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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Fernmeldeanlagen zur intermittierenden Speisung der
Rufstromkreise der Teilnehmerstellen mit Gleichspannung bzw. mit Rufwechselspannung, die der Gleichspannung überlagert ist, und Aufteilung dieser Speisespannung auf eine Anzahl von Leitungen für Gruppen von
Teilnehmerstellen mittels Verteilereinrichtungen, bei der die Umschaltung von Gleichspannung auf von
Rufwechselspannung überlagerte Gleichspannung und umgekehrt in zyklischer Reihenfolge auf eine einer Gruppe von Teilnehmerstellen zugeordnete Leitung in der Weise erfolgt, dass steuerbare Halbleiterschalter vorgesehen sind, die an einer dieser Leitungen von Rufwechselspannung überlagerte Gleichspannung, an die den andern
Gruppen zugeordneten Leitungen gleichzeitig jedoch nur Gleichspannung anlegen,
und bei der die während der
Rufphase in den einzelnen Teilnehmerleitungsgruppen jeweils herrschende Stromstärke überwachende
Bauelemente vorgesehen sind.
Die Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung ist für zentrale Vermittlungsanlagen von nachrichtentechnischen Anlagen aller Art, insbesondere für Fernsprechvermittlungsanlagen geeignet. Weitere
Anwendungsmöglichkeiten der Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung sind z. B. in Vermittlungsanlagen von
Fernschreibanlagen, Anlagen zur Fernmessung, zur Fernsteuerung und Anlagen zur Datenübertragung und
Datenverarbeitung gegeben.
Fernsprechanlagen werden im allgemeinen-ausgenommen Kleinanlagen mit einer beschränkten Anzahl von Teilnehmerstellen-so ausgeführt, dass die Verbindung zwischen den beiden miteinander in Verkehr tretenden Teilnehmerstellen über eine zentrale Vermittlungsanlage erfolgt.
Diese Vermittlungsanlage muss mit einer Einrichtung für den Rufvorgang zu der angewählten
Teilnehmerstelle ausgestattet sein. Diese Einrichtung für den Rufvorgang wird für Fernsprechvermittlungsanlagen im allgemeinen so ausgeführt, dass an die zu der gerufenen Teilnehmerstelle führende Leitung für den Rufvorgang dauernd Gleichspannung gelegt und diese Gleichspannung intermittierend mit Rufwechselspannung überlagert wird.
Die Dauer der Zufuhr von Gleichspannung mit überlagerter Rufwechselspannung in der Rufphase und die Dauer der Zufuhr von Gleichspannung allein in der Rufpause wird dabei in einem ganzzahligen Verhältnis gehalten, z. B. das Verhältnis der Dauer der Rufphase zu der der Rufpause von 1 : 4 oder von 1 : 5.
Um die Spannungsquelle für die Rufwechselspannung gleichmässig zu belasten und deren Leistungsbedarf gering zu halten, werden die von den Spannungsquellen für Gleichspannung und Rufwechselspannung abgegebenen Spannungen über Verteilereinheiten geführt und die mit Rufwechselspannung überlagerte Gleichspannung in zyklischer Reihenfolge jeweils einer dieser Verteilereinheiten zugeführt, während die übrigen Verteilereinheiten mit Gleichspannung allein versorgt werden.
Es ergeben sich daher bei einem Verhältnis der Dauer der Rufphase zu der der Rufpause von 1 : 4 fünf Verteilereinheiten bzw. bei einem Verhältnis von 1 : 5 sechs Verteilereinheiten, an die in Fernsprechvermittlungsanlagen für eine grössere Zahl von Teilnehmerstellen jeweils eine Gruppe von gerufenen Teilnehmerstellen angeschaltet werden.
Die Speiseeinrichtungen für den Rufvorgang in Fernsprechvermittlungsanlagen werden in den bisher bekannten Ausführungsformen so ausgeführt, dass elektromechanische Bauteile Verwendung finden. Es sind dies z. B. Nockenscheiben, die von Motoren angetrieben werden, und die die Schaltkontakte betätigen. Es sind auch Ausführungen für die Speiseeinrichtungen bekannt, in denen elektromechanische Relais Verwendung finden, die von Schrittschaltwerken gesteuert werden. Alle diese elektromechanischen Ausführungen haben den Nachteil, dass die dauernd mechanisch bewegten Teile einer Abnützung unterliegen und daher regelmässig gewartet werden müssen.
Ein weiterer Nachteil der bisher bekannten elektromechanischen Ausführungen für die Speiseeinrichtung für den Rufvorgang in Fernsprechvermittlungsanlagen ist auch dadurch gegeben, dass diese Ausführungsformen an sich gegen Überlastung der Spannungsquellen durch Kurzschluss in den Leitungen zu den Gruppen von Teilnehmerstellen bzw. zu den einzelnen Teilnehmerstellen selbst nicht gesichert sind und daher die Leitungen zu den Gruppen von angerufenen Teilnehmerstellen gegen Kurzschluss gesichert werden müssen. Bisher bekannte Ausführungsformen verwenden für diesen Zweck Schmelzsicherungen oder Rücklötsicherungen. Diese Sicherungen unterbrechen bei einem Kurzschluss den Stromkreis und es bleibt die angeschaltete Gruppe von Teilnehmerstellen so lange ausser Betrieb, bis die Sicherung ersetzt wird, auch dann, wenn der Kurzschluss nur vorübergehend eingetreten war.
