt.
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Die Koppelpunkte der reuzschaltfelder können durch elektronische Schalter
oder auch durch mechanische Schalter, z.B. durch Relais, gebildet werden. Die Koppelpunkte
der heute gebräuchlichen Kreuzschaltfelder der Studiotechnik sind bekanntlich überwiegend"nicht
haftend", sind also nur während der Zeitdauer des angelegten Ansteuersignals durchgeschaltet.
Wenn das Ansteuersignal impulsförmig ist, muß das Ansteuersignal gespeichert werden,
damit der nichthaftende Koppelpunkt die Verbindung während einer gewünschten Zeit
herstellen kann. Bei- einem durch die deutsche Auslegeschrift 2 238 030 bekanntgewordenen
Kreuzschaltfeld ist zu diesem Zweck jedem Koppelpunkt ein. 1-Bit-Speicher zugeordnet.
Bei dem bekannten Kreuzschaltfeld ist daher ein großer Aufwand an Speichern erforderlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu vermeiden
und das zuletzt beschriebene bekannte Kreuz schaltfeld hinsichtlich seiner Ansteuerung
und der Speicherung der Ansteuersignale zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird bei
einem Kreuzschaltfeld der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs
angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in
den Unteransprüchen
beschrieben.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß in einer Spalte des
Kreuzschaltfeldes jeweils nur höchstens ein Koppelpunkt durchgeschaltet sein.kann.
Das Kreuzschaltfeld bestehe beispielsweise aus sieben Zeilen und sieben Spalten.
Dann ist für åede Spalte ein 3-Bit-Speicher vorgesehen, der bekanntlich acht verschiedene
Zustände speichern kann. In jeder Spalte kann höchstens ein Koppelpunkt gesetzt
sein; es muß aber auch die Möglichkeit geben, daß kein Koppelpunkt gesetzt ist.
An den Speicher ist ein Decoder mit acht Ausgängen angeschlossen, wobei äe nach
dem Inhalt des Speichers an jeweils einem Ausgang beispeilsweise eine logische ttott
liegt, während gleichzeitig an den anderen Ausgängen eine logische 11,\tI ansteht.
Durch die logische l10ll wird eins von den Relais der Spalte angesteuert. Bei der
Erfindung erfolgt also eine codierte Speicherung.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die -Koppelpunkte
einer Spalte und deren Ansteuerung auf einer Schaltungsplatine zu einer Einheit
zusammengefaßt. Diese Einheiten werden als Spaltenmodule bezeichnet. Ein Kreuzschaltfeld
mit acht Zeilen und acht Spalten läßt sich beispielsweise durch acht Spaltenmodule
leicht aufbauen. Die Spaltenmodule können auf Steckkarten angeordnet sein, die in
einem Gestell angeordnet sind. Ein Vorteil bei der Verwendung von Spaltenmodulen
besteht darin, daß damit in einfacher eise Systemereiterungen vorgenommen werden
können (Vergrößerung des Kreuzschaltfeldes).
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Es sind zwar beispielsweise Module bekannt, bei denen drei Zeilen
und fünf Spalten zu einer Einheit zusammengefaßt sind, jedoch können damit die Systemerweiterungen
nur unrentabel vorgenommen werden, da unter Umständen einige Spalten oder Zeilen
eines hinzugefügten Moduls unbenutzt bleiben. Dieser Nachteil kann bei den Spaltenmodulen
nicht auftreten, da sie sozusagen
die kleinste Einheit für die Erweiterung
eines Kreuzschaltfeldes darstellen.
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Die bei Anwendung der Erfindung vorgenommene spaltenförmige Organisation
bewirkt eine erhebliche Einsparung von Ansteuer-, Speicher- und Verdrahtungsaufwand.
