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Schaltungsanorduung für ein selbsttätiges Signalsystem
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für ein selbsttätiges Signalsystem, z. B.
Fernsprechsystem, zur Übertragung tonfrequenter Wählsignale über eine Verbindungsleitung, z. B. von einem Teilnehmerapparat nach einem Register in einem Fernsprecnamt.
Es sind bereits Schaltungsanordnungen bekannt, bei denen für oie Zuführung eines gedämpften Wählsignales an eine Teilnehmerleitung ein mit der TeilnehmerleitUhg geKoppeiter und durch Wählkontakte auf verschiedene Frequenzen abstimmbarer Schwingungskreis verwendet wird, wobei die Scilwingungs- energie einer Impedanz, z. B. einem Kondensator oder einer Induktivität, entnommen wird, die einen
Teil des Schwingungskreises bildet und in der eine bestimmte Menge elektrischer oder magnetischer Ener- gie gespeichert ist.
Bei einer bekannten Schaltungsanordnung dieser Art wird zu diesem Zweck eine In- I duktivität verwendet, die normalerweise von einem Gleichstrom durchlaufen wird und die Wählsignale werden dadurch erzeugt, dass der über die Induktivität und die Verbindungsleitung verlaufende Gleich- stromkreis unterbrochen wird. Ein Nachteil der bekannten Schaltungsanordnungen besteht darin, dass das
Vorhandensein einer solchen Impedanz, die in Reihe oder parallel zum Mikrophonkreis geschaltet werden muss, eine verhältnismässig starke Dämpfung der Sprechströme zur Folge hat.
Die Erfindung begegnet diesem Nachteil. Bei der Schaltungsonordnurg nach der Erfindung ist die In- duktivität mit einer Mittelanzapfung versehen, wobei im Sprechzustand, d. h. wenn kein Wählsignal über- tragen wired, eine der Hälften der Induktivität mit dem über die Verbindungsleitung und den Mikrophon- kreis verlaufenden Gleichstromkreis in Reihe geschaltet ist und die beiden Enden der Induktivität durch einen Kondensator mit für Sprechströme niedriger Impedanz miteinander verbunden sind.
Da die Sprechsnöme in den beiden Hälften der Induktivität sich hinsichtlich der Magnetisierung ent- gegenwirken, ist die zusätzliche Dämpfung infolge des Vorhandenseins der Induktivität sehr gering. Bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung liegt der Schwingungskreis während der Übertragung von
Wählsignalen vorzugsweise zwischen der Basiselektrode und der Kollektorelektrode eines Transistors, des- sen Kollektorelektrode und Emitterelektrode mit den Leitungsdrähten verbunden sind.
Bei einer besonders günstigen Ausführungsform der Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist die Zahl der Frequenzen, auf die der Schwingungskreis abgestimmt werden kann, kleiner als die Zahl der zu unterscheidenden Wähl- signale, wobei Wähltasten zum Wählen bestimmter Ziffern mit einem Wählkontakt versehen sind, der während der Unterbrechung des Gleicl : 1stromkreises den Kondensator über einen hochohmigen Widerstand zwischen die Leitungsdrähte schaltet und der Signalempfänger einen Detektor zum Gleichrichten der
Schwingung besitzt, die beim erneuten Parallelschalten des Kondensators und der Induktivität in dem die Induktivität und den Kondensator enthaltenden Schwingungskreis entsteht.
Die Erfindung wird an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles naher er- läutert.
Fig. l zeigt die Schaltungsanordnung eines Teilnehmerapparates zur Übertragung von Wählsignalen.
Die Fig. 2 und 3 zeigen Teile eines Fernsprechamtes zum Empfang dieser Signale, und Fig. 4 bezieht sich auf eine Anzahl Spannung-Zeit-Diagramme.
Der Teilnehmerapparat nach Fig. l besitzt einen Hörer TL und ein Mikrophon M, die in bekannter
Weise mit Hilfe eines Transformators TF und eines Widerstandes R1 in einer geräuschdämpfenden Schal- tung liegen. Die Kontakte h 1 und h 2 sind Gabelumschalter, welche in der Lage dargestellt sind, in der
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der Hörer auf der Gabel liegt und der Wecker bL in Reihe mit d-m Kondensator Cl über den Ruhekontakt h2 zwischen die Leitungsdrähte Ll und L2 geschaltet ist, so diss der Teilnehmer in bekannter Weise mittels einer Wechselspannung an der Leitung angerufen werden kann. Die Einrichtung zur Übertragung von Zählsignalen besitzt eine Induktivität S, deren Wert z. B. gleich 1 H ist und die mit einer Mittelanzapfung MA versehen ist.
