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Einrichtung zur Prüfung einer Leitung auf ihren momentanen
Belegungszustand
Eine der in Fernmelde- insbesondere Fernsprechsystemen häufig wiederkehrenden Aufgaben Ist die Prüfung einer Leitung, die für einen Verbindungsaufbau benötigt wird oder in Frage kommt, auf ihren momentanen Belegungszustand. Leitungen dieser Art binden sich in Fernsprechsystemen an den verschie- densten Stellen, beispielsweise kann es sich dabei um Teilnehmerleitungen beliebiger Systeme oder um Zwischenleitungen indirekter Systeme handeln.
Diese Prüfung auf den momentanen Belegungszustand wird in Systemen, die unter Verwendung elektromechanischer Mittel, wie Relais, Drehwähler oder Koordina- tenschalter aufgebaut sind, in den meisten Fällen mit Hilfe eigener Relais vorgenommen, die der jeweils zugehörigen Leitung im Haupt- oder Nebenschluss zugeordnet sind.
Für eine Zusammenarbeit mit den in zunehmendem Mass sich durchsetzenden elektronischen Wählern sind derartige Relais im allgemeinen nicht geeignet, da sie durch ihr im Vergleich zur Arbeitszeit eines elektronischen Wählers träges Arbeiten Belegungszustände vortäuschen können, die zum Zeitpunkt des Tätigwerdens des elektronischen Wählers tatsächlich nicht mehr bestehen. Elektronische Wähler erfordern also, wenn ihre hohe Arbeitsgeschwindigkeit voll ausgenutzt werden soll, eine praktisch trägheitslose Übermittlung von Änderungen des momentanen Belegungszustandes der an ihn angeschlossenen Einrichtungen, also beispielsweise Leitungen.
Bei bekannten Anordnungen wird diese trägheitslose Übermittlung bei gleichzeitiger Berücksichtigung der Eigenschaften elektronischer Wähler in der Weise erreicht, dass alseen momentanen Belegungszustand einer Einrichtung anzeigendes Kriterium ein Potential dient, das entsprechend den beiden im allgemeinen möglichen Belegungszuständen zwei Werte annehmen kann und Änderungen des Belegungszustandes trägheitslos zu folgen vermag. Welcher der beiden Belegungszustände vorliegt, wird in der Weise angezeigt, dass dieses Potential einen bestimmten Wert über- oder unterschreitet.
Dementsprechend besitzen die bekannten elektronischen Wähler ein Bezugspotential, mit dem die von den Einrichtungen kommenden, über deren Belegungszustand Aufschluss gebendenPotentiale verglichen werden und damit festgestellt wird, ob eine Überschreitung oder eine Unterschreitung der bestimmten Grösse vorliegt.
Diese Feststellung der Abweichung eines Potentials von einer bestimmten Grösse ermöglicht zunächst nur, zwei Zustände voneinander zu unterscheiden, also ein einziges Kriterium auszuwerten. In verschiedenen Fällen ist dies aber nicht ausreichend. So kann es beispielsweise wünschenswert sein, einen bestimmten Teil freier Leitungen zu bevorzugen und damit unterschiedlich zu kennzeichnen, oder belegte Leitungen nach der Art der Belegung zu unterscheiden, wie z. B. nach der Verkehrsrichtung oder der Verkehrsklasse, also ein zweites, im einfachsten Fall das Vorliegen eines von zweimöglichen Zustanden anzei- gendes Kriterium auszuwerten.
Wenn diese Information über die beiden durch das zweite Kriterium angezeigten Zustände nur während eines bestimmten der beiden durch das erste Kriterium angezeigten Zustände von Bedeutung ist, also bei Abhängigkeit des zweiten Kriteriums wie in den genannten Beispielen, dann ist so zu verfahren, dass innerhalb des betreffenden der beiden für das erste Kriterium festgelegten Potentialbereiche ein zweiter bestimmter Wert festgelegt und für die Auswertung des zweiten Kriteriums die Über- oder Unterschreitung dieses zweiten bestimmten Wertes festgestellt wird.