Ein Kurzschluss in einer Leitung zu einer Gruppe von angerufenen Teilnehmerstellen besteht nur so lange, als die einzelne Kurzschluss aufweisende Leitung zu einer Teilnehmerstelle an die zu einer Gruppe von angerufenen Teilnehmerstellen zusammengefassten Leitung angeschaltet ist. Da die Teilnehmerstelle, die entweder selbst oder deren Leitung einen Kurzschluss aufweist, nicht angerufen werden kann, wird der Rufvorgang von der rufenden Teilnehmerstelle nach kürzerer Zeitdauer abgebrochen werden. Es wird damit die einen Kurzschluss aufweisende Leitung von der Gruppenleitung der angerufenen Teilnehmerstellen über die Vermittlungsglieder der Fernsprechvermittlungsanlage wieder abgeschaltet werden und damit die Leitung der angerufenen Teilnehmergruppe wieder kurzschlussfrei sein.
Die Schmelz- oder Rücklötsicherung hat jedoch bereits die Leitung für die gesamte Teilnehmergruppe abgeschaltet. Der Schutz der Speiseeinrichtung für den Rufvorgang durch
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Schmelz- oder Rücklötsicherungen bedeutet daher nicht nur einen zusätzlichen Wartungsaufwand, sondern auch eine Beeinträchtigung der Betriebszuverlässigkeit.
Eine weitere Möglichkeit des Schutzes der Spannungsquellen der Speiseeinrichtung für den Rufvorgang ist in den bisher bekannten Ausführungsformen durch die Einschaltung von strombegrenzenden Widerständen, z. B.
Glühlampen oder Eisen-Wasserstoff-Widerständen gegeben. Die Zweckmässigkeit dieser Schutzmassnahmen ist jedoch fraglich, da im Betrieb erhebliche Spannungsabfälle und damit Verluste auftreten und im Kurzschlussfall der Strom auf einen relativ hohen Wert begrenzt wird.
Es sind auch Speiseeinrichtungen für den Rufvorgang in Fernsprechvermittlungsanlagen bekannt, die mit als
Schalter wirkenden Halbleiterbauteilen ausgestattet sind. Bei Ersatz der elektromechanischen Schalter durch
Halbleiterbauteile wird die Speiseeinrichtung jedoch wesentlich empfindlicher, da Halbleiterbauteile sowohl gegen überstrom als auch gegen Spannungsspitzen sehr empfindlich sind. Die bisher bekannten Schaltungsanordnungen für die Speiseeinrichtung für den Rufvorgang in Fernsprechvermittlungsanlagen verwenden entweder Halbleiter mit extremen technischen Daten, die sehr kostenaufwendig sind, als Schalter, oder es werden sehr aufwendige
Schutzeinrichtungen gegen Überstrom bei Kurzschluss in einer zu einer gerufenen Teilnehmerstelle führenden
Leitung und gegen allenfalls auftretende Spannungsspitzen erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung anzugeben, nach der in Vermittlungsanlagen von nachrichtentechnischen Anlagen eine Speiseeinrichtung für den Rufvorgang ausgeführt werden kann, in der alle
Schaltkontakte als Halbleiterbauteile ausgeführt sind und in der auch die erforderlichen Schutzeinrichtungen gegen Kurzschlüsse in den Leitungen zu den gerufenen Teilnehmerstellen bzw. in den Teilnehmerstellen selbst sowie gegen allenfalls auftretende Spannungsspitzen mit Halbleiterbauteilen ausgeführt sind, die unter allen auftretenden Betriebsbedingungen nur niedrigen Beanspruchungen ausgesetzt sind, so dass-mit einer einzigen
Ausnahme-auf Halbleiter mit extremen technischen Daten verzichtet werden kann.
Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Gleichstrom und diesem überlagernden Rufwechselstrom führenden, allen Verteilereinheiten gemeinsam zugeordneten Leitung ein steuerbarer Halbleiter angeordnet ist, dessen Steuerstrecke mit einer die überschreitung eines vorgegebenen Stromwertes überwachenden
Steuerbaugruppe verbunden ist, wobei der Halbleiterschalter bei Feststellung eines den vorgegebenen Wert überschreitenden Stromwertes durch diese Steuerbaugruppe sperrbar ist, dass die in den einzelnen
Verteilereinheiten angeordneten,
durch ebenfalls in den Verteilereinheiten enthaltene Steuerbaugruppen gesteuerten den Gruppen von Teilnehmerstellen in zyklischer Reihenfolge mit Rufwechselspannung überlagerte Gleichspannung oder nur Gleichspannung zuführenden steuerbaren Halbleiterschalter ausser durch die vorstehenden Steuerbaugruppen auch durch den in den jeweiligen Verteilereinheiten fliessenden Strom überwachende Steuerbaugruppen steuerbar sind, die ebenfalls in den Verteilereinheiten angeordnet sind, wobei bei Feststellung eines den vorgegebenen Wert überschreitenden Stromes in der jeweiligen Verteilereinheit der entsprechende Halbleiterschalter sperrbar ist, und dass der bei Feststellung einer Überlastung gesperrte Halbleiterschalter in kurzen Zeitabständen wieder einschaltbar und so lange die überlastung besteht, anschliessend wieder sperrbar ist,
und wobei der Halbleiterschalter im Fall, dass der normale Betriebszustand wieder gegeben ist, eingeschaltet bleibt.
Durch die Aufteilung der Speiseeinrichtung in eine Stromversorgungseinheit und eine Anzahl von Verteilereinheiten ergibt sich der Vorteil, dass bei einem Kurzschluss in einer oder mehreren der an die Speiseeinrichtung angeschalteten Leitungen zu den Teilnehmerstellen oder in den Teilnehmerstellen selbst nur der Teil der übrigen angeschalteten Leitungen mitbeeinflusst wird, der an dieselbe Verteilereinheit angeschaltet ist.
In der Stromversorgungseinheit ist in dem Stromkreis der mit Rufwechselstrom überlagerten Gleichspannung ein als Schalter wirkender Halbleiterbauteil eingeschaltet, der durch eine an sich bekannte, den über die Rufwechselspannungsquelle fliessenden Strom überwachende Steuerbaugruppe steuerbar ist, der bei Überschreiten eines vorgegebenen Stromwertes den Stromkreis der mit Rufwechselspannung überlagerten Gleichspannung unterbricht und eine selbsttätige Wiedereinschaltung dieses Stromkreises in periodisch wiederkehrenden Zeitabständen bewirkt.
Diese Ausführungsform der Stromversorgungseinheit für den als Schalter wirkenden Halbleiterbauteil und die zugehörige Steuerbaugruppe bringt den Vorteil, dass bei einem Kurzschluss in einer oder in mehreren der angeschalteten Leitungen zu den Teilnehmerstellen der Stromkreis der mit Rufwechselspannung überlagerten Gleichspannung während der Rufphase selbsttätig unterbrochen und bei Wegfall des Kurzschlusses-auch bei der zyklischen Weiterschaltung auf die nächste Verteilereinheit-selbsttätig wieder durchgeschaltet wird. Die übrigen Verteilereinheiten, die in der Zeit der Unterbrechung des Stromkreises der mit Rufwechselspannung überlagerten Gleichspannung an Gleichspannung allein liegen, werden durch den Kurzschluss nicht beeinflusst.
Eine Weiterbildung der Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung besteht darin, dass eine an sich bekannte Baugruppe zur direkten oder indirekten Ansteuerung des als Schalter wirkenden Halbleiterbauteiles der Stromversorgungseinheit vorgesehen ist, die nach jeder Rufphase eine kurzzeitige Unterbrechung des Stromkreises der mit Rufwechselspannung überlagerten Gleichspannung bewirkt.
Diese Ausbildung der Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung bringt den Vorteil, dass bei Verwendung
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von Thyristoren oder Triacs-bipolare Thyristoren-in den Verteilereinheiten als Schalter im Stromkreis der mit Rufwechselspannung überlagerten Gleichspannung das Löschen dieser als Schalter wirkenden
Halbleiterbauteile zum gewünschten Zeitpunkt auch dann sichergestellt ist, wenn der Grössenwert des Gleichstromes grösser als der Rufwechselstromscheitelwert ist und daher der mit Rufwechselstrom überlagerte Gleichstrom keinen Nulldurchgang aufweist und damit der über den oder die Thyristoren oder Triacs fliessende
Strom den Nullwert nicht erreicht.
Eine zweckmässige Weiterbildung der Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in den Rufstromkreisen Messwiderstände angeordnet sind, an denen in der Rufpause ein Spannungsfall auftritt, in Abhängigkeit von dessen Grössenwert bei überschreiten eines vorbestimmten Wertes die für den betreffenden Stromkreis zuständige Steuerbaugruppe das ihr zugeordnete als steuerbarer Halbleiterschalter ausgebildete Bauelement sperrt und den Stromkreis im Takt der Steuerung der betreffenden Steuerbaugruppe wieder schliesst und bei Fortbestand der unzulässig hohen Stromstärke in dem betreffenden Rufstromkreis diesen wieder unterbricht.