Im Sprechzustand, in dem der Hörer abgenommen ist, fliess. ein Gleichstrom über den Leitungsdraht Ll, den Gabelumschalter hl, die I-Ialfte Sl der Induktivität S, den Kontakt KA, den Mikrophonkreis, den Arbeitskontakt h2 und den Leitungsdraht L2, so dass in der Induktivität S eine bestimmte Menge magnetischer Energie gespeichert ist. Derjenige Teil dieses Kreises, der aus der Wicklung Sl und dem Kontakt hl besteht, wird für Sprechströme von der Wicklung S2, dem Ruhekontakt KB und dem Kondensator Cl überbrückt, wobei letzterer für Sprechströme eine geringe Impedanz aufweist und z. B. einen Wert von 2J. LF hat. Da die Sprechströme in den Wicklungen Sl und S2 sich hinsichtlich der Magnetisierung entgegenwirken, verursacht das Vorhandensein der Induktivität S eine nur geringeDamp- fung der Sprechströme.
Am Teilnehmergerät sind weiterhin 10 nicht dargestellte Drucktasten vorgesehen, welche die Wählkontakte K12, K34, K56, K78 und K90 steuern, mittels derer der Kondensator C2 mit verschiedenen Anzapfungen an der Induktivität S verbunden werden kann. Die den Wählziffern 1 und 2 entsprechenden Drucktasten steuern den Kontakt Kl2, die den Ziffern 3 und 4 entsprechenden Tasten steuern den Kontakt K34, die den Ziffern 5 und 6 entsprechenden Tasten steuern den Kontakt K56, die den Ziffern 7 und 8 entsprechenden Tasten steuern den Kontakt K78 und die den Ziffern 9 und 0 entsprechenden Tasten steuern den Kontakt K90. Die Drucktasten betätigen ferner die gemeinsamen Kontakte KA und KB, u. zw. in der Weise, dass der Kontakt KA erst geöffnet wird, nachdem der Kontakt KB geöffnet und einer der Kontakte K12... K 90 geschlossen ist.
Weizerhin steuern die den geradzalüigen Ziffern 0, 2, 4, 6 und 8 entsprechenden Tasten den gemeinsamen Kontakt KE. Die Wirkungsweise dieser Schaltanordnung ist wie folgt : Wird eine der Wähltasten eingedrückt, so wird,..... ie bereits bemerkt wurde, der Kondensator C2 par- allsl zu einem Teil der Induktivität S geschaltet, so dass ein Schwingungskreis entsteht, dessen Frequenz von der gewählten Ziffer abhängt. Der Kontakt KB unterbricht die Verbindung zwischen der Induktivität S und dem Kondensator Cl. Darauf unterbricht der Kontakt KA den oben beschriebenen Gleichstromkreis über die Wicklung Sl, so dass im erwähnten Sch,., ingungskreis'3ineSchwingung erzeugt wird, welche über den Transistor TRI auf die Teilnehmerleitung LI. L2 übertragen wird.
Die Basiselektrode b des Transistors ist über den Widerstand R2 mit dem Kondensator C2, die Emitterelektrode e ist über den Arbeitskontakt h2 mit derLeitungL2, und dieKollektorelektrode c ist über den vom Kondensator C3 überbrückten Strombegrenzungswiderstand R3 und den Arbeitskontakt hl mit dem Leitungsdr-. ht LI verbunden. In dieser Schaltung, bei der die zu verstärkende Schwingung zwischen der Basiselektrode und der Kollektorelektrode des Transistors zugeführt wird (diese Schaltung wird in gewissen Fällen mit dem Namen"gemeinsame Kollektorschaltung"bezeichnet), ist der Eingangswiderstand der Basiselektrode sehr hoch. Der Schwingungskreis ist daher nur wenig gedämpft und die erzeugte Frequenz ist praktisch unabhängig von den Eigenschaften der Leitung, da der Schwingungskieis nur sehr lose mit der Leitung gekoppelt ist.
Die beträchtliche Abnahme des Gleichstromes an der Teilnehmerleitung ist im Fernsprechamt ein Zeichen dafür, dass gewählt wird und eine Einrichtung zur Bestimmung de : Frequenz der Wählschwingung betätigt werden muss. Während des Wählens ist das Mikrophon M nicht mit der Teilnehmerleitung verbunden, so dass das erzeugte Wählsigial nicht von Sprechströmen gestört werden kann. Im eingedrückten Zustand der Wähltaste fliesst nach wie vor ein gewisser Gleichstrom über den Widerstand R3 und den Transistor TR1, so dass eine Unterbrechung der Verbindung im Fernsprechamt verhütet wird.
