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Schaltungsanordnung zur automatischen Erfassung von Impulsen, die auf Leitungen einlaufen
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur automatischen Erfassung von Impulsen, die ver- einzelt oder gleichzeitig auf mehreren Leitungen einlaufen. Diese Aufgabe ist in der Fernmeldetechnik, insbesondere in der Fernsprechtechnik, sehr häufig gegeben. Dabei ist in diesem Zusammenhang nur auf die Erfassung der über die verschiedenen Zähladern einlaufenden Zählimpulse hingewiesen. Diese Zähl- impulse können zu beliebigen Zeiten auf beliebigen Leitungen einer Leitungsgruppe auftreten. Die Lei- tung ist jeweils einem ganz bestimmten Teilnehmer zugeordnet. Die Hauptschwierigkeiten bei einer An- ordnung zur automatischen Erfassung dieser Impulse liegen darin, dass Störimpulse nicht registriert werden und verzerrte Impulse nicht doppelt aufgezeichnet werden.
Ist die zu überwachende Leitungsgruppe sehr gross, dann tritt bei der zentralen Registriereinrichtung ein neues Problem auf. Durch die Vielzahl der aufzuzeichnenden Informationen muss dieses zentrale Gerät eine grosse Aufzeichnungsgeschwindigkeit aufweisen. Da an diesen Stellen der Übergang von der Elektronik zur Mechanik einsetzt, ist gerade dieser wichtigste Teil der Anlage auch der schwächste. Fehler durch den schnellen Lauf der Registriereinrichtung lassen sich bei diesen komplizierten mechanischen Geräten nicht vermeiden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung für die automatische Erfassung von Impulsen, die auf verschiedenen Leitungen zu beliebigen Zeiten einlaufen, anzugeben, das die Vorteile der bekannten Anordnungen beibehält, die Registrierungsgeschwindigkeit aber so weit herabsetzt, dass das zentrale Aufnahmegerät mechanisch wesentlich entlastet wird. Es ist bereits bekannt, den abzutastenden Leitungen eine Matrix zuzuordnen und diese Matrix Punkt für Punkt abzutasten. Der Abtastzyklus muss dabei so gewählt werden, dass alle Leitungen in einer Zeit abgetastet werden, die kleiner ist als die Hälfte des kürzesten unverzerrten Impulses, aber länger als die Prellzeit am Anfang und Ende des Impulses. Wird auf einer Leitung ein Impuls festgestellt, dann wird das der Leitung zugeordnete Identifizierungszeichen in eine freie Zeile eines Pufferspeichers eingeschrieben.
Gleichzeitig wird ein dieser Zeile zugeordnetes erstes Speicherelement markiert um festzuhalten, dass dieser Impuls gerade begonnen hat. Nach jedem Abtastzyklus wird ein Prüfzyklus für den Pufferspeicher eingelegt. Wird beim folgenden Abtastzyklus der Matrix auf einer Leitung wieder ein Impuls festgestellt, dann wird ein Vergleichszyklus eingelegt und im Pufferspeichernachgesehen, obdasdieser Leitung zugeordnete Identifizierungszeichen schon eingespeichert ist. Wenn dies zutrifft, werden die dieser Zeile zugeordneten zusätzlichen Speicherelemente richtiggestellt, d. h. es wird gekennzeichnet, dass der Impuls die vorbestimmte Mindestdauer aufweist. Im folgenden Prüfzyklus des Pufferspeichers wird dann überprüft, ob eine Einspeicherung nur durch einen Störimpuls hervorgerufen wurde und ob ein Impuls auf einer Leitung beendet ist.
