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Fernübertragungssystem nach dem Zeitmultiplexprinzip zur Übertragung der Stellung einer Mehrzahl von Kontakten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Fernübertragungssystem nach dem sogenannten Zeitmultiplexprin- zip. Dieses Fernübertragungssystem ist zur Übertragung der Stellung einer Mehrzahl von Kontakten be- stimmt.
Zum Aufbau eines derartigen Übertragungssystem sind an sich zwei Möglichkeiten denkbar. Zum einen kann das System so aufgebaut werden, dass die Änderung einer Kontaktstellung jeweils nur an die
Zentrale gemeldet wird, wenn tatsächlich ein Kontakt seine Stellung geändert hat. Die zweite Möglich- keit, von der auch das System nach der Erfindung Gebrauch macht, besteht darin, die Kontaktstellungen wiederholt, vorzugsweise zyklisch nach dem sogenannten Zeitmultiplexprinzip zu übertragen. Dieses zweite Verfahren hat den Vorteil, dass selbst wenn auf der Übertragungsstrecke gegebenenfalls ein Schaltbefehl vorgetäuscht wird. dieser Schaltbefehl schon bei dem nächsten Übertragungszyklus rückgängig ge- macht werden kann, was bei einer Steuerung von Fall zu Fall nach dem erstgenannten Verfahren nicht möglich ist.
Entsprechend der Voraussetzung, dass die Kontaktstellungen nach dem Zeitmultiplexprinzip übertra- gen werden sollen, ist jeder Ausgang der sendeseitig notwendigen Verteilerkette in bekannter Weise mit dem, den jeweils zugeordneten abzufragenden Kontakt enthaltenen Stromkreis über eine Induktivität mit
Magnetkern und jeder Ausgang der empfängerseitigen Verteilerkette mit dem jeweils zugeordnete An- zeigeschaltung enthaltenen Stromkreis ebenfalls über eine Induktivität mit Magnetkernen verknüpft.
Durch diese Verknüpfungsart wird zunächst erreicht, dass eine galvanische Trennung zwischen Übertragungslei- tung einerseits und der Verteilerkette und auch den abzufragenden Kontakten eindeutig erreicht wird.
Ausserdem wird eine Anpassung der gegebenenfalls an unterschiedlichen Potential liegenden Kontakten so- wohl untereinander als auch hinsichtlich der Übertragungsstrecke möglich.
Nachteilig bei diesen Verfahren ist noch, dass Schalthandlungen, die während eines Abtastzyklus und insbesondere auch während eines einzelnen Abfragevorganges auftreten, zu Störungen bzw. Falsch- auswertungen beim Empfänger führen können.
Das System nach der Erfindung stellt eine vorteilhafte Weiterbildung einer derartigen nach dem Zeit- multiplexprinzip arbeitenden Übertragungsanlage dar, wobei auch die vorgenannten Nachteile vermieden sind. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die einzelnen Induktivitäten als Magnetkernspeicher mit Magnetkernen mit rechteckiger Hystereseschleife ausgebildet sind, von denen jeder mindestens.
drei
Wicklungen aufweist, von denen die eine an den Ausgang der Verteilerkette, die zweite sendeseitig den
Kontaktstromkreis und empfängerseitig dem Eingangsstromkreis und die dritte sendeseitig im Ausgangs- stromkreis und empfängerseitig im Stromkreis der jeweiligen Anzeigeschaltung liegt und bei Belegung eines Speicherkernes durch Erregung des Stromkreises der beiden erstgenannten Wicklungen während eines
Umlaufzyklus der Magnetkerne ummagnetisiert und damit die Ausgangswicklung belegt ist.