Die Parallelverdrahtung der einzelnen Steckkarten (Module SM) erfolgt mit nur geringem
Arbeitsaufwand über aufsteckbare, vieladrige Flachkabel. Die Ansteuerung des Kreuzschaltfeldes
ist beispielsweise in TTL-Technik ausgeführt. Die Schaltbefehle werden in codierter
Form über symmetrische Zweidrahtleitungen mit hoher Störsicherheit übertragen. Die
symmetrischen Übertragungsleitungen enden beispielsweise in Leitungsempfängern,
die sogenannten Blocksteuerungen zugeordnet sind. Die Zeileninformation kann iiber
Leistungstreiber auf ein Flachbandkabel gegeben und mit diesem parallel an alle
Steckkarten des Blockes angelegt werden. Die gewünschte Steckkarte d.h. also der
gewünschte Modul, wird durch Decodierung ermittelt und über eine Auswahlleitung
angesprochen. Alle Datenausgaben der Blocksteuerung sind z.B.
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mit einem Teilfeld-Auswahlsignal vergattert und werden durch dieses
impulsartig freigegeben. Erst auf der Steckkarte selbst ist der Speicher angeordnet,
der die Adresse des einzigen auf der Steckkarte gesetzten Koppelpunktes in codierter
Form speichert. Der Koppelpunkt wird dann durch die Decoder rung des Speicherinhaltes
angesteuert. Die angewandtes Art der Speicherung (nur eine Adresse pro Spalte )
verhindert in vorteilhafter Weise eine nicht erlaubte Schaltung von mehr als einer
Quelle auf einen Verbraucher.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 3 das Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Spaltenmoduls,
Fig.
4 einen verwendeten Decoder mit einer Tabelle zur Decodierung, Fig. 5 einen verwendeten
Decoder, dessen einer Eingang eine Leuchtdiode ansteuert, Fig. 6 die Ansteuerung
eines Speichers, Fig. 7 mehrere von einer Blocksteuerung angesteuerte Module, Fig.
8 die Ansteuerung mehrerer Blocksteuerungen mittels einer Feldsteuerung und Fig.
9 die gemeinsame Ansteuerung mehrerer Feldsteuerungen mittels einer zentralen Codierungs-
und Ablaufsteuerung.
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In Fig. 3 sind Koppelpunkte K1, K2, K3 .... Kn dargestellt, die zur
wahlweisen Verbindung einer der Quellen 4 2, Q3 ..... Qn mit einem Verbraucher V1
dienen. Die Koppelpunkte, von denen jeweils zur Zeit nur höchstens einer durchgeschaltet
ist, bilden eine dem Verbraucher V1 zugeordnete Spalte eines reuzschaltfeldes. Sie
werden von Ausgängen Al, A2, A3 ..... An eines Decoders 10 angesteuert. Der Ausgang
AO des Decoders 10 ist mit einer Lampe L verbunden. Der Decoder 10 selbst wird an
seinen Eingängen D1, D2, D3 ..... Dx von einem Speicher 12 angesteuert. Der Speicher
12 ist mit Eingangsklemmen 51, S2, S3 Sx versehen. Der Speicher 12 weist außerdem
einen tbernahme-Eingang 13a auf, an den über eine Leitung 13 ein tbernahme-gaktimpuls
geführt werden kann. Über einen Nullsetzer 11 kann der Speicherinhalt des Speichers
12 gelöscht, d.h. auf null gesetzt werden. Der Speicher 12 wird beispielsweise nach
Ausfall einer Betriebsspannung durch die wiederkehrende Betriebsspannung über den
Nullsetzer 11 auf null gesetzt (z.B. im Servicefall, wenn eine Steckkarte entfernt
und wieder eingesteckt wird).
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Den Eingangsklemmen S1, S2 ..... Sx des Speichers 12 wird in codierter
Form die Information zur Auswahl des gewünschten Koppelpunktes, der durchgeschaltet
werden soll, zugeführt.
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Diese Information stellt also die Zeileninformation zur Auswahl einer
gewünschten Zeile dar. Den genannten Eingangsklemmen des Speichers 12 werden beispielsweise
binär codierte Signale im bekannten Dual-Code zugeführt. Soll der Koppelpunkt K3
durchgeschaltet werden, gelangt an die Singangsklemme SI eine logische "1", an die
Eingangsklemme S2 eine logische "1", und an die anderen Eingangsklemmen 53 - Sx
eine logische "O", da die Ziffer drei im Dual-Code durch die Folge 011 dargestellt
wird. Durch einen Übernahme-Taktimpuls auf der Leitung 13 werden diese Signale in
den Speicher 12 übernommen und gelangen zu den Eingängen DI, D2, D3 .... Dx des
Decoders 10. Den Ausgängen AO, Al, A2, A3 ..... An sind die Ziffern null, eins,
zwei, drei ..... n zugeordnet, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Der Decoder 10
bewirkt, daß an dem Ausgang eine logische "O" auftritt, der der Ziffer zugeordnet
ist, die seinen Eingängen D1, D2 . .. .-. Dx im Dual-Code eingegeben worden ist.