Grundsätzlich hätte man die 10 zu wählenden Ziffern auf die beschriebene Weise durch 10 verschiedene Frequenzen unterscheiden können. Zur Erzielung grösserer Toleranzen ist die Zahl der Frequenzen in diesem Falle jedoch auf 5 beschränkt und ist ein zusätzliches Kriterium zur gegenseitigen Unterscheidung der geradzahligen Ziffern und der ungeradzahligen Ziffern benutzt. Wie bereits bemerkt wurde, wird beim Wählen einer geradzahligen Ziffer der Wählkontakt KE geschlossen. Folglich lädt sich der Kondensator Cl während derWählperiode über den hochohmigen Widerstand R4 bis zur Spannung der Leitung auf, so dass beim Loslassen der Wähltaste, wobei sich zunächst der Kontakt KA und dann der Kontakt KB schliesst, eine Schwingung in dem die Induktivität S, den Arbeitskontakt hl, den Kondensator Cl und den Ruhekontakt KB enthaltenden Schwingungskreis entsteht.
Diese Schwingung tritt auf, nachdem der Gleichstromweg über den Teilnehmerapparat wieder geschlossen ist, und kann daher im Fernsprechamt von der eigentlichen Wählsch\. ingung unterschieden werden. Beim Wählen einer ungeradzahligen Ziffer fehlt diese zusätzliche Schwingung.
Die Wählsignale werden im Fernsprechamt auf nicht näher dargestellte Weise der Leitung A der Schaltung nach Fig. 2 zugeführt, wobei eine Spannung entsteht, die sich in Abhängigkeit von der Zeit än-
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ders, wie es durch die Kurve VA in Fig. 4 wifdergegeben is :. Beim Eindrücken einer Wähltaste am Teil- : 1ehmerapparac 1m Zeitpunkt a wird der Gleichstromzreis über den Teilnel1merapp'uat unterbrochen'mu im Pmkt A entsteht ein starker negativer Impuls.
Das Verschwinden des Gleichstroms bewirkt eine Ausschwingerscheinung über die Teilnehmerleirung, so dass eine Störschwingung entsteht, welche mit der
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wandelt die Spannung im Punkt A in eine Blockspannung im Punkt B um, wie es durch die Kurve VB in gig. 4 wiedergegeben ist. Die Amplitude dieser Blockspannung ist praktisch unabhängig von der Dämpfung der Schwingungen seitens der Leitung. Die Dauer der Halbwellen der Blockspannung wird, wie es aus der Kurve VB ersichtlich ist, während der ersten Augenblicke noch von der Störschwingung beeinflusst.
Zur Beseitigung des Einflusses dieser Störschwingung ist die : Schaltung derart eingerichtet, dass die Frequenz der Wählschwingung erst in einem Augenblick bestimmt wird, in dem die Störschwingungpraktisch, er- schwunden ist. Der starke negative Impuls im Punkt A führt die mono-stabilen Triggerschaltungen Fl, F2 und F vom Ruhezustand in den Betriebszustand. Die Triggerschaltungen sind derart eingestellt, dass sie von den nachher folgenden schwächeren Wählschwingungen nicht beeinflusst werden können. Die Triggerschaltungen Fl und F2 steuern die Torschahungen Pl bzw. P2 in der Weise, dass sie im Betriebszustand der Schaltungen gesperrt sind, während umgekehrt die Triggerschaltung F3 die Torschaltung P3 derart steuert, dass sie im Betriebszustand der Triggerschaltung stromführend ist.
Die Blockspannung im Punkt B wird vom Kondensator C4 differentiiert, so dass im Punkt C Impulse entstehen, deren Verlauf als Funktion der Zeit durch die Kurve VC in Fig. 4 wiedergegeben ist.
Die Triggerschaltung Fl kehrt nach einer bestimmten Zeit, die hinreichend ist, um unerwünschte Schwingungen an der Teilnehmcrleltung wegdämpfen zu lassen, im Zeitpunkt b selbständig in den Ruhezustand zurück, wodurch die Torschaltung Pl geöffnet wird und die Impulse auf die Triggerschaltung F2 überträgt, welche darauf unter dem Einfluss des nächstfolgenden negativen Impulses I im Zeitpunkt c in
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durch die Kurve VD in Fig. 4 t. wiedergegeben ist.