Die Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung wird nun an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Fig. l zeigt als Übersichtsschaltplan die bekannte Ausführungsform von Speiseeinrichtungen für den Rufstromkreis in nachrichtentechnischen Anlagen unter Verwendung von elektromechanischen Bauteilen, Fig. 2 zeigt das Prinzip der Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung. Fig. 3 zeigt dieselbe Schaltungsanordnung wie Fig. 2 unter Einbeziehung weiterer Ausführungseinzelheiten. Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Stromversorgungseinheit unter Verwendung eines Transistors als Schalter für den mit Rufwechselspannung überlagerten Gleichstromkreis in unsymmetrischer Leitungsführung. Fig. 5 zeigt dasselbe Ausführungsbeispiel für symmetrische Leitungsführung.
Fig. 6 zeigt als Ausführungsbeispiel das Prinzip für die Einschaltung einer überwachungseinrichtung in die Verteilereinheit zur Begrenzung bzw. Abschaltung des Gleichstromes in unsymmetrischer Leitungsführung, Fig. 7 zeigt dieselbe Schaltungsanordnung für symmetrische Leitungsführung. Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Verteilereinheit mit zusätzlichen Bauteilen zur Verhinderung einer überlastung der als Schalter wirkenden Halbleiterbauteile im Gleichspannungskreis für symmetrische Leitungsführung. Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die in Fig. 6 im Prinzip dargestellte Überwachungseinrichtung.
Die Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung beschränkt sich nicht nur auf den in Fig. 2 bzw. 3 dargestellten grundsätzlichen Schaltungsaufbau sowie auf die in den weiteren Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele für die Stromversorgungseinheit und die Verteilereinheit, sondern sie kann noch in unterschiedlicher Form sinngemäss abgewandelt werden.
In den bisher bekannten Ausführungsformen der Speiseeinrichtung für den Rufstromkreis unter Verwendung von elektromechanischen Bauteilen werden, wie in Fig. l dargestellt, sowohl die Speisespannungsquellen und die zugehörigen elektromechanischen Schaltelemente in einer Speiseeinheit-Sp-zusammengefasst. Die von der Speiseeinheit-Sp-abgegebenen Spannungen, Gleichspannung sowie mit Rufwechselspannung überlagerte Gleichspannung, werden über Baueinheiten-Gr l.... Gr n--, die Verteilerelemente und Sicherungen enthalten, auf eine Anzahl von Ausgangsleitungen-TG1.... TG n--, die zu Gruppen von angeschalteten Teilnehmerstellen führen, aufgeschaltet.
In Fig. 2 ist die Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung im Prinzip dargestellt. In der Stromversorgungseinheit-StrV-sind die Gleichspannungsquelle-GI-und die Rufwechselspannungs- quelle--RW--, von der nur der Ausgangstransformator--Tr--dargestellt ist, in Reihe geschaltet. Die
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Gleichspannung auf mit Rufwechselspannung überlagerte Gleichspannung und umgekehrt. Die Steuerung der als Schalter wirkenden Halbleiterbauteiles-Seh l.... Seh n--erfolgt durch an sich bekannte Steuerbaugruppen - Ste l.... Ste n--.
Diese Steuerbaugruppen-Ste l.... St n-werden von einer Baugruppeneinheit-BE--, die aus an sich bekannten Baugruppen besteht, so angesteuert, dass jeweils an nur eine Ausgangsleitung, in Fig. 2 die Leitung - TG l-, der Verteilereinheiten-Vl.... Vn-mit Rufwechselspannung überlagerte Gleichspannung und an die übrigen Ausgangsleitungen, in Fig. 2 die Leitungen-TG 2.... TG n-der Verteilereinheiten - VI.... Vn-Gleichspannung allein angelegt wird. Die Speisung mit mit Rufwechselspannung überlagerter Gleichspannung wird für jede Verteilereinheit für eine bestimmte Zeitdauer vorgenommen und die Weiterschaltung erfolgt in zyklischer Reihenfolge auf alle Verteilereinheiten-Vl.... Vn--.
Fig. 3 zeigt eine weitere Form des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispieles der Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung. In der Stromversorgungseinheit-STrV-ist in die Reihenschaltung der Gleichspannungsquelle-Gl--und der nur durch den Transformator-Tr-dargestellten Rufwechselspannungsquelle-RW--, ein als Schalter wirkender Halbleiterbauteil-SCH--eingeschaltet, der
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in Fig. 3 nur funktionell dargestellt ist, der von einer an sich bekannten Steuerbaugruppe--St-B--angesteuert wird.
Im normalen Betriebszustand schaltet der als Schalter wirkende Halbleiterbauteil--SCH--den Stromkreis der mit Rufwechselspannung überlagerten Gleichspannung durch. Der in diesem Stromkreis fliessende Strom wird-z. B. durch Auswertung des Spannungsabfalles an einem im Stromkreis liegenden Messwiderstand-in der Steuerbaugruppe-ST-B-dauernd überwacht und bei Überschreitung eines vorgegebenen Stromwertes, etwa durch Kurzschluss in einer der angeschalteten Leitungen zu den Teilnehmerstellen, unterbricht der als Schalter wirkende Halbleiterbauteil-SCH-den Stromkreis.
