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Schaltungsanordnung für ein selbsttätiges Signalsystem
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für ein selbsttätiges Signalsystem, z. B. ein Fernsprechsystem, zum Empfang von tonfrequenten Wählsignalen verschiedener Frequenz, die z. B. von
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Über eine Teilnehmerleitung mit hoher Dämpfung empfangene Signale ein Ausgangssignal am entsprechenden Filter ergeben, dessen Stärke einen bestimmten Mindestschwellenwert überschreitet. Anderseits müssen die Filterkreise im Zusammenhang mit der kurzen Dauer der Signale und einer gewissen Dehnung in der Frequenz der Eingangssignale eine bestimmte Breite aufweisen.
Dabei besteht dann jedoch die Möglichkeit, dass Signale, die über eine Leitung mit geringer Dämpfung zugeführt werden und somit an der Eingangsseite der Filter verhältnismässig stark sind, von einem auf eine andere Frequenz abgestimmten Filter durchgelassen werden und gleichfalls ein Ausgangssignal liefern, dessen Stärke den erwähnten Schwellenwert überschreitet. Die Anwendung einer selbsttätigen Stärkeregelung, wie sie bei Rundfunkempfängern üblich ist, stösst in der Praxis auf Schwierigkeiten im Zusammenhang mit der verhältnismä- ssig kurzen Dauer der Signale. Werden die Signale mit Hilfe eines begrenzenden Verstärkers in eine Blockspannung umgewandelt. so werden Harmonische des Signals erzeugt, die wieder zum Anschwingen ungewünschter Schwingungen Anlass geben können.
Mit der Erfindung werden die erwähnten Schwierigkeiten behoben. Erfindungsgemäss sind an der ankommenden Leitung drei beim Anfang eines Signals im Betriebszustand stehende Triggerschaltungen angeschlossen, wobei die erste Triggerschaltung derart ausgelegt ist, dass sie nach einer bestimmten Zeit selbständig in den Ruhezustand zurückkehrt und zur Steuerung einer Torschaltung dient, deren Eingang mit der ankommenden Leitung und aeren Ausgang mit der zweiten Triggerschaltung verbunden ist, welche Torschaltung im Ruhezustand der Triggerschaltung für Signale durchlässig ist, wogegen die zweite Triggerschaltung nach einem mit einem Nulldurchgang des Signals zusammenfallenden, von der Torschaltung durchgelassenen Impuls bestimmten Vorzcichenssichim Ruhezustand befindet und zur Steuerung einerTorschaltung vorgesehen ist,
deren Eingang mit der dl1 ! wmmenden Leitung und deren Ausgang mit einem Messkreis zur Bestimmung der Zeitdauer zwischen zwei Nulldurchgänge des Signals verbunden ist, wobei diese Torschaltung im Ruhezustand, der Triggerschaltung für Signale durchlässig ist und die dritte Triggerschaltung sich nach einem mit einem Nulldurchgang des Signals zusammenfallenden, von der Torschaltung durchgelassenen Impuls im Ruhezustand befindet, so dass sie den Messkreis sperrt.
Der Anfang eines Signals kann in bekannter Weise mittels eines kennzeichnenden Vorsignals (prefix signal) oder dadurch erfolgen, dass gleichzeitig mit der Übertragung eines Signals eine Gleichstromände- rung an der Verbindungsleitung auftritt. Die Wählsignale können gegebenenfalls auch von Sprechströmen durch einen Stärke-Unterschied differentiert werden. Durch die Verzogerungsvorrichtung wird vermieden, dass die Zeitdauer zwischen zwei Nulldurchgänge des Signals während der Messung durch Störschwingungen gestört werden kann, die beim Einschalten des Signalsenders entstehen können. Durch diese Massnahmen wird gleichzeitig eine Sicherung des Empfängers gegen Beeinflussung durch Sprechströme erreicht.
Die Erfindung wird an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Fig. l zeigt die Einrichtung eines Teilnehmerapparates zur Übertragung von Wählsignalen. Die Fig. 2 und 3 zeigen Teile eines Fernsprechamtes zum Empfang dieser Signale und Fig. 4 zeigt mehrere Span- nungs-Zeit-Diagramme.
Der Teilnehmerapparat nach Fig. 1 besitzt einen Hörer TL und ein Mikrophon M, die in bekannter Weise mit Hilfe des Transformators TF und des Widerstandes-Rl in einer geräuschdämpfenden Schaltung liegen. Die Kontakte hl und h2 sind Gabelkontakte, welche in der Lage dargestellt sind, in der der Hörer auf der Gabel liegt, und der Wecker BL in Reihe mit dem Kondensator Cl über den Ruhekontakt h2 zwischen die Leitungsdrähte LI und L2 geschaltet ist, so dass der Teilnehmer in bekannter Weise mittels einer Wechselspannung an der Leitung angerufen werden kann. Die Vorrichtung zur Übertragung von Wählsignalen besitzt eine Induktivität S, deren Wert z. B. gleich 1H ist und die mit einer Mittelanzapfung MA versehen ist.