In dem hier angenommenen Fall tritt also an dem Ausgang A3 eine logische "O" auf,
während alle anderen Ausgangsklemmen auf logisch 111!? liegen. Durch diese logische
"O" wird der Koppelpunkt K3 durchgeschaltet, so daß die Quelle Q3 mit dem Verbraucher
VI verbunden ist.
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Das Durchschalten des Koppelpunktes K3, der z.B. durch ein Relais
gebildet ist, kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß das Ausgangssignal von A3
des Decoders 10 eine invertierende Leistungstreiberstufe ansteuert, die einen Strom
durch die Relaiswicklung treibt.
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Die Koppelpunkte KI, K2 ..... Kn und deren Ansteuerung über den Decoder
10 und den Speicher 12 sind in vorteilhafter Weise zu einer Einheit auf einer Schaltungsplatine
zusammengefaßt. Diese Einheit wird im Weiteren als Modul SM oder auch als Spaltenmodul
bezeichnet, der auf einer Steckkarte angeordnet ist.
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In Fig. 5 ist gezeigt, daß der der Ziffer null zugeordnete Ausgang
AO des Decoders 10 über einen Inverter 14 und einen Widerstand 15 mit einer Leuchtdiode
LED verbunden ist, die -von einer Spannung Vcc gespeist wird. Dieser Teil ist ebenfalls
auf dem sm Decoder 10 gehörigen Modul SM angeordnet.
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Durch die Leuchtdiode LED wird angezeig-t, ob einer der Roppelpunkte
K1, K2 ..... Kn des Moduls durchgeschaltet ist oder nicht. Da an dem Ausgang AO
des Decoders 10 eine logische "1" liegt, wenn einer der Koppelpunkte durchgeschaltet
ist, leuchtet in diesem Fall- wegen des Inverters 14 die Leuchtdiode LED auf. Ist
dagegen der Speicherinhalt des Speichers- 12 in Fig. 3 null, bleibt die Leuchtdiode
LED dunkel. Durch ihr Aufleuchten wird also angezeigt, daß auf den betreffenden
Modul ein Koppelpunkt durchgeschaltet ist. Dies ist insbesondere bei Reparaturarbeiten
an einem Kreuzschaltfeld von Vorteil, da dann sofort feststellbar ist, welche von
mehreren vorhandenen Modulen in Betrieb sind.
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In Fig. 6 ist ein von der codierten Zeileninformation angesteuerter
Speicher 12 dargestellt. Die Speicherung der an den Eingangsklemmen S1, S2 .....
Sx anliegenden codierten Information erfolgt mit Eintreffen eines Übernahme-Taktimpulses
an dem Übernahme-Eingang 13a des Speichers 12. Der Sbernahme-Taktimpuls wird auch
als Spalten-Auswahlsignal bezeichnet, da durch ihn die Spalte bestimmt wird, in
der ein Koppelpunkt durchgeschaltet werden soll. Die Zuführung des Spalten-Auswahlsignals
zu dem Übernahme-Eingang 13a erfolgt über einen Tiefpaß 16 und die Auswahlleitung
13. Der Tiefpaß ist aus Gründen der Störsicherheit vorgesehen , der u.U. auftretende
Störspitzen unterdrückt. Das Spalten-Auswahlsignal kann sehr langsam sein (Impuls
mit geringer Flankensteilheit), da es mit einem Schwellwertschalter erkannt wird.
Jeder Modul, also jede Steckkarte, wird über eine separate Auswahlleitung angesprochen
und übernimmt dann parallel die Information zur Auswahl
des zu
schaltenden Koppelpunktes.