Ergibt ein Vergleich mit den im Pufferspeicher eingetragenen Identifizierungszeichen keine Identität, dann wird das anstehende Identifizierungszeichen der gerade abgetasteten Leitung in eine freie Zeile des Pufferspeichers eingetragen, wobei gleichzeitig das zugeordnete erste Speicherelement markiert wird. Wird Gleichheit festgestellt, dann ist der Zustand der der betreffenden Zeile zugeordneten drei Speicherelemente zu berücksichtigen. Ist bereits das erste und zweite Speicherelement markiert, dann wird das erste Speicherelement wieder gelöscht und nur noch das zweite Speicherelement bleibt markiert zum Zeichen dafür, dass der Impuls auf der zugeordneten Leitung noch ansteht.
Wird beim Vergleich und bei Identität der Identifizierungszeichen das zweite und dritte Speicherelement markiert vorgefunden, dann wird das dritte Speicherelement gelöscht.
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Wird bei Übereinstimmung festgestellt, dass nur noch das dritte Speicherelement markiert ist, dann wird das anstehende Identifizierungszeichen in eine freie Zeile des Pufferspeichers eingetragen unter gleichzei- tiger Markierung des ersten zugeordneten. Speicherelementes. Dies ist doch, wie schon erwähnt, das Zei- chen dafür, dass auf der abgefragten Leitung bereits ein neuer Impuls eintrifft. Die Anordnung kann jedoch auch so ausgeführt sein, dass alle Zeilen des Pufferspeichers, bei denen nur noch das dritte Speicherele- ment markiert ist, an weiteren Vergleichen nicht mehr beteiligt werden.
Der nach dem Abtastzyklus der
Leitungen folgende Prüfzyklus dient, zusammenfassend dargestellt, dazu, um festzustellen, ob die in den
Pufferspeicher eingetragenen Identifizierungszeichen durch Störimpulse oder richtige Impulse hervorge- rufen worden sind, ob ein Impuls beendet ist und damit zur Registrierung bereitgestellt werden kann.
Wird im Prüfzyklus bei einer Zeile des Pufferspeichers nur das erste zugeordnete Speicherelement mar- kiert vorgefunden, dann ist dies das Zeichen dafür, dass bei der durch das Identifizierungszeichen be- stimmten Leitung beim letzten Abtastvorgang der Beginn eines Impulses registriert wurde. Da noch nicht feststeht, ob es ein kurzer Störimpuls oder ein richtiger Impuls ist, wird im Prüfzyklus das zweite zuge- ordnete Speicherelement markiert, um beim nächsten Abtastzyklus der Leitungen diese Unterscheidung vornehmen zu können. Ist das zweite Speicherelement einer Zeile markiert, dann steht fest, dass der entsprechende Impuls die Mindestdauer erreicht hat, jedoch noch nicht beendet ist. In diesem Falle muss noch das Ende des Impulses festgestellt werden. Zu diesem Zweck wird im Prüfzyklus das dritte Speicher- element markiert.
Werden erstes und zweites Speicherelement markiert vorgefunden, dann wurde die betreffende Identifizierung durch einen Störimpuls ausgelöst. Beide Speicherelemente und die betreffende Zeile des Pufferspeichers werden gelöscht. Ergibt der Prüfvorgang, dass das zweite und dritte Speicherelement markiert sind, dann ist der Impuls auf der betreffenden Leitung beendet und es wird das zweite Speicherelement gelöscht. Es bleibt nur noch das dritte Speicherelement markiert und diese so gekennzeichnet Information steht zur Aufzeichnung bereit.
Aus diesen Ausführungen lässt sich erkennen, dass durch die zusätzlichen jeder Zeile des Pufferspei- chers zugeordneten drei Speicherelemente eine eindeutige Aussage über die auf den Leitungen der abgetasteten Gruppe einlaufenden Impulse erreichen lässt, Störimpulse führen zu keiner Aufzeichnung und eine Doppelregistrierung von verzerrten Impulsen ist verhindert. Diese bekannte Anordnung erfordert aber für jeden einlaufenden Impuls einen Registriervorgang. Durch den Pufferspeicher wird nur verhindert, dass das Aufzeichnungsgerät bei jedem registrierenden Impuls anläuft. Eine Reduzierung der Aufzeichnungsgeschwindigkeit wird dadurch jedoch nicht erreicht.
Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung baut nun auf der bekannten Anordnung auf und nützt die Tatsache aus, dass in jeder Zeile des Pufferspeichers, der Speicherelemente zur Kennzeichnung des Impulsendes besitzt, ein durch diese Speicherelemente fortschaltbarer Zähler zugeordnet ist, und jede Zeile des Pufferspeichers ein bei Belegung der Zeile ansprechendes und, wenn innerhalb einer vorbestimmten Zeit auf der Leitung, deren Identifizierungszeichen in der betreffenden Zeile des Pufferspeichers gespeichert ist, kein Impuls mehr einläuft, wieder in die Ruhelage zurückkehrendes Zeitglied aufweist, so dass einerseits nach Erreichen der Endstellung des Zählers die vorläufige Registrierung des Identifizierungszeichens und eines Zusatzzeichnes in einem Flip-Flop-Speicher erfolgen kann,
anderseits bei der Rückstellung des Zeitgliedes die Registrierung des Identifizierungszeichens und des Zusatzzeichens, das die Stellung des Zählers angibt, in der zentralen Registriereinrichtung aufgezeichnet und die betreffende Zeile des Pufferspeichers freigeschaltet werden.
Auf diese Weise wird nur jeweils ein Vielfaches von Impulsen aufgezeichnet. Durch das dem Identifizierungszeichen beigegebene Zusatzzeichen ist die Anzahl der auf der betreffenden Leitung eingelaufenen Impulse gekennzeichnet. Auf den Fall der Gebührenerfassung in Fernsprechanlagen angewendet, bedeutet dies, dass nur Vielfache von Zählimpulsen während eines Ferngespräches aufgezeichnet werden, Einzelzählimpulse bei Ortsgesprächen werden dagegen nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit registriert. Dasselbe gilt auch für die die Zählrate oder mehrere Zählraten des Zählers übersteigende Anzahl von Impulsen am Ende eines Ferngespräches. Nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens ist die Zählrate der Zähler des Pufferspeichers auf die mittlere Gesprächsgebühr eines Ferngespräches angepasst.
Die Gebühr für ein Ferngespräch, das kleiner als die mittlere Gesprächsdauer ist, kann durch eine Eintragung im zentralen Aufzeichnungsgerät festgehalten werden. Dauert ein Ferngespräch länger als die mittlere Gesprächsdauer, dann wird bei Erreichen der Endstellung des-Zählers eine Registrierung eingeleitet. Die Schaltungsanordnung kann dabei so gewählt werden, dass die Zeile des Pufferspeichers gelöscht und der Zähler zurückgestellt werden. Beim nächsten einlaufenden Zählimpuls wird dann eine neue freie Zeile des Pufferspeichers belegt. Wird die Registrierung jedoch beendet. bevor der neue Impuls einläuft, dann kann auch nur der Zähler zurückgestellt werden und die Zeile des Pufferspeichers belegt bleiben.
Das Zeitglied der Zeile wird dabei nicht beeinflusst. Die vorbestimmte Messzeit des Zeitgliedes ist auf den
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grössten Zeitabstand zwischen zwei während eines Ferngespräches auf derselben Leitung einlaufenden
Impulsen abgestimmt. Sie ist etwas grösser dimensioniert, damit das Gesprächsende in jedem Falle er- kannt wird. Kehrt das beim Belegen (d. h. mit dem ersten aufgenommenen Zählimpuls) erregte Zeitglied dann in die Ruhelage zurück, dann kann die Registrierung der im Zähler der Zeile gespeicherten Impulse mit dem betreffenden Identifizierungszeichen sofort erfolgen. Bei dieser Registrierung wird die Zeile des
Pufferspeichers gelöscht und der Zähler in die Ausgangsstellung gebracht.