Nach einer Unterbrechung des Stromkreises der mit Rufwechselspannung überlagerten Gleichspannung wird
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eine Unterbrechung des Stromkreises erfolgt. Nach Wegfall des Kurschlusses bleibt jedoch die vorgenommene Wiedereinschaltung bestehen und der normale Betriebszustand ist wieder gegeben. Als Zeitimpulse für die Wiedereinschaltung über die Steuerbaugruppe-ST-B-können z. B. die Nulldurchgänge der Rufwechselspannung oder Impulse vom Taktgeber--Ta--der Baugruppeneinheit--BE-dienen.
Die Verteilereinheiten--VI.... Vn--werden von der Stromversorgungseinheit--STrV--über die Leitungen--AC, DC, 0--mit Gleichspannung bzw. mit von Rufwechselspannung überlagerter Gleichspannung versorgt. Zur Umschaltung der Ausgangsleitungen--TG l.... TG n--mit den Leitungsadern--al,
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umgekehrt, dienen die als Schalter wirkenden Halbleiterbauteile-Sl', Sl".... Sn', Sn"--, die in Fig. 3 nur funktionell dargestellt sind. Diese als Schalter wirkenden Halbleiterbauteile--Sl', Sl".... Sn', Sn"--sind mit den zugehörigen Baugruppen --SE 1....
SE n und UE l.... ÜB n-zum Schutz gegen Überlastung zu Einheiten-Sch l.... Sch n-zusammengefasst. Halbleiterbauteile, die als Schalter wirken, sind nur in Form von EIN/AUS-Schaltern bekannt, ein Umschalter muss daher mit Hilfe von zwei gegensinnig wirkenden EIN/AUS-Schaltern gebildet werden.
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Halbleiterbauteilen, beschaltet, die bewirkt, dass bei einem Kurzschluss kein zu grosser Strom oder keine zu grosse
Spannung im Gleichstromkreis entstehen kann und daher eine Gefährdung von Bauteilen der
Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung, insbesondere der als Schalter wirkenden Halbleiterbauteile - S l'.... Sn'-des Gleichspannungskreises der Verteilereinheiten vermieden wird.
Eine weitere Möglichkeit des Schutzes des Gleichspannungskreises der Verteilereinheiten-Vl.... Vn-- ist durch die zusätzliche Einschaltung einer an sich bekannten Baugruppe--ÜB l.... ÜB n--zur Begrenzung bzw. Abschaltung des Gleichstromes bei einem Kurzschluss während der Rufpause in einer der Ausgangsleitungen --TG l.... TG n--gegeben. In dieser zusätzlichen Einheit wird dauernd, z. B. durch Auswertung des
Spannungsfalles an einem im Stromkreis liegenden Messwiderstand, der im Gleichspannungskreis der jeweiligen Verteilereinheit--VI....
Vn--fliessende Gleichstrom überwacht und entweder eine Strombegrenzung oder, bei Überschreitung eines vorgegebenen Stromwertes, eine Unterbrechung des Gleichspannungskreises mit Hilfe des im Gleichspannungskreis liegenden, als Schalter wirkenden Halbleiterbauteiles--Sl'.... Sn'- vorgenommen.
Nach einer Unterbrechung des Gleichspannungskreises durch Ansteuerung des Halbleiterbauteiles - S l'.... Sn'-von der zusätzlichen Baugruppe--ÜB l.... ÜB n--wird von dieser aus in kurzen
Zeitabständen der als Schalter wirkende Halbleiterbauteil--Sl'.... Sn'--so angesteuert, dass eine Wiedereinschaltung des Gleichspannungskreises erfolgt, wobei, soferne der Kurzschluss noch besteht, sofort wieder der Gleichspannungskreis unterbrochen wird. Nach Wegfall des Kurzschlusses bleibt jedoch die Wiedereinschaltung bestehen, so dass der normale Betriebszustand wieder gegeben ist. Die Zeitimpulse für die Wiedereinschaltung können z.
B. von einem in der zusätzlichen Baugruppe-UE l.... ÜB n-eingebauten Impulsgeber oder von einem beliebigen Bauteil der gesamten Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung, der regelmässige Impulse abgibt, abgenommen werden.
In den einzelnen Verteilereinheiten--VI.... Vn--werden die als Schalter wirkenden Halbleiterbauteile --Sl', Sl".... Sn', Sn"--von an sich bekannten Steuerbaugruppen--Ste l.... Ste n--so gesteuert, dass jeweils eine Verteilereinheit, in Fig. 3 :-V1--, Gleichspannung die mit Rufwechselspannung überlagert ist, für eine bestimmte Zeitspanne an ihre Ausgangsleitung, in Fig. 3---TG 1--, abgibt, während alle übrigen Verteilereinheiten, in Fig. 3 :-V2.... VN--, an ihre Ausgangsleitungen, in Fig. 3 :-TG 2.... TG n--, Gleichspannung abgeben. Nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne erfolgt eine Weiterschaltung der mit Rufwechselspannung überlagerten Gleichspannung.