Die Frequepz der Wählschwingungen wird bei der dargestellten Vorrichtung durch Messung der Dauer einer Halbwelle dieser Schwingungen bestimmt. Zu diesem Zweck besitzt die Vorrichtung einen von der Induktivität L und dem Kondensator C6 gebildeten Schwingungskreis, der in den Emitterkreis des Transistors TR2 geschaltet ist. Die Kollektorelektrode dieses Transistors ist mit einer Spannungsquelle-VI und dessen Basiselektrode ist mit dem Ausgang der Torschaltung P2 verbunden, derart, dass der Transistor normalerweise stromführend ist und eine Menge magnetische Energie in der Induktivität L gespeichert ist.
Während der positiven Perioden der Blockspannung im Punkt D wird der Transistor TR2 gesperrt, so dass im Schwingungskreis LC6 eine Schwingung entsteht, die am Ende der positiven Periode beim Entsperren des Transistors TR2 plötzlich sehr stark gedämpft wird. Dabei entsteht im Punkt E eine Spannung, wie sie durch die Kurve VE in Fig. 4 wiedergegeben ist. Die Torschaltung P3 überträgt diese Schwingung während der ersten positiven Periode der Spannung im Punkt D (d. h. während der Zeit zwischen den Zeitpunkten d und f, entsprechend der eigentlichen Messperiode) auf die Leitung Ul, welche mit der Leitung Ul in Fig. 3 verbunden ist.
Im Zeitpunkt f überträgt der Kondensator C5 einen Impuls auf die Triggerschaltung F3, welcne hiedurch in den Ruhezustand zurückkehrt und das Tor P3 schliesst, so dass letzteres keine weiteren Schwingungen an die Leitung Ul zuführt. Die Frequenzen der Wählschwingungen sind im Zusammenhang mit der Eigenfrequenz des Schwingungskreises LC6 derart gewählt, dass während der Messperiode die Torschaltung P3 bei der höchsten Wählfrequenz nur einen Impuls durchlässt, bei der zweithöchsten Wählfrequenz zwei Impulse usw. Die Zahl der durchgelassenen Impulse wird auf näher zu beschreibende Weise mit der Vorrichtung nach Fig. 3 gemessen.
Wenn im Zeitpunkt h die Wähltaste am Teilnehmerapparat losgelassen wird, schliesst sich zunächst der Kontakt KA im Teilnehmerapparat, so dass der Gleichstromkreis über die Teilnehmerleitung wieder geschlossen wird und im Punkt A der Einrichtung nach Fig. 2 ein starker positiver Impuls entsteht, dr im allgemeinen wieder mit einer Störschwingung beim Entliden der ieilnehinerleitung einhergeht, wobei diese Schwingung stark gedämpft ist. Kurze Zeit später öffnet sich der betreffende Wahlkontakt K12 oder K34 usw. im Teilnehmerapparat und schliesst sich der Kontakt KB. Wenn eine ungeradzahlige Ziffer gewählt wäre, so geschieht ferner nichts.
Wäre jedoch eine geradzahlige Ziffer gewählt, so ist der Kondensator Cl über den Arbeitskontakt KE und den Widerstand R4 aufgeladen, so dass beim Schliessen des Kontaktes KB in dem die Induktivität S, den Kontakt KB, den Kondensator Cl und den Arbeitskontakt hl enthaltenden Schwingungskreis eine Niederfrequenzschwingung entsteht, welche über den Mikrophonkreis auf die Teilnehmerleitung übertragen wird und im Zeitpunkt k im Punkt Ader Ei.. 1richtUng nach Fig. 2 zu einer
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zusätzlichen Schwingung Arlass gibt. Der starke positive Impuls im Zeitpunkt h führt die mono-stabiles
Triggerschaltung F4 in den Betriebszustand.
Die Triggerschaltung F4 kehrt nach einer Destimmten Zeit, die hinreichend ist, um die Störschwingung an der Teilnehmerleitung verschwinden zu lassen, im Zeitpunkt j selbständigin den Ruhezustand zurück und gibt dabei an die mono-stabile Triggerschaltung F5 einen Impuls ab, die ihrerseits in den Betriebszustand übergeht, das Tor P4 öffnet, und nach einer gewissen Zeit selbständig in f en Ruhezustand zurückkehrt. Die Torschaltung P4 ist derart eingestellt, dass verhältnismässig schwache Schwingungen, wie Sprechströme, nicht durchgelassen werden. Wenn eine geradzahlige Ziffer gewählt wärd, so gibt die Torschaltung P4 die zusätzliche Schwingung an die Leitung U2 weiter, wie es durch die Kurve VG in Fig. 4 wiedergegeben ist.