Wird in Abhängigkeit von der
Tageszeit ein verschiedener Gesprächstarif verwendet (Tag- und Nachttarif), dann kann mit der Tarifum- schaltung auch die Zählrate der Zähler auf die neue mittlere Gesprächsgebühr angepasst und die Zeitglie- der auf die neuen Zeitverhältnisse umgeschaltet werden. Ist die Zeitfolge der Impulse langsamer, dann kann nach einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung auch die Impulslän- ge vergrössert und der Abtastzyklus entsprechend verlangsamt werden.
Die Erfindung wird an einem Prinzipschaltbild näher erläutert. Dabei ist auf die Abtastung der Lei- tungen und die Feststellung der einlaufenden Impulse durch einen der Abtastmatrix zugeordneten Indika- tor nicht eingegangen. Dies kann auf die verschiedensten an sich bekannten Arten gelöst werden. Es kann z. B. eine durch Binärzähler gesteuerte Punkt für Punkt abgetastete Diodenmatrix eingesetzt werden. Die Übertragung eines Impulses erfolgt in Form eines durch die Stellung des Abtastzählers gewonnenen Identifizierungszeichens. Diese Identifizierungszeichen werden in jeweils einer Zeile des Pufferspeichers ge- speichert. Die Vorgänge bis zur Einspeicherung in den Pufferspeicher gehören zum Stande der Technik und bedürfen keiner weiteren Erklärung mehr.
Aus diesen Gründen wird nur auf das Zusammenspiel von
Abtasteinrichtung AE, AS, Vergleichseinrichtung V, Prüfeinrichtungen FR1, FR2, Zähleinrichtungen Z und Zeitmesseinrichtungen ZG näher eingegangen.
In der Zeichnung ist eine Anordnung dargestellt, über die mit Hilfe einer Abtasteinrichtung AE (z. B. magnetisch, elektrostatisch) der Zustand der einzelnen Leitungen überprüft wird. Die Steuereinrichtung AS in Form eines zyklisch umlaufenden Zählers bestimmt, welche Leitung abgetastet wird. Es ist weiterhin ein Pufferspeicher PS vorgesehen, der pro Zeile eine Leitungsnummer speichern kann und darüber hinaus noch drei zusätzliche Speicherkerne Kl, K2 und K3 pro Zeile enthält. Ausserdem ist jeder Zeile des Pufferspeichers ein Zeitglied ZG und ein Zähler Z zugeordnet.
Die Steuerschaltung PSt des Pufferspeichers be., eht im wesentlichen aus einem Zähler der bestimmt, welche Zeile des Pufferspeichers abgefragt bzw. gelesen oder gelöscht wird. Die vom Pufferspeicher abgelesenen Informationen werden bei der Abtastung des Pufferspeichers in die Flip-Flop-Speicher FR über- tragen. In FR1 wird die Leitungsnummer und in FR2 die aus den zusätzlichen Kernen abgelesene Information gespeichert. Zwischen AS und FR1 liegen die Vergleichseinrichtung V und die Übertragungseinrichtung Ül. Mit Hilfe von V kann die Zählerstellung in AS mit der Nummer, die in FR1 eingespeichert ist, verglichen werden. Die Vergleichseinrichtung gibt ein Ausgangssignal, wenn die Zählerstellung in AS und die Nummer in FR1 übereinstimmen.
Die Übertragungseinrichtung Ül gestattet es, die Zählerstellung in AS auf Befehl der gemeinsamen Steuereinrichtung GS auf den Speicher FR1 zu übertragen. Die gemeinsame Steuereinrichtung GS leitet die vom Takcgeber T gelieferten Zeittaktimpulse den Anforderungen des Funktionsablaufes entsprechend an die übrigen Teile der Anordnung weiter. Die Steuereinrichtung GS enthält einige Flip-Flop-Speicher und Torschaltungen. Der Aufbau von GS wird jedoch nicht näher beschrieben, da dies zum Verständnis des erfindungsgemässen verfahrens nicht erforderlich ist. Im folgenden wird nun der Funktionsablauf bei der Erfassung der Impulse beschrieben.