Diese Umschaltung erfolgt in zyklischer Reihenfolge für die Verteilereinheiten--VI.... Vn--. Nach Erreichen der letzten Verteilereinheit--Vn--beginnt der Ablauf
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von neuem bei der ersten Verteilereinheit--VI--. Die hiezu notwendigen Steuerimpulse erhalten die Steuerbaugruppen--Ste l.... Ste n--von einer eigenen Baugruppeneinheit--BE--.
Diese Baugruppeneinheit--BE--besteht aus an sich bekannten Baugruppen, u. zw. in dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Taktgeber--Ta--, einem Ringzähler--Rz--und einem Gatter --Ga--, das die entsprechenden Steuersignale an die Steuerbaugruppen--Ste l.... Ste n--der Verteilereinheiten--VI.... Vn--abgibt.
Der Taktgeber--Ta--gibt Impulse entsprechend dem gewünschten Ruftakt ab. Der Taktgeber--Ta-kann leicht so ausgeführt werden, dass verschiedene Impulse entsprechend dem einzelnen Bedarf entnommen werden können bzw., dass diese durch eine entsprechende Umschaltung erhalten werden. Für die
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Im Ringzähler--Rz--werden die Impulse des Taktgebers--Ta--fortlaufend entsprechend der Anzahl der Verteilereinheiten--VI.... Vn--gezählt und nach Erreichen der Anzahl wird die Zählung wieder mit eins begonnen. Der Ringzähler--Rz--kann leicht so ausgestaltet werden, dass dieser für eine grössere Anzahl von Verteilereinheiten geeignet ist und je nach Bedarf der gezählten Einheiten entsprechend zurückgesetzt wird.
Im allgemeinen wird der Wert der Gleichspannung und der Rufwechselspannung in
Fernsprechvermittlungsanlagen so gewählt, dass der Wert der Spitzenspannung der Rufwechselspannung grösser als der Wert der Gleichspannung ist. Da die im Verbraucherkreis liegenden Widerstände für Gleichstrom andere
Werte haben können als für Wechselstrom, kann auch der Fall eintreten, dass der Scheitelwert des
Rufwechselstromes kleiner als der Gleichstrom ist.
Bei Verwendung von bipolaren Thyristoren-Triacs-als Schalter im Stromkreis der mit
Rufwechselspannung überlagerten Gleichspannung kann das dazu führen, dass ein oder mehrere gezündete Triacs nicht mehr zum gewünschten Zeitpunkt löschen, da kein Nulldurchgang des Stromes mehr erreicht wird. Um unter diesen Bedingungen das Löschen von Triacs sicherzustellen, wird die Schaltungsanordnung gemäss der
Erfindung so ausgestaltet, dass nach jeder Rufphase der Stromkreis der mit Rufwechselspannung überlagerten
Gleichspannung kurzzeitig unterbrochen wird.
In Fig. 3 ist dies als Ausführungsbeispiel in der Art dargestellt, dass eine zusätzliche Baugruppe--U-- vom Taktgeber--Ta--angesteuert wird, und nach jedem Impuls des Taktgebers--Ta--ein Steuerimpuls von der zusätzlichen Baugruppe--U--an die Steuerbaugruppe--ST-B--der Stromversorgungseinheit --StrV- gegeben wird, und über diese Steuerbaugruppe--ST-B--eine kurzzeitige Unterbrechung des
Stromkreises der mit Rufwechselspannung überlagerten Gleichspannung über den als Schalter wirkenden Halbleiterbauteil--SCH--erfolgt.
Ein Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung der Stromversorgungseinheit--STrV--in Fig. 3 mit als
Schalter wirkenden Halbleiterbauteilen ist in Fig. 4 dargestellt. Die positive Klemme der Gleichspannungsquelle --Gl-- ist geerdet. Es wurde vorgeschlagen, als Schalter in die Verbindung von der Gleichspannungsquelle --Gl-- zur Rufwechselspannungsquelle--RW--, von der nur der Transformator--Tr l--dargestellt ist, einen Transistor--Tra l--einzuschalten, der in Stromrichtung des Gleichstromes leitend geschaltet werden kann. Da in Fernsprechvermittlungsanlagen im allgemeinen der Scheitelwert des Rufwechselstromes grösser als der Gleichstrom ist, muss der Stromkreis auch in der Gegenrichtung leitend sein.
Dies wird durch die Anordnung der Diode--D1--, die in Gegenrichtung zum Gleichstrom stromdurchlässig ist, erreicht.
Der Schalttransistor--Tra l--wird über seine Basis von der an sich bekannten Steuerbaugruppe --ST-B'-- so angesteuert, dass der Stromkreis der mit Rufwechselspannung überlagerten Gleichspannung im normalen Betriebsfall durchgeschaltet ist. In der Steuerbaugruppe--ST-B'--wird der Spannungsfall an einem zusätzlich im Stromkreis der mit Rufwechselspannung überlagerten Gleichspannung eingeschalteten Messwiderstand--R l--dauernd überwacht bzw. so ausgewertet, dass der Schalttransistor --Tra 1-- bei Überschreitung eines vorgegebenen Wertes, etwa durch Kurzschluss in einer der angeschalteten Leitungen zu den Teilnehmerstellen, über seine Basis so angesteuert wird, dass eine Unterbrechung des Stromkreises der mit Rutwechselspannung überlagerten Gleichspannung erfolgt.