Im Sprechzustand, bei dem der Hörer abgenommen ist, fliesst ein Gleichstrom über die Sprechleitung Ll, den Gabelkontakt hl, die Hälfte SI der Induktivität S, den Kontakt KA, den Hörerkreis, den Arbeitskontakt h2 und die Sprechleitung L2, so dass in der Induktivität S eine bestimmte Menge magnetischer Energie gesammelt ist. Der 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 Konden-
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von 2 fiF hat. Da die Sprechströme in den Wicklungen SI und S2 sich hinsichtlich der Magnetisierung entgegenwirken, verursacht das Vorhandensein der Induktivität S nur eine geringe Dämpfung der Sprechströ- me.
Am Teilnehmerapparat sind weiterhin 10 nicht dargestellte Drucktasten vorgesehen, welche die Wählkontakte K12, K34, K56, K78 und K90 steuern, mittels durer der Kondensator C2 mit verschiedenen Anzapfungen der Induktivität S verbunden werden kann. Die den Wählziffern 1 und 2 entsprechenden Drucktasten steuern den Kontakt K12, die den Ziffern 3 und 4 entsprechenden Tasten den Kontakt K34, die den Ziffern 5 und 6 entsprechenden Tasten den Kontakt K56, die den Ziffern 7 und 8 entsprechenden Tasten den Kontakt K78 und die den Ziffern 9 und 0 entsprechenden Tasten den Kontakt K90. Die Drucktasten betätigen weiterhin die gemeinsamen Kontakte KA und KB und zwar in der Weise, dass der Kontakt KA erst geöffnet wird, nachdem der Kontakt KB geöffnet und einer der Kontakte K12..... K90 geschlossen worden ist.
Ferner steuern die den geradzahligen 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, wie bereits bemerkt wurde, der Kondensator C2 parallel 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 Schwingungskreis eine Schwingung erzeugt wird, die über den Transistor TRI auf die Teilnehmerleitung Ll, L2 übertragen wird.
Die Basiselektrode b des Transistors ist über einen Widerstand R2 mit dem Kondensator C2 und die Emitterelektrode e ist über den Arbeitskontakt h2 mit der Leitung L2 gekoppelt, während die Kollektorelektrode c über den vom Kondensator C3 überbrückten Strombegrenzungswiderstand R3 und den Arbeitskontakt hl mit dem Leitungsdraht L1 verbunden ist.
Bei dieser Schaltung, bei der die zu verstärkende Schwingung zwischen der Basiselektrode und der Kollektorelektrode des Transistors zugeführt wird (diese Schaltung wird auch als "Kollektorschaltung" bezeich- net) 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 Schwingungskreis nur sehr lose mit der Leitung gekoppelt ist. Die wesentliche Abnahme des Gleichstromes über die Teilnehmerleitung ist im Fernsprechamt ein Zeichen dafür, dass gewählt wird und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Frequenz der Wählschwingung betätigt werden muss.
Während des Wählens ist das Mikrophon M nicht mit der Teilnehmerleitung verbunden, so dass das erzeugte Wählsignal nicht vonSprech- strömen gestört werden kann. Im eingedrückten Zustand der Wähltaste fliesst nach wie vor ein bestimmter Gleichstrom über den Widerstand R3 und den Transistor TR1, so dass eine Unterbrechung der Verbindung im Fernsprechamt verhütet wird.
Grundsätzlich hätte man die zehn zu wählenden Ziffern auf die beschriebene Weise durch zehn verschiedene Frequenzen unterscheiden können. Zur Erzielung grösserer Toleranzen ist die Zahl der Frequenzen hier jedoch auf fünf beschränkt und ist ein zusätzliches Kriterium zur gegenseitigen Unter- Scheidung 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 der Wählperlode uber den hochohmigen Widerstand R4 bis auf die Spannung der Leitung auf, so dass beim Lösen der Wähltaste, wobei zuerst der Kontakt KA und darauf
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der Kontakt KB schliesst, in dem aus der Induktivität S. dem Arbeitskontakt hl, dem Kondensator Cl und dem Ruhekontakt KB bestehenden Schwingungskreis eine Schwingung entsteht. Diese Schwingung tritt auf nachdem der Gleichstromweg über den Teilnehmerapparat wieder geschlossen ist und kann daher im Fernsprechamt von der eigentlichen Wählschwingung unterschieden werden. Beim Wählen einer ungeradzahligen Ziffer fehlt diese zusätzliche Schwingung.