Wird über die Abtasteinrichtung AE und den Abtastzähler AS ein einlaufender Impuls auf der abgetasteten Leitung festgestellt, dann wird die Abtastung der Leitungen abgestoppt. Der Zählerstand von AS entspricht dem der Leitung zugeordneten Identifizierungszeichen. Über die gemeinsame Steuereinrich- tung GS und die Steuereinrichtung PSt des Pufferspeichers werden alle im Pufferspeicher gespeicherten Identifizierungszeichen der Reihe nach in den Flip-Flop-Speicher FR übertragen. Da es sich um die erste Abtastung des Impulses auf der Leitung handelt, wird keine Identität mit den bereits eingetragenen Identifizierungszeichen festgestellt. Zu bemerken ist noch, dass nach jedem Vergleich das in den Flip-FlopSpeicher FR übernommene Identifizierungszeichen wieder in den Pufferspeicher eingeschrieben wird.
Da keine Identität festgestellt wurde, läuft die Steuerschaltung PSt des Pufferspeichers PS auf die nächste freie Zeile und die Zählerstellung von AS wird mit Hilfe von Ül und FR1 eingetragen. Da nach diesem Übertrag der Zählerstellung AS auf den Flip-Flop-Speicher FR1 Gleichheit der Information in FR1 und AS besteht, wird dieses Identifizierungszeichen in die ausgewählte freie Zeile des Pufferspeichers eingetragen und gleichzeitig über FR2 auch das zugeordnete Speicherelement K1 der betreffenden Zeile markiert. Ist diese Information eingeschrieben, dann wird die Abtastung der Leitungen fortgesetzt, bis der Zyklus, der sich über alle Leitungen erstreckt, beendet ist. Es folgt nun ein getrennter Prüfzyklus, bei dem die im
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Pufferspeicher eingetragenen Informationen kontrolliert werden.
Die vorher eingetragene Information zeigt an, dass bei der letzten Abfrage der durch das Identifizierungszeichen gekennzeichneten Leitung der
Beginn eines Impulses festgestellt wurde. Um beim nächsten Abtastzyklus feststellen zu können, ob der anstehende Impuls ein kurzer Störimpuls oder ein Impuls der vorgeschriebenen Mindestdauer ist, wird bei diesem Prüfzyklus das zweite zugeordnete Speicherelement K2 markiert. Im folgenden Abtastzyklus wird ein erneuter Vergleich durchgeführt. Da nun Identität mit einem eingespeicherten Zeichen besteht, wird. die zusätzliche Information in Kl, K2 und K3 berücksichtigt. Im vorausgegangenen Prüfzyklus des Puffer- speichers wurde Kl und K2 markiert. Bei dem nun stattfindenden Vergleich wird das Speicherelement Kl gelöscht, wenn der Impuls noch ansteht.
Im folgenden Prüfzyklus des Pufferspeichers wird nun K2 markiert vorgefunden. Es wird das dritte Speicherelement K3 dazu markiert, um beim folgenden oder noch späteren
Abtastzyklus der Leitungen das Ende des Impulses feststellen zu können. Nimmt man an, dass der Impuls weiterhin ansteht, dann wird beim Vergleich jeweils das Speicherelement K3 gelöscht und im folgenden Prüfzyklus wieder markiert. Ist der Impuls jedoch beendet, dann findet kein positiver Vergleich mit der betreffenden Zeile mehr statt. Beim folgenden Prüfzyklus ist daher K2 und K3 markiert. Dies bedeutet, dass der Impuls beendet ist. Beim Prüfvorgang werden die Speicherelemente Kl - K3 gelöscht, das Zeitglied ZG eingeschaltet und der Zähler Z in die Stellung "1" gebracht.