Die Steuerbaugruppe--ST-B'--ist so ausgeführt, dass auch die weiteren erforderlichen Funktionen periodisches Wiedereinschalten des Schalttransistors --Tra l--nach dessen Abschaltung, periodische kurzzeitige Unterbrechung der mit Rufwechselspannung überlagerten Gleichspannung durch die Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung, wie bereits für Fig. 3 beschrieben, erfüllt werden bzw., dass die Steuerbaugruppe--ST-B'--diesen Funktionen entsprechend mit Impulsen angesteuert werden kann.
Bei einem Kurzschluss im Stromkreis der mit Rufwechselspannung überlagerten Gleichspannung unterbricht der Schalttransistor--Tra l--den Stromkreis in Stromrichtung des Gleichstromes, die gegensinnige Stromrichtung bleibt jedoch weiter über die Diode--Dl--stromdurchlässig. Für dieses Ausführungsbeispiel der Stromversorgungseinheit--StrV--nach Fig. 4 ist es daher notwendig, dass die Rufwechselspannungsquelle kurzschlusssicher ausgeführt ist. Diese Bedingung ist bei Ausführung der Rufwechselspannungsquelle mit elektronischen Bauteilen zumeist schon durch den Aufbau selbst gegeben bzw. kann diese Bedingung leicht erfüllt werden.
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Die Ausgangsspannungen werden von der Stromversorgungseinheit--StrV--über die Leitungsadern DC-Ofür die Gleichspannung und über die LeitungsadernAC-Ofür die mit Rufwechselspannung überlagerte Gleichspannung bei unsymmetrischer Leitungsführung abgegeben.
In Fig. 5 ist dasselbe Ausführungsbeispiel für eine Stromversorgungseinheit,--StrV--entsprechend Fig. 3, wie in Fig. 4, jedoch für symmetrische Leitungsführung dargestellt. Die Rufwechselspannungsquelle-RW--
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2',- Tra 2, Tra 3-mit den parallelgeschalteten Dioden-D2, D3-mit je einer Halbwicklung - Tr 2', Tr 2"--des Ausgangstransformators der Rufwechselspannungsquelle-RW-verbunden, wobei in den Stromkreis noch der Messwiderstand 2-eingeschaltet ist, dessen Spannungsfall in der Steuerbaugruppe--ST-B"--überwacht wird, von der aus die Steuerung der Transistoren--Tra 2, Tra 3-erfolgt.
Die Funktionsweise dieses Ausführungsbeispieles nach Fig. 5 für die Stromversorgungseinheit-StrV-- entspricht derjenigen, die bereits für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 beschrieben worden ist. Die Ausgangsspannungen werden von der Stromversorgungseinheit--StrV--über die Leitungsadern--DC-0-- für die Gleichspannung und über die Leitungsadern--AC'-AC"--für die mit Rufwechselspannung überlagerte Gleichspannung bei symmetrischer Leitungsführung abgegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung der Verteilereinheiten --Vl.... Vn-- in Fig. 3 mit als Schalter wirkenden Halbleiterbauteilen ist in Fig. 6 dargestellt. In den Gleichspannungskreis ist ein Schalttransistor--Tra 4--eingeschaltet und der Stromkreis der mit Rufwechselspannung überlagerten Gleichspannung wird über einen Triac--Tri l--geschaltet. Die Ansteuerung der als Schalter wirkenden Halbleiterbauteile erfolgt über die an sich bekannte Steuerbaugruppe--Sie'--, die auf die Basis des Schalttransistors--Tra 4--und auf die Steuerelektrode des Triacs--Tri l--einwirkt. Der zeitliche Ablauf der Steuervorgänge wird durch, z. B. von der Baugruppeneinheit--BE--, gelieferte Signale an die Steuerbaugruppe--Ste'--bestimmt.
Die Wirkungsweise der im Ausführungsbeispiel dargestellten Schaltungsanordnung besteht darin, dass
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Halbleiterbauteile den zugehörigen Stromkreis durchschaltet, während der andere Halbleiterbauteil den zugehörigen Stromkreis sperrt. Damit wird erreicht, dass an die Leitungsadern--a', b'--der Ausgangsleitung --TG'-- entweder Gleichspannung oder mit Rufwechselspannung überlagerte Gleichspannung angelegt wird.
Für den Fall der Speisung der Ausgangsleitung--TG'--mit Gleichspannung erhält der Schalttransistor --Tra 4--an seiner Basis ein Signal von der Steuerbaugruppe--Ste'--, wodurch er leitend wird, während über die Steuerelektrode des Triacs--Tri l--kein Strom fliesst und damit der Triac den Stromfluss sperrt.