Die Wählsignale werden im Fernsprechamt auf eine nicht näher dargestellte Weise der Leitung A der Schaltung nach Fig. 2 zugeführt, wobei eine Spannung entsteht, die sich in Abhängigkeit von der Zeit ändert, wie es durch die Kurve VA in Fig. 4 dargestellt ist. Beim Eindrücken einer Wähltaste des Teilnehmerapparates im Zeitpunkt a wird der Gleichstromkreis über den Teilnehmerapparat unterbrochen und an der Stelle A tritt ein starker negativer Impuls auf. Das Verschwinden des Gleichstromes hat eine Ausschwingerscheinung über die Teilnehmerleitung zur Folge, so dass eine Störschwingung entsteht, welche mit der Wählschwingung interferiert. jedoch in viel stärkerem Masse als letztere gedämpft ist. Der übersteuerte Verstärker BV überführt die Spannung im Punkt A in eine Blockspannung im Punkt B, wie es durch die Kurve VB in Fig. 4 dargestellt 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 durch die Störschwingung beeinflusst. Um den Einfluss dieser Störschwingung zu beseitigen, ist die Schaltung derart eingerichtet, dass die Frequenz der Wählschwingung erst in einem Augenblick bestimmt wird, in dem die Störschwingung praktisch verschwunden ist. Der starke negative Impuls im Punkt A führt die monostabilen Triggerschaltungen Fl, F2 und F3 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 Torschaltungen Pl und 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 stromdurchlässig ist. Die Blockspannung im Punkt B wird vom Kondensator C4 differenziert, so dass im Punkt C Impulse entstehen, deren Verlauf als Funktion der Zeit durch die Kurve VC in Fig. 4 dargestellt wird.
Nach einer bestimmten Zeitdauer, die hinreichend ist, um unerwünschte Schwingungen an der Teilnehmerleitung wegdämpfen zu lassen, kehrt die Triggerschaltung Fl im Zeitpunkt b selbständig in den Ruhezustand zurück, wodurch die Torschaltung Pl geöffnet wird und die Impulse auf die Triggerschaltung
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den Ruhezustand zurückkehrt und die Torschaltung P2 geöffnet. Die Torschaltung P2 lässt die positiven Perioden der Blockspannung VB nach Fig. 4 durch, so dass im Punkt D eine Blockspannung entsteht, wie sie durch die Kurve VD in Fig. 4 dargestellt ist.
Die Frequenz der Wählschwingungen wird bei der dargestellten Einrichtung durch Messung der Dauer einer Halbwelle dieser Schwingungen bestimmt. Zu diesem Zweck besitzt die Einrichtung einen aus der Induktivität L und dem Kondensator C6 bestehenden Schwingungskreis. der in den Emitterkreis des Transistors TR2 geschaltet ist. Die Kollektorelektrode dieses Transistors ist mit einer Spannungsquelle-VI und seine Basiselektrode ist mit dem Ausgang der Torschaltung P2 verbunden, in der Weise, dass der Transistor normalerweise stromführend ist und eine Menge magnetischer Energie in der Induktivität L gesammelt ist.
Während der positiven Perioden der Blockspannung im Punkt D wird der Transistor TR 2 gesperrt, so dass im Schwingungskreis LC6 eine Schwingung entsteht, welche am Ende der positiven Periode beim Entsperren des Transistors TR2 plötzlich sehr stark gedämpft wird. Dabei entsteht im Punkt E eine Span- rung, wie sie durch die Kurve VE in Fig. 4 dargestellt 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 von Fig. 3 verbunden ist.
Der Kondensator C5 überträgt im Zeitpunkt f einen Impuls auf die Triggerschaltung F3, die folglich in den Ruhezustand zurückkehrt und das Tor P3 schliesst, wodurch letzteres der Leitung Ul keine weiteren Schwingungen 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 eine näher zu beschreibende Weise mit der Vorrichtung nach Fig. 3 gemessen.