Ein derartiges System ist nicht nur sowohl hinsichtlich des Senders als auch des Empfängers völlig einheitlich, d. h. nach einheitlichen Grundsätzen aufgebaut, sondern die Verwendung von Magnetkernen mit Speichereigenschaften ermöglicht darüber hinaus, dass während eines ganz kurzen Abfragezeitraumes für sämtliche Schalter die entsprechenden Magnetkerne eingestellt werden, damit durch den nachfolgen- den durch den Senderverteiler gesteuerten Abfragevorgang die einzelnen Schaltstellungen nacheinander
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übertragen werden können. Zu diesem Zeitpunkt würde eine Änderung in der Kontaktstellung keinen Einfluss mehr auf den kurzzeitig einzustellenden und kurzzeitig abzufragenden Magnetkern mehr ausüben können. Auf dem Übertragungsweg gelangen dementsprechend Stromimpulse bzw.
Stromschritte einheitlicher Polarität, was für die Auswertung von besonderer Bedeutung ist.
Einzelheiten des Fernübertragungssystems nach der Erfindung sowie dessen Vorteile werden an Hand der Zeichnungen im einzelnen erläutert.
Es zeigen Fig. 1 eine Schaltungsausführung für den Sendeteil, Fig. 2 einen Impulsplan für den Sendeteil, Fig. 3 eine Schaltungsausführung des Empfängers und Fig. 4 den dazugehörigen Impulsplan.
Voraussetzungsgemäss sollen die Kontaktstellungen der Kontakte Kn (n = 3,... 10) übertragen werden, u. zw. werden die Kontaktstellungen zyklisch abgefragt, und der beim Abfrageaugenblick vorhandene Zustand der Kontakte übertragen. Beim Empfänger wird das Übertragungsergebnis entsprechend ausgewertet und eine Änderung einer Kontaktstellung soll jeweils angezeigt werden.
Die zu überwachenden Kontakte sind beim Ausführungsbeispiel des Senders nach Fig. l über je einen Widerstand Rv an eine Wicklung der Abfragekerne angeschlossen. Für die weitere Erläuterung wird angenommen, dass die Ringkerne im Ruhezustand und bei geöffneten Kontakten im negativen Remanenzpunkt-Br liegen. Vom Verteiler V aus werden entsprechend der Übertragung nach dem Zeitmultiplexverfahren Taktpulse über die einzelnenAusgangsleitungen 1 - 12 geliefert. Zwölf Ausgangsimpulse entsprechen demgemäss einem Abfragezyklus Z, vgl. Zeile 1 in Fig. 2. Die der Reihe nach an den den Ausgangsleitungen auftretenden Abfrageimpulse haben hiebei einen zeitlichen Abstand gegeneinander, der durch die Abstände der Taktimpulse des Verteilers gegeben ist.
Die Abfrageimpulse werden jeweils über eine eigene Wicklung dem zugeordneten Abfragekern An (n = 2... 11) zugeführt. Ist der dem entsprechenden Abfragekern zugeordnete Kontakt geöffnet, so ist der Kern im negativen Remanenzpunkt und wird durch den Abfrageimpuls in'seinen Remanenzpunkt +Br gebracht. Hiedurch entsteht in der jeweiligen Wicklung W3 ein Impuls, der über die Sammelleitung LS zur Ausgangsschaltung AS und damit zum Ausgang des Senders gelangt.
Bei geschlossenem Kontakt hingegen wird der entsprechende Kern so stark negativ vormagnetisiert, dass der Abtastimpuls nicht ausreicht, den Kern in den positiven Remanenzpunkt überzuführen. Auf der Ausgangsleitung entsteht dementsprechend kein Impuls. Über die Sammelleitung LS läuft also eine Impulsfolge, bei der die Information 1 (Kontakt offen) durch einen Impuls und die Information 0 (Kontakt geschlossen) durch keinen Impuls wiedergegeben ist.
Um eine entsprechende Entkopplung zwischen den einzelnen Ausgangswicklungen W3 der Kerne A2 - All zu erhalten. sind die Gleichrichter GL vorgesehen. An sich wäre es auch denkbar, die Ausgangswicklungen der Kerne W3 in Reihe zu schalten. In diesem Fall können die Gleichrichter eingespart werden.