Die vom Tor p3 durchgelassenen Impulse werden von der Vorrichtung nach Fig. 3 gezählt, welche eine Zählschaltung mit einer Anzahl Gasröhren Bl, B3, B5, B7 und B9 zum Aufzeichnen eier ungeradzahligen Ziffern Imd eine Registerschaltung mit Gasröhren B2, B4,36, B8 und BÖ zum Aufzeicnnen der geradzahligen Ziffern enthält. Die Zählschcitung ist in an sich bekanntel Weise eingerichtet. Die Anoden der verschiedenen Rohren sind über einen gemeinsamen Widerstand R7 mit einer positiven Spannungsquelle V2 verbtmden, und in ihren Kathodenkreisen liegen einzelne, von Kondensoren C7, C8 usw. über- - brückte Widerstande R8, R9 usw.
Die Zündelektroden der Röhren B3, B5 usw. der Zählschaltung sind über Widerstände R10, RU usw. mit der Kathode der vorhergehenden Röhre verbunden. Die Zündelektrode der Röhre BI ist mit einer Anzapfung am Potentiometer R12, R13, R7 verbunden, in der Weise, dass diese Zündelektrode im Ruhezustand der Schaltung, in dem sämtliche Röhren erloschen sind, eine Spannung aufweist, die höher ist als die Spannung der Zündelektroden der übrigen Röhren der Zählschaltung und etwas niedriger ist als die Zündspannung. Die ru zählenden Impulse werden über die Leitung nul und die Kondensatoren C9, C10 usw. den Zündelektroden der Röhren Bl, B3 usw. der Zählschaltung zugeführt. Diese Schaltung arbeite :, wie foigt :
Der erste Impuls zündet die Röhre Bl.
Der zweite Impuls zündet die Röhre B3, da in diesem Augenblick die Spannung ihrer Zündelektrode höher ist als die der andern Zündelektroden, während die Röhre BI erlischt infolge des dabei auftretenden negativen Impulses an der Anode. Ebenso zündet beim dritten Impuls die Röbre B5 usw. Die Zündelektroden der Röhren B2, B4, B6, B8 und BO sind ifjpr die Widerstände R14, R15, R16 usw. mit der Kathode einer Röhre der Zählschaltung und über Kondensatoren Cll, C 12 usw. mit der Leitung U2 gekoppelt. Wenn nun z.
B. die Ziffer 5 gewählt ist, so empfängt die Zäblschaltung drei Impulse und schliesslich ist also nur die Röhre B5 stromführend. Wäre die Ziffer 6 gewählt, so empfängt die Zählschaltung gleichfalls drei Impulse und die Röhre B5 wird stromführend. In diesem Falle werden aber, wie bereits erwähnt wurde, nach dem Loslassen der Wähltaste noch zusätzliche Impulse an die Leitung U2 zugeführt, so dass in diesem Falle die Röhre B6 zündet, da ihre Zündelektrode, die über einen Widerstand R16 mit der Kathode der Röhre B 5 verbunden ist, eine Vorspannung hat, die etwas niedriger als die Zündspannung ist.
Gleichzeitig erlischt die Röhre B5 beim Zünden der Röhre B6 unter dem Einfluss des negativen Impulses an de ; : Anude. Auf aiese Weise ist somit beim Wählen einer geradzahligen Ziffer eine der Röhren B2, B4, B6, B8 und BO stromführend zur Anzeige der gewählten Ziffer.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltuugsanordnung für ein selbsttätiges Signalsystem, z. B. Fernsprechsystem, zur Übertragung tonfrequenter Wahlsignale über eine Verbindungsleitung, wobei die Signale dadurch erzeugt werden, dass ein über eine Induktivität und die Verbindungsleitung verlaufender Gleichstromkeis unterbrochen wird, und diese Induktivität während der Übertragung von Signalen einen Teil eines durchWählkontakte auf verschiedene Frequenzen abstimmbaren, mit der Verbindungsleitung gekoppelten Schwingungskreises bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktivität mit einer Mittelanzapfung versehen ist,
und im Sprechzustand eine der Hilften der Induktivität mit dem über die Verbindungsleitung und den Mikrophonkreis verlaufenden Gleichstromkreis in Reihe geschallet ist und die beiden Enden der Induktivität durch einen Kondensator mit für Sprechströme niedriger Impedanz miteinander verbunden sind.