Wird die Wähltaste am Teilnehmerapparat im Zeitpunkt h losgelassen, so schliesst sich zunächst der Kontakt KA im Teilnehmerapparat, so dass der Gleichstromkreis über die Teilnehmerleitung wieder geschlossen wird und im Punkt A der Vorrichtung nach Fig. 2 ein starker positiver Impuls entsteht, der im allgemeinen beim Entladen der Teilnehmerleitung wieder von einer Störschwingung begleitet wird, wel-
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che stark gedämpft ist. Eine kurze Zeit später öffnet sich der betreffende Wählkontakt K12 oder K34 usw. im Teilnehmerapparat und es schliesst sich der Kontakt KB. Wäre eine ungeradzahlige Ziffer gewählt, 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 aus der Induktivität S, dem Kontakt KB, dem Kondensator Cl und dem Arbeitskontakt hl bestehenden Schwin- gungskreis eine Niederfrequenzschwingung entsteht, welche über den Mikrophonkreis auf die Teilnehmer- leitung übertragen wird und im Zeitpunkt k im Punkt A der Einrichtung nach Fig. 2 zu einer zusätzlichen
Schwingung Anlass gibt. Der starke positive Impuls im Zeitpunkt h führt die monostabile Triggerschaltung
F4 in den Betriebszustand.
Die Triggerschaltung F4 kehrt nach einer bestimmten Zeitdauer, die hinrei- chend ist, um die Störschwingung an der Teilnehmerleitung verschwinden zu lassen. im Zeitpunkt j selb- ständig in den Ruhezustand zurück und gibt dabei einen Impuls an die monostabile Triggerschaltung F5 ab, die ihrerseits in den Betriebszustand übergeht, das Tor P4 öffnet und nach einem bestimmten Zeitverlauf selbständig in den Ruhezustand zurückkehrt. Das Tor P4 ist derart eingestellt, dass verhältnismässig schwa- che Schwingungen, wie Sprechströme, nicht durchgelassen werden. Wenn eine geradzahlige Ziffer ge- wählt wäre, so leitet die Torschaltung P4 die zusätzliche Schwingung nach der Leitung U2 weiter, wie es durch die Kurve VG in Fig. 4 dargestellt ist.
Die vom Tor P3 durchzulassenden Impulse werden von der Vorrichtung nach Fig. 3 gezählt, welche eine Zählschaltung mit mehreren Gasröhren B1, B3, B5, B7 und B9 zum Aufzeichnen der ungeradzahligen
Ziffern und eine Registerschaltung mit den Gasröhren B2, B4, B6, B8 und BO zum Aufzeichnen der geradzah- ligen Ziffern besitzt. Die Zählschaltung ist in an sich bekannter Weise eingerichtet. Die Anoden der verschiedenen Röhren sind über einen gemeinsamen Widerstand R7 mit einer positiven Spannungsquelle V2 verbunden, und in ihren Kathodenkreisen liegen einzelne, von Kondensatoren C7, C8 usw. überbrückte
Widerstände RS, R9 usw. Die Zündelektroden der Röhren B3, B5 usw. der Zählschaltung sind über Wider- stände RIO, Rll usw. mit der Kathode der vorhergehenden Röhre verbunden.
Die Zündelektrode der Röhre Bl ist mit einer Anzapfung des Potentiometers R12, R13, R7 verbunden, in der Weise, dass diese Zündelek- trode im Ruhezustand der Schaltung, in dem sämtliche Röhren gelöscht sind, eine Spannung aufweist, die höher als die Spannung der Zündelektrode der übrigen Röhren der Zählschaltung und etwas niedriger als die Zündspannung ist. Die zu zählenden Impulse werden über die Leitung U1 und die Kondensatoren C9, C10 usw. den Zündelektroden der Röhren B1, B3 usw. der Zählschaltung zugeführt. Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist wie folgt :
Die Röhre B1 wird vom ersten Impuls gezündet.
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 Bl infolge des dabei auftretenden negativen Impulses an der Anode erlischt. EbensozUndetbeim dritten Impuls die Röhre B5 usw. DieZündelektroden der Röhren B2, B4, B6, B8 und BO sind über Widerstände R14, R15, R16 usw. mit der Kathode einer Röhre der Zählschaltung verbunden und über Kondensatoren Cll, C12 usw. mit der Leitung U2 gekoppelt. Wenn nun z. B. die Ziffer 5 gewählt ist, so empfängt die Zählschaltung drei Impulse und schliesslich ist 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 jedoch, wie bereits bemerkt wurde, nach dem Loslassen der Wähltaste noch zusätzliche Impulse der Leitung U2 zugeführt, so dass die Röhre B6 zündet, indem ihre über den Widerstand R16 mit der Kathode der Röhre B5 verbundene Zündelektrode eine Vorspannung hat, die etwas niedriger ist als die Zündspannung. Gleichzeitig erlischt die Röhre B5 beim Zünden der Röhre B6 unter dem Einfluss des negativen Impulses an der Anode. Auf diese Weise ist beim Wählen einer geradzahligen Ziffer also eine der Röhren B2, B4, B6, B8 und Boo stromführend zur Anzeige der gewählten Ziffer.
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