Dieses Vorgehen hat aber den Nachteil, dass die
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für Übermittlung des ersten Kriteriums erforderlichen Potentiale wesentlich grösser sein müssen, als es bei feh- lendem zweiten Kriterium der Fall wäre, oder dass die Ansprechempfindlichkeit der auswertenden Einrichtung, also z. B. des Wählers, im gleichen Mass erhöht werden muss. Ausgeschlossen bleibt dabei aber immer die Aus- wertung zweier unabhängiger Kriterien mit gleichen auswertenden Einrichtungen. In dieser Hinsicht sind I also auf Potentiale prüfende Einrichtungen kaum erweiterungsfähig.
Damit bestand also die Aufgabe, eine Einrichtung zu schaffen, die es mit möglichst geringem Auf- wand ermöglicht, ein zwei Zustände umfassendes Kriterium trägheitslos auszuwerten und in einfacher
Weise eine Erweiterung zur unabhängigen Auswertung eines weiteren, zwei oder mehr Zustände umfassen- den Kriteriums zulässt.
Die erfindungsgemässe relaislose Einrichtung zur Prüfung einer Leitung eines Fernmelde-, insbeson- dere Fernsprechsystems auf ihren momentanen Belegungszustand dient zur Lösung dieser Aufgabe. Diese
Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Auswertung des gegebenenfalls fliessenden Leitungsstromes der zu prüfenden Leitung ein Transistor zugeordnet ist.
Wenn mit einer dieses Merkmal besitzenden Anordnung, die von sich aus geeignet ist, ein zwei Zu- stände umfassendes Kriterium in einfacher Weise auszuwerten, ein weiteres, mindestens zwei Zustände umfassendes Kriterium ausgewertet werden soll, so ist dies in einfachster Weise durch Hinzufügung der be- kannten Mittel zur Auswertung von Potentialen zu erreichen. Diese Erweiterung ist ohne weiteres dadurch möglich, dass die beiden Prüfmethoden sich gegenseitig nicht beeinflussen und damit also voneinander un- abhängig sind.
Die Beschreibung eines Ausführungsbeispieles gemäss der Erfindung erfolgt an Hand der anliegenden
Zeichnungen ; von diesen zeigt Fig. 1 die Einrichtung selbst im Rahmen eines Ausführungsbeispieles und
Fig. 2 eine Weiterbildung dieser Einrichtung.
Bei der mit einem Transistor ausgestatteten Einrichtung kann sich das Potential der zu prüfenden Lei- tung in einem bestimmten Bereich bewegen, ohne die Auswertung des Leitungsstromes zu beeinflussen.
Für die folgende Beschreibung soll angenommen werden, dass bei der Prüfung zwischen Frei- und Belegt- zustand unterschieden werden soll, und dass während des Belegtzustandes ein Strom bestimmter Mindest- stärke fliesst, während bei Freizustand diese Mindeststärke erheblich unterschritten wird oder überhaupt kein Strom fliesst.
Fig. 1 zeigt eine Einrichtung gemäss der Erfindung im Rahmen eines anschaulichen Anwendungsbei- spieles. Als solches Anwendungsbeispiel wird der einfachste. Fall der Prüfung von Zwischenleitungen einer mit koordinatenmässig aufgebauten Relaiskoppelfeldern arbeitenden Vermittlungseinrichtung betrach- tet.
Zwei derartige Relaiskoppelfelder F1 und F2 sind in Fig. 1 in schematischer Weise durch ihre Mar- kieradern dargestellt, über welche die an den Kreuzungspunkten der Spalten- und Zeilenleitungen ange- ordneten Koppelrelais Rla... Rlm bzw. R2a... R2n erregt werden. Die Markierung der Spalteneingänge der Primärkoppelfelder, wie z. B. das Koppelfeld Fl, erfolgt durch Anschaltung der betreffenden Spalten- leitung mittels des zugehörigen Kontaktes ml ; in ähnlicher Weise erfolgt die Markierung der Spaltenein- gänge der Sekundärkoppelfelder, wie z. B. des Koppelfeldes F2, durch Anschaltung der betreffenden Spal- tenleitung an ein negatives Potential mittels des zugehörigen Kontaktes. m2.