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Es ist vorteilhaft, mehrere Module zu einem Block zusammenzufassen,
wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Der durch die Module gebildete Block wird durch
eine Blocksteuerung BST angesteuert. Von den jeweils x Eingängen der Speicher der
einzelnen Nodule führen parallel x Leitungen zu der Blocksteuerung BST, wie dies
auch in Fig. 6 angedeutet ist. Über diese Leitungen gelangt die codierte Information
zur Auswahl der gewünschten Zeile zu den Speichereingängen S1, 52'.... Sx der einzelnen
Module SM. Außerdem führt von der Blocksteuerung BST zu jedem der zu einem Block
zusammengefaßten Module SN je eine Auswahlleitung 13 zur Zuführung des Ubernahme-Taktimpulses
zu dem gewünschten Modul, also zur Auswahl der gewünschten Spalte. Der Blocksteuerung
BST selbst werden die codierte Zeileninformation, die codierte Spaltenauswahlinformation,
eine Blockwahlinformation und eine Information zur Feldfreigabe zugeführt. Die der
Blocksteuerung BST zugeführten Zeilen- und Spalteninformationen gelangen nur dann
zu den nachfolgenden Modulen, wenn der entsprechende Block angewählt und über die
Feldfreigabe freigegeben worden ist.
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Gemäß Fig. 8 können mehrere Blöcke mit den Blocksteuerungen BST1,
BST2 BSTp zusammengefaßt und von einer gemeinsamen Feldsteuerung FST angesteuert
werden. Die Feldsteuerung FST liefert an die Blocksteuerungen die codierte Zeilen-
und Spalteninformation, die Feldfreigabe und die Blockauswahl zur Auswahl einer
der zugehörigen Blöcke. Mittels der Feldsteuerung FST wird also bestimmt, von welchem
der Blöcke die codierte Zeilen- und Spalteninformation an die dem betreffenden Block
-nachgeschalteten Module weitergegeben werden soll und auf welchem Modul welcher
Koppelpunkt durchgeschaltet werden soll.
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Zu diesem Zweck wird die Feldsteuerung FST an B über z Leitungen
mit einer Information zur Blockauswahl angesteuert. An F
wird die
Information zur Feldfreigabe zugeführt, während über Z und S die codierten Zeilen-
und Spalteninformationen zu der Feldsteuerung FST gelangen.
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Die in Fig. 7 und Fig. 8 erkennbare Organisation der Zusammenfassung
läßt sich gemäß Fig. 9 derart weiterführen, daß z.B.
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drei Feldsteuerung FEST1, FST2 und FST3 zusammengefaßt und von einer
zentralen Codierungs- und Ablaufsteuerung AST angesteuert werden. In die Codierungs-
und Ablaufsteuerung AST werden die Nummer der Quelle, die Nummer des jeweiligen
Verbrauchers tind die' erforderlichen Schaltbefehle eingegeben.
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Die Schaltbefehle geben an, was mit der eingegebenen quelle und dem
eingegebenen Verbraucher geschehen soll, z.3. Setzen einer Verbindung, Löschen einer
Verbindung, Abfrage auf angeschlossene Quellen, Abfragen auf angeschlossene Verbraucher
usw. Über Leitungen a, b, c, d und e gelangen die in der Codierungs- und Ablaufsteuerung
codierten Zeilen- und Spalteninformationen, sowie die Information zur Blockauswahl
zu den Feldsteuerungen FEST1} FEST2 und Fit3. Außerdem ist zu de Anschlüssen F der
Feldsteuerung FSD1, FST2 und FST3 die Information zur Feldfreigabe geführt.
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Die Realisierung der Codierungs- und Ablaufsteuerung AST richtet sich
nach Größe und "Komfort" des gewünschten Koppelfeldes. Es kann eine spezielle Logik
oder, speziell im Falle von mehrstufigen Koppelfeldern, ein Prozessrechner sein.
Es ist eine Anpassung an beliebige Eingabeformen möglich. Beispielsweise können
Quelle und Verbraucher als Dezimalziffer, die Schaltbefehle als Binärcode über Tastaturen
oder von anderen Rechnern eingegeben werden. Von der Codierungs- und Ablaufsteuerung
AST werden die eingRgebenen Daten in die zur Ansteuerung des beschriebenen Koppelfeldes
KF erforderlichen Codeworte und Steuerbefehle umgewandelt.