Führt der Teilnehmer dieser Leitung ein Ortsgespräch, dann wurde nur am Ende des Gespräches ein Impuls auf die dem Teilnehmer zugeordnete Zählader ZI... Zn gegeben. Nach einer durch das Zeitglied vorbestimmten Zeit kehrt das Zeitglied ZG in seine Ruhelage zurück und veranlasst die Registrierung des Identifizierungszeichens zusammen mit einem Zusatzzeichen, das dem Zählerstand des Zeilenzählers Z des Pufferspeichers entspricht. In dem erwähnten Falle ist dies ein Zusatzzeichen, das dem Wert"l"entspricht. Die Rückkehr- zeit des Zählgliedes ist auf den grössten Zeitabstand zwischen zwei auf derselben Leitung während eines Ferngespräches einlaufenden Impulsen angepasst.
Auf diese Weise ist es möglich, die während eines Ferngespräches einlaufenden Impulse über den Zähler Z zusammenzufassen und als grössere Gebühreneinheit in der zentralen Registriereinheit festzuhalten. Die Zählrate des Zählers Z ist dabei zweckmässigerweise an die mittlere Gesprächsgebühr eines Ferngespräches anzupassen. Dabei ist nun folgendes zubeachten, da nach dem ersten Impuls bei einem Ferngespräch das Zeitglied ZG nicht in die Ruhelage zurückkehrt, dass beim Erreichen der Zählerendstellung ebenfalls eine Aufzeichnung eingeleitet wird. Ist die Aufzeichnung erfolgt, bevor auf der betreffenden Leitung ein neuer Impuls einläuft, dann wird nur der Zähler in die Ausgangsstellung gebracht, das Identifizierungszeichen der Leitung jedoch nicht gelöscht, so dass diese Zeile an dem neuen Vergleich wieder beteiligt ist.
Es ist jedoch auch denkbar, die aus dem Pufferspeicher erhaltenen Informationen nochmals zwischenzuspeichern und erst in einem von den geschilderten Vorgängen unabhängigen Zyklus der Registriereinrichtung zuzuleiten. Dabei ist noch zu bemerken, dass das Zeitglied ZG durch jeden einlaufenden Impuls erneut angestossen wird, so dass die Zeitmessung jeweils von diesem Zeitpunkt einsetzt.
Liegt ein Femsprechsystem vor, bei dem abhängig von der Tageszeit verschiedene Gesprächstarife angewendet werden, dann empfiehlt es sich, bei der Umschaltung der Zählimpulsgeber auch die Zählrate der Zähler und die vorbestimmte Rückstellzeit der Zeitglieder an die neuen Zeitverhältnisse anzupassen. Dies ist durch den Kontakt u2 am Zeitglied ZG und Zähler Z angedeutet. Wird bei dieser Tarifumschaltung auch die Dauer der Impulse verändert, dann kann auch der Abtastzyklus von AE und AS an die neuen
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Der Einfachheit halber wählt man z. B. eine Zählrate von 10 bzw. 5. Auf diese Weise werden während eines Ferngespräches jeweils 10-bzw. 5-fache Gesprächseinheiten registriert. Erkenntlich ist dies daran, dass bei der Registrierung des Identifizierungszeichens auch ein entsprechendes Zusatzzeichen eingetragen wird.
Werden bei der Tarifumschaltung nicht nur der Zähltakt verlangsamt, sondern auch die Impulse im gleichen Verhältnis verlängert, dann kann der Abtastzyklus von AE und AS im gleichen Verhältnis verlangsamt werden. Diese beschriebenen Massnahmen entlasten in allen Fällen die zentrale Registriereinrichtung. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei der Auswertung der registrierten Gebühreninformationen wesentlich weniger Aufzeichnungen berücksichtigt werden müssen, was die Auswertezeit erheblich verkürzt.
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