Durch Schliessen je eines
Kontaktes ml und m2 ist ein eindeutiger Erregungsstromkreis für je ein Relais R1 und R2 festgelegt, der über eine der Zwischenleitungen 1 führt. Entsprechend den an die Kontakte ml und m2 geführten Poten- tialen fliesst in dem so festgelegten Erregungsstromkreis Strom, wodurch die entsprechenden Relais R1 und
R2 anziehen und die Verbindung über die beiden Koppelfelder F1 und F2 durchschalten. Die Steuerung der
Kontakte ml und m2 erfolgt durch einen Markierer, der zu diesem Zweck zunächst Information über noch freie Durchschaltwege erhalten muss. Bei gegebenem Eingang ist, da jedes Primärkoppelfeld F1 über die
Zwischenleitungen 1 zu jedem Sekundärkoppelfeld F2 Zugang hat, die Zahl der möglichen Durchschaltwege gleich der Zahl der vom betreffenden Primärkoppelfeld ausgehenden Zwischenleitungen.
Bei freien, also nach verfügbaren Durchschaltwegen befinden sich dabei die Zwischenleitungen im stromlosen Zu- stand, während bereits belegte Zwischenleitungen den zur Erregung der Relais Rl und R2 benötigten Strom führen. Die Prüfung des momentanen Belegungszustandes der Zwischenleitungen erfolgt dementsprechend durch Auswertung des gegebenenfalls fliessenden Leitungsstromes.
In jede Zwischenleitung ist dazu, wie bei der ersten Zwischenleitung 1 gezeigt, ein Widerstand Rl eingefügt, an dessen beide Enden der Emitter und die Basis eines pnp-Transistors T angeschaltet sind. An den Kollektor dieses Transistors T ist ein aus einem Widerstand R2 und einem Richtleiter G1 bestehender Amplitudenbegrenzer angeschaltet, dessen Richtleiter an einem Pol einer Spannungsquelle Ul geführt ist. Der Ausgang dieses Amplitudenbegrenzers ist über einen Widerstand R3 an einen Pol einer zweiten Span-
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nungsquelle U2 und unmittelbar an einen Ausgang a geschaltet. Die Richtung des Stromflusses in der Lei- tung 1 ist so festzulegen, dass bei Stromfluss der Emitter des Transistors T positives Potential gegenüber der
Basis erhält.
Das Potential des Poles der zweiten Spannungsquelle U2, an den der Widerstand RS ange- schaltet ist, ist bezüglich des Potentials der Leitung 1 negativ ; diese Potentialdifferenz ist durch die i Span ! ll1ngsfestigkeit des Transistors begrenzt. Das Potential der Spannungsquelle Ul, an das der Richtlei- ter Gl angeschaltet ist, liegt zwischen dem Potential der Leitung 1 und dem Potential, das dem Wider- stand R3 zugeführt wird.
Der Freizustand der Leitung l kommt durch das Fehlen des Leitungsstromes zum Ausdruck. Ursache dafür kann sein, dass die beiden Enden der Leitung gleiches Potential besitzen oder dass die Leitung an irgendeiner Stelle aufgetrennt ist. Damit entsteht am Widerstand RI kein Spannungsabfall, so dass Emitter und Basis des Transistors T auf gleichem Potential liegen und der Transistor damit gesperrt ist. Der Aus- gang a führt demzufolge und da ausserdem der Richtleiter Gl auf Grund der an ihm liegenden Potential- differenz sperrt, das gegenüber dem Leitungspotential negative Potential des über Widerstand R3 ange- schalteten Poles der Spannungsquelle U2.