Nach Ablauf eines Abfragezyklus sind alle Kerne, die einem offenen Kontakt zugeordnet sind, in die positive Remanenzlage übergeführt. Damit diese Kerne beim nächsten Zyklus erneut abgefragt werden können, werden sie von einem über die Leitung LR zugeführten Rückstellimpuls wieder in die negative Remanenzlage gebracht. Der Rückstellimpuls wird von einem Impulsverstärker geliefert, der im wesentlichen aus dem Kern AI und dem Transistor Tr aufgebaut ist. Der Transistor Tr zieht zum Zeitpunkt 1 einen Strom, der die Kerne wieder in die Ausgangslage zurückführt.
Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, entstehen auf der Sammelleitung LS einzelne Impulse, aus denen mit Hilfe einer Ausgangsschaltung eine Schrittfolge entsprechend der Zeile 25 der Fig. 2 geformt wird.
Diese Schrittfolge liegt am Ausgang und wird an den fernen Empfänger übertragen. Die Übertragung einer Schrittfolge ist mit Rücksicht auf die benötigte Bandbreite, die Störanfälligkeit und die Auswertung beim Empfänger günstiger als die direkte Übertragung der Impulsfolge. Schaltungen zur Umwandlung einer derartigen Impulsfolge in eine entsprechende Schrittfolge sind in verschiedenen Ausführungen bereits bekannt bzw. vorgeschlagen worden.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise wird das Arbeiten der Schaltung während zweier Abtastzyklen beschrieben. Hiebei ist vorausgesetzt, dass der Kontakt K6 zwischenzeitlich schliesst und der zunächst geschlossene Kontakt K9 im Laufe des zweiten Zyklus geöffnet wird. Für die Erläuterung wird weiterhin angenommen, dass die Kontakte K4 und K8 offen und die Kontakte K3, K5, K7 und K10 geschlossen sein sollen. In den Zeilen 4 - 15 sind die Ausgangsimpulse des Verteilers wiedergegeben, wobei der Zeile 4 der Ausgangsimpuls 1 des Verteilers und der Zeile 15 der Ausgangsimpuls 12 des Verteilers zugeordnet ist. In der Zeile 16 ist die Remanenzlage des Rückstellkernes, der mit dem Ausgangskreis 1 des Verteilers verkettet ist, wiedergegeben.
Wie aus dieser Zeile zu ersehen ist, wird der Rückstellkern mit dem Auftreten des ersten Verteiler-
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impulses in die positive Remanenzlage übergeführt. Hiedurch wird, wie bereits erläutert, ein Rückstellimpuls, vgl. Zeile 17, abgegeben, der die Kerne A2 - All in die negative Remanenzlage überführt. Der 12. Abfrageimpuls, vgl. Zeile 15, führt über die Rückkopplungsleitungen R diesen Kern in die negative Remanenzlage, so dass er für den nächstfolgenden ersten Abfrageimpuls wieder in seiner Ausgangslage ist.
Die Remanenzlagen von den einzelnen Abfragekernen sind nur für die Kerne A2, A4, A6, A8, A9 und All wiedergegeben. Für die Kerne A3, A5, A7 und A10 interessieren die Remanenzverhältnisse der Kerne nicht, da sich voraussetzungsgemäss an diesen Kernen, da sie dauernd geschlossenen Kontakten zugeordnet sind, also stark negativ vormagnetisiert sind, nichts ändert.
Wie aus den Zeilen 18-23 zu ersehen ist, werden beim Auftreten der entsprechenden Rückstellimpulse alle Kerne in die negative Remanenzlage übergeführt. Mit dem Wirksamwerden der Verteilerimpulse werden diese Kerne dann wieder in die positive Remanenzlage übergeführt. Dies gilt lediglich nicht innerhalb des ersten Zyklus für den Kern A9 (Zeile 22), da dieser Kern während dieser Zeit noch einem geschlossenen Kontakt zugeordnet ist.