Bei Belegtzustand der Leitung l fliesst ein Leitungsstrom in der genannten Richtung und erzeugt am
Widerstand Rl einen Spannungsabfall, durch den der Transistor T entsperrt wird. Der Kollektor des Tran- sistors nimmt damit ein Potential an, das nur geringfügig niedriger ist als das Emitterpotential, jedoch höher liegt als das dem Richtleiter Gl von der Spannungsquelle Ul mitgeteilte Potential, womit der Richt- leiter Gl durchlässig ist. Damit wird unter dem Einfluss des Widerstandes R2 das Kollektorpotential ab- gesenkt, so dass der Ausgang a das durch die Spannungsquelle Ul bestimmte Potential annimmt, solange dieses vom Leitungspotential in positiver Richtung überschritten wird. Gleichzeitig verhindert der Wider- stand R2 eine nennenswerte Rückwirkung des Ausgangspotentials auf das Potential der Leitung 1.
Vorstehende Erläuterung zeigt, dass bei Freizustand der zu prüfenden Leitung 1 das Potential des Aus- ganges a nur durch die Spannungsquelle U2 und bei Belegtzustand nur durch die Spannungsquelle Ul be- stimmt wird und damit also vom Potential der Leitung 1 unabhängig Ist. Damit kann also die Leitung zur Übermittlung eines zweiten Kriteriums in Form von Potentialen innerhalb der genannten Grenzen heran- gezogen werden. Die Übermittlung eines solchen zweiten Kriteriums ist dabei sowohl während des Frei- zustandes als auch während des Belegtzustandes der Leitung ohne Einfluss auf das am Ausgang a zu prü- fende, durch den Leitungsstrom dargestellte erste Kriterium.
Falls nur während des Freizustandes der Leitung eine solche Übermittlung in Form von Potentialen stattfindet und die Leitung während ihres Belegtzustandes konstantes Potential besitzt, kann in dieser Hin- sicht der aus Widerstand R2 und Riehtleiter Gl bestehende Amplitudenbegrenzer weggelassen werden.
Der in die Leitung 1 eingefügte Widerstand Rl kann angesichts der geringen, zur Entsperrung eines
Transistors erforderlichen Potentialdifferenz zwischen Emitter und Basis im allgemeinen einen sehr kleinen
Widerstandswert besitzen. In verschiedenen, vom Anwendungsbeispiel der Fig. l abweichenden Fällen sind jedoch bereits in die Leitung zu andern Zwecken dienende Mittel eingefügt, an denen der gege- benenfalls fliessende Leitungsstrom einen zur Steuerung eines Transistors ausnützbaren Spannungsabfall hervorruft. In diesem Fall tritt dieses bereits vorhandene Mittel an die Stelle des Widerstandes Rl. Als
Beispiel hierfür können die Haltespulen eines Koordinatenschalters genannt werden, die nur während des
Belegtzustandes der zugehörigen Koordinate Strom führen.
Falls eine derartige Haltespule einen im Ver- gleich zum Emitter-Basis-Widerstand des stromführenden Transistors hohen Gleichstromwiderstand besitzt, ist es erforderlich, zwischen die Basis des Transistors und die zu prüfende Leitung einen Widerstand einzu- fügen, der eine Herabsetzung der Wirkung der Haltespule verhindert. Bei Fernsprechsystemen, in denen die Haltespulen einer durchgeschalteten Verbindung in Reihe liegen und damit längs des Haltestromkreises ein nennenswertes Potentialgefälle auftritt, tritt die Wirkung des Amplitudenbegrenzers besonders in Erscheinung.
Bei der in Fig. l gezeigten Verwendung eines pnp-Transistors besitzt der Ausgang a stets, bezogen auf die Leitung 1, negatives Potential. Falls es aus bestimmten Gründen wünschenswert ist, am Ausgang a positives Potential zur Verfügung zu haben, so ist der pnp-Transistor durch einen npn-Transistor zu ersetzen ; gleichzeitig sind der Richtleiter Gl und die Spannungsquellen Ul und U2 umzupolen.