Auf der Sammelleitung LS werden nur die Zustände und Änderungen, die durch das Überführen eines Kernes von der negativen in die positive Remanenzlage entstehen, angezeigt. Die umgekehrte Steuerung eines Kernes, vgl. A6 (Zeile 20) wirkt sich auf die Sammelleitung LS (Zeile 24) nicht aus.
Beim Empfänger muss der vom Sender ausgesandten und entsprechend empfangenen Schrittfolge eine Reihe von Anzeigeorganen zugeführt werden, die entsprechend dem Auftreten oder Ausbleiben eines Impulses anzeigen, ob der zugeordnete Kontakt geöffnet oder geschlossen ist. Da bei einem derartigen System damit zu rechnen ist, dass einzelne Schritte auf dem Übertragungsweg verfälscht werden, ist die Anzeige so ausgebildet, dass eine Änderung des Zustandes eines Kontaktes beim Empfänger immer erst dann angezeigt wird, wenn z. B. dreimal hintereinander das gleiche Empfangsergebnis (Kontakt offen oder Kontakt geschlossen) aufgenommen wurde. Speicherglieder, die einen eingespeicherten Zustand erst nach wiederholter gleichartiger Einspeicherung anzeigen, sind in anderem Zusammenhang bereits vorgeschlagen worden.
Im Grenzfall kann für diese Zwecke ein übliches binär-arbeitendes Speicherglied in Verbindung mit einem Zählglied verwendet werden.
Der in Fig. 3 dargestellte Empfänger enthält einen Verteiler mit Taktversorgung. Der Takt wird dem Verteiler V über die Klemme T zugeführt. Ebenso wie bei dem Verteiler des Senders gibt auch der Verteiler V innerhalb des Empfängers über die zwei Ausgangsleitungen in zeitlicher Folge nacheinander je einen Impuls ab.
Am Eingang E liegt die empfangene Schrittfolge, wobei je nachdem, ob zu einem bestimmten Zeitpunkt ein Stromimpuls, der einem geöffneten Schalter innerhalb des Senders entspricht, oder ein Stromimpuls, der einem geschlossenen Kontakt beim Sender entsprechen wird, entweder der Transistor T2 oder T3 geöffnet wird. Dementsprechend wird ein Stromschritt über die Leitung T oder über die Leitung Z gegeben. Der in Koinzidenz dazu gerade anliegende Verteilerimpuls magnetisiert die entsprechenden Kerne im Ausgangskreis des Verteilers um.
Die Schaltung ist so gewählt, dass die Leitung T bei Zeichenstrompolarität und die Leitung Z bei Trennstrompolarität Strom führt. Dementsprechend werden die Kerne Tn (n = 2,... 10) in den Magnetisierungszustand-Bm gebracht oder gehalten. Die von den Verteilerimpulsen beaufschlagten Abtastwicklungen der T-Kerne sind jeweils in Reihe in die Abtaststromkreise des Verteilers geschaltet.
Während bei Zeichenstrompolarität die Kerne Tn stark negativ vormagnetisiert sind, liegen die Kerne Zn im Punkt-Br. Der aus einem der Verteilerausgänge kommende Abtastimpuls kann in diesem Fall nur den entsprechenden Kern Z ummagnetisieren, der damit über seine Ausgangswicklung W32 einen Steuerimpuls an den Eingang 1 des Ausgangsspeichers abgibt und diesen in die Lage 1 (Kontakt offen) bringt.
Wird hingegen der Kern Tn bei Trennstrompolarität ummagnetisiert, so gibt dieser an den Eingang 2 des Speichers einen Steuerimpuls ab, der den Speicher in den Zustand"0" (Kontakt geschlossen) bringt. Ändert sich der Zustand eines zu überwachenden Kernes in der Zwischenzeit nicht, so erhält der dazugehörige Speicher bei jedem Abfragezyklus einen Impuls am gleichen Eingang. Eine Rückstellung für die Abtastkerne ist nicht erforderlich, da sie über die Leitung T bzw. Z bei jedem Polaritätswechsel jeweils in die richtige Lage gebracht werden.