Wie aus vorstehender Erläuterung der Wirkungsweise zu entnehmen, arbeitet die Einrichtung konti- nuierlich. Damit führt eine Änderung des Belegungszustandes der Leitung, also Auftreten oder Verschwinden des Leitungsstromes selbsttätig und unmittelbar zu einer Potentialänderung am Ausgang a und das Potential dieses Ausganges zeigt zu jedem Zeitpunkt den Belegungszustand der Leitung an.
Bei der Prüfung von Leitungen auf ihren Belegungszustand tritt nun häufig der Fall auf, dass Leitungen zwar frei sind, aber für die eben herzustellende Verbindung nicht in Frage kommen. Beispielsweise
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können dies bei einer Gruppenwahlstufe die in nicht gewünschte Richtungen führenden Leitungen sein.
Diese Leitungen müssen daher gegen eine Belegung gesperrt werden. Zweckmässig erfolgt diese Sperrung in der Weise, dass nicht in Frage kommende Leitungen von vornherein von der Wahl einer freien Leitung ausgeschlossen werden.
Bei der erfindungsgemässen relaislosen Einrichtung zur Prüfung einer Leitung auf ihren momentanen
Belegungszustand sind zur Sperrung dieser Leitung gegen Belegung zusätzliche Mittel vorgesehen-, die un- abhängig vom Fliessen des Leitungsstromes und ohne dessen Beeinflussung am Ausgang der Einrichtung das dem Belegtzustand entsprechende Auswerteergebnis hervorrufen.
Ein wesentlicher Vorteil der solcherart erweiterten Einrichtung besteht darin, dass infolge der fehlen- den Rückwirkung der Sperrung auf das Fliessen des Leitungsstromes, also auf das bezüglich seiner Auswer- tung unwirksam zu machende Kriterium die Möglichkeit besteht bei entsprechender Anordnung der zur
Prüfung von Leitungen dienenden Einrichtungen mehrere Prüf- und Sperrvorgänge gleichzeitig und in ge- genseitiger Unabhängigkeit durchzuführen.
Für die folgende Erläuterung. der zur Sperrung erweiterten Anordnungen soll wie bisher angenommen werden, dass bei der Prüfung zwischen Frei-und Belegtzustand unterschieden werden soll und dass während des Belegtzustandes der Leitung ein Strom bestimmter Mindeststärke fliesst, während bei Freizustand diese erheblich unterschritten wird oder überhaupt kein Strom fliesst. Bei Sperrung einer an sich freien Leitung gegen eine Belegung muss dementsprechend die Sperrung in der Weise wirken, dass das Auswerteergebnis stets gleich dem Auswerteergebnis bei fliessendem Leitungsstrom ist.
Fig. 2 zeigt die mit einem Transistor ausgestattete Einrichtung nach Fig. l mit der zur Sperrung er- forderlichen Erweiterung. Diese Erweiterung besteht darin, dass der Widerstand R3 an einen Umschaltkon- takt s geführt ist, der in Ruhelage diesen Widerstand R3 wie bei der Anordnung nach Fig. l an den einen
Pol der Spannungsquelle U2, in Arbeitslage dagegen an den bereits an den Richtleiter G1 geschalteten Pol derSpannungsquelle U1 schaltet. Die von diesen beiden Spannungsquellen Ul und U2 gelieferten Potentia- le besitzen die gleichen Werte wie bei der Anordnung nach Fig. 1. Der Umschaltkontakt s dient zur Freigabe und Sperrung der Leitung l für Belegungen,'wobei, wie im folgenden erläutert, seine Ruhelage die Freigabe und seine Arbeitslage die Sperrung bewirkt.
Bei Freigabe der Leitung 1, also bei Ruhelage des Kontaktes s, arbeitet die Einrichtung wie an Hand von Fig. 1 beschrieben ; es wird also beiFreizustand der zu prüfenden Leitung 1 das Potential des Ausganges a nur durch die Spannungsquelle Ul, bei Belegtzustand nur durch die Spannungsquelle U2 bestimmt.
Bei Sperrung der Leitung 1 gegen Belegung muss am Ausgang a stets dasjenige Potential auftreten, das bei Freigabe und Belegtzustand der Leitung dort erscheint. Dies wird durch die Arbeitslage des Umschaltkontaktes s erreicht, bei der die Spannungsquelle U2 abgeschaltet ist.
Bei Sperrung und Freizustand der Leitung 1, also fehlendem Leitungsstrom, kann wegen des gesperrten Transistors T und des in Arbeitslage befindlichen Kontaktes s nur das durch die Spannungsquelle Ul bestimmte Potential wirksam werden, das damit am Ausgang a auftritt.
Bei Sperrung und Belegtzustand der Leitung l, also fliessendem Leitungsstrom, besitzt der Kollektor des nun stromführenden Transistors T ein Potential, das nur geringfügig unter dem Potential der Leitung 1 liegt. Unter dem Einfluss des durchlässigen Richtleiters Gl und des Widerstandes R2 behält jedoch der Ausgang a das durch die Spannungsquelle U1 bestimmte Potential bei.
Wie vorstehende Erläuterung zeigt, behält bei der durch die Arbeitslage des Umschaltkontaktes s bewirkten Sperrung der Leitung 1 der Ausgang a ein konstantes Potential bei, das vom Belegungszustand der Leitung unabhängig ist und dem bei Freigabe und Belegtzustand der Leitung auftretenden Potential entspricht. Ein eventueller Freizustand der Leitung bleibt daher unausgewertet, womit eine Belegung dieser Leitung verhindert ist. Die Rückwirkungsfreiheit der Sperrung auf die elektrischen Verhältnisse der Leitung, also auf ihr Potential oder ihren Stromfluss, wird bei freier Leitung durch den gesperrten Transistor T sichergestellt.
Bei belegter Leitung, also stromführendem Transistor, verhindert der Widerstand R2 durch Strombegrenzung praktisch eine Beeinflussung der elektrischen Verhältnisse der Leitung durch die Sperrung, so dass durch Leitungsstrom und Leitungspotential dargestellte Kriterien von der Sperrung unabhängig bleiben und durch weitere Einrichtungen an andern Stellen nach wie vor ausgewertet werden können.
Wenn, wie im Falle der eingangs genannten Gruppenwahlstufe, stets mehrere Leitungen gemeinsam gesperrt werden sollen, so genügt es, den zur Prüfung dieser Leitungen dienenden Einrichtungen einen gemeinsamen Umschaltkontakt s zuzuordnen. Da über diesen Kontakt nur konstante Potentiale zu- und abgeschaltet werden, sind die Einrichtungen gegeneinander vollständig entkoppelt. Beim Betrieb einer solchen Grupp. enwahlstufe und auch in zahlreichen ändern Anwendungsfällen ergibt sich, dass entsprechend den verschiedenen Richtungen eine Mehrzahl von über gemeinsame Umschaltkontakte s zusammengefass-
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ten Gruppen von Einrichtungen vorhanden sind, von denen nur die Einrichtungen der z. B. durch einen
Vorgang gesteuerter Wahl festgelegten Gruppe freigegeben sein dürfen.
Zu diesem Zweck befinden sich stets die Kontakte sämtlicher Gruppen von Einrichtungen mit Ausnahme des Kontaktes der gewählten
Gruppe in der die Sperrung bewirkenden Lage, die in Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten und Erfordernissen die Ruhe- oder die Arbeitslage sein kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Relaislose Einrichtung zur Prüfung einer Leitung eines Fernmelde-, insbesondere Femsprechsystems auf ihren momentanen Belegungszustand, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auswertung des gegebenenfalls fliessenden Leitungsstromes der zu prüfenden Leitung (1) ein Transistor (T) zugeordnet ist.