Für die Arbeitsweise des Empfängers ist an sich der Aufbau des Ausgangsspeichers, der die Stellung des Kontaktes in der fernen Station speichern und über ein Ausgangsglied wiedergeben soll, ohne Bedeutung. In der Darstellung nach Fig. 3 ist in der Zeile 3 der Aufbau eines Speichers, wie er für die Zwecke
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der Erfindung besonders vorteilhaft verwendet werden kann, dargestellt. Dieser Speicher besteht im wesentlichen aus einem Transfluxor Tx, der über den Eingang 1 blockiert und über den Eingang 2 eingestellt wird. Im Ausgangskreis des Transfluxors, der über eine Wechselstromquelle gespeist wird, ist ein Transistor vorgesehen der je nachdem, ob der Transfluxor eingestellt ist oder nicht, ein Relais P zum Ansprechen bringt oder nicht. Dem Relais P ist der Kondensator C parallelgeschaltet.
Die Fig. 4 zeigt noch einen Impulsplan zu dem erläuterten Empfänger. In der Zeile 1 dieses Impulsplanes ist die Eingangsspannung wiedergegeben, die voraussetzungsgemäss in zwei komplementäre Impulsströme, die auf den Leitungen T und Z auftreten, aufgeteilt wird, wie Zeile 2 und 3 zeigen. In den Zeilen 4 - 13 sind die Ausgangsimpulse des Empfangsverteilers einzeln aufgezeichnet und in dem folgenden Zeilen werden dann die Zustände der verschiedenen Abtastkerne wiedergegeben. Auch in dieser Darstellung sind lediglich die Verhältnisse für die Kerne 3,4, 6 und 9 wiedergegeben, u. zw. jeweils untereinander für den in der Trennstromleitung T und in der Zeichenstromleitung Z liegenden Kern des entsprechenden Verteilerausganges.
Die Zeilen 21 - 26 sind durch die entsprechenden Bezugszeichen inFig. 3 gegeben und stellen jeweils die Stromverhältnisse auf den entsprechenden Leitungen dar.
Die Erfindung wurde an Hand eines speziellen, besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiels erläutert.
Wie schon erwähnt, ist es für die Arbeitsweise des Senders und des Empfängers völlig ohne Bedeutung, welche Art von Verteiler, Speichergliedern und Schalter Verwendung findet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Fernübertragungssystem nach dem Zeitmultiplexprinzip zur Übertragung der Stellung einer Mehrzahl von Kontakten, wobei jeder Ausgang der senderseitigen Verteilerkette mit dem den jeweils zugeordneten abzufragenden Kontakt enthaltenden Stromkreis über eine Induktivität mit Magnetkern und jeder Ausgang der empfängerseitigen Verteilerkette mit dem die jeweils zugeordnete Anzeigeschaltung enthal- tendenStromkreis ebenfalls über eine Induktivität mit Magnetkern verknüpft sind, dadurch gekenn- zeichnet, dass diese Induktivitäten alsMagnetkernspeicher mitMagnetkernen (A3-A10 bzw.
T3 und Z3 - T10 und Z10) mit rechteckiger Hystereseschleife ausgebildet sind, von denen jeder mindestens drei Wicklungen (W1- W4 bzw. W12, W21, W22, W31 und W32) aufweist, von denen die eine (Wl bzw. Wll und W21) an den Ausgang der Verteilerkette (V), die zweite (W4) senderseitig den Kontaktstromkreis und empfängerseitig (W21 und W22) dem Eingangsstromkreis und die dritte (W3) senderseitig im Ausgangsstromkreis und empfängerseitig (W31 und W32) im Stromkreis der jeweiligen Anzeigeschaltung (Sp) liegt und bei Belegung eines Speicherkernes durch Erregung der Stromkreise der beiden erstgenannten Wicklungen während eines Umlaufzyklus der Magnetkerne ummagnetisiert und damit die Ausgangswicklung belegt ist.