Beim Übergang der Speisung der Ausgangsleitung--TG'--auf mit Rufwechselspannung überlagerte
Gleichspannung nimmt die Steuerbaugruppe--Ste'--Signal von der Basis des Transistors--Tra 4--weg und legt dafür ein Signal an die Steuerelektrode des Triacs--Tri l--. Damit sperrt der Schalttransistor--Tra 4-den Stromkreis für die Gleichspannung und der Triac--Tri l--wird leitend, so dass der Stromkreis für die mit Rufwechselspannung überlagerte Gleichspannung auf die Ausgangsleitung--TG'--durchgeschaltet ist.
Der umgekehrte Schaltvorgang, die Umschaltung der Ausgangsleitung--TG'--auf Gleichspannung, erfolgt so, dass von der Steuerbaugruppe--Ste'-aus das Signal für die Steuerelektrode des Triacs--Tri l-- unterbrochen und das Signal für die Basis des Schalttransistors--Tra 4--gegeben wird. Damit wird der Stromkreis für die Gleichspannung über den Schalttransistor--Tra 4--wieder durchgeschaltet. Der Stromkreis der mit Rufwechselspannung überlagerten Gleichspannung bleibt zunächst noch leitend, erst beim nächsten Nulldurchgang des Stromes der mit Rufwechselspannung überlagerten Gleichspannung wird der Triac gelöscht, so dass dieser Stromkreis unterbrochen ist.
In Fig. 6 ist eine an sich bekannte Baugruppe--UE'--im Prinzip dargestellt. In dieser Baugruppe wird der im Gleichspannungskreis fliessende Strom dauernd überwacht und bei einem Kurzschluss in der Ausgangsleitung--TG'--während der Rufpause wird der Schalttransistor--Tra 4--über die Steuerleitung --st'-- an der Basis so beeinflusst, dass der Gleichstrom begrenzt oder ganz abgeschaltet wird. Über die Steuerleitung--st"--wird die Baugruppe--UE'--periodisch so angesteuert, dass eine allenfalls erfolgte Unterbrechung des Gleichspannungskreises wieder rückgängig gemacht wird. Es wird damit periodisch überprüft, ob der Kurzschluss noch besteht.
Im Fall eines Dauerkurzschlusses erfolgt sofort wieder eine Unterbrechung, im Fall, dass der Kurzschluss nicht mehr besteht, bleibt der Gleichspannungskreis durchgeschaltet.
In Fig. 7 ist dasselbe Ausführungsbeispiel für die Schaltungsanordnung der Verteilereinheiten - -Vl.... Vn-- nach Fig. 3 wie in Fig. 6, jedoch für symmetrische Leitungsführung dargestellt. Die mit Rufwechselspannung überlagerte Gleichspannung wird über die Leitungsadern--AC'-AC"--und Gleichspannung über die Leitungsadern--DC-0--zugeführt. In den Leitungen für die mit Rufwechselspannung überlagerte Gleichspannung liegen die beiden Triacs--Tri 2, Tri 3--als Schalter, und in den Leitungen für die Gleichspannung sind die Schalttransistoren--Tra 5, Tra 6--eingeschaltet.
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Die Steuerung dieser als Schalter wirkenden Halbleiterbauteile erfolgt über die an sich bekannte Steuerbaugruppe--Ste"--und für die Strombegrenzung bzw. Abschaltung ist die an sich bekannte Baugruppe --UE"-- vorgesehen, in der der im Gleichspannungskreis fliessende Strom dauernd überwacht wird.
Die Funktion dieses Ausführungsbeispieles nach Fig. 7 für die Verteilereinheiten entspricht derjenigen, die bereits für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 beschrieben wurde. An die Adern--a", b"--der Ausgangsleitung--TG"--wird, je nachdem, welche Steuerströme die Steuerbaugruppe--Ste"--an die als Schalter wirkenden Halbleiterbauteile gibt, entweder Gleichspannung oder mit Rufwechselspannung überlagerte Gleichspannung abgegeben bei symmetrischer Leitungsführung.
Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Verteilereinheit, bei der die Anordnung der Bauteile und Baugruppen mit Ausnahme der Baugruppe--UE"--aus Fig. 7 übernommen ist ; die Schaltung der Transistoren - Tra 5, Tra 6-mit zusätzlichen Bauteilen als Schutz gegen überlastung beim Umschaltvorgang von der Rufphase auf die Rufpause und umgekehrt bzw. bei einem Kurzschluss in der angeschalteten Ausgangsleitung - -TG"-- ist in Fig. 8 gezeigt.
Die Transistoren-Tra 5, Tra 6-sind mit einer Strombegrenzung ausgestattet ; die Dioden-D6', D6" und D7', D7"-- bewirken im Zusammenspiel mit den Widerstände--R 3, R4-, dass der Strom über die Transistoren--Tra 5, Tra 6--einen bestimmten Wert nicht übersteigen kann. Durch entsprechende Wahl des Widerstandswertes der Widerstände --R 3, R 4-- kann die Strombegrenzung so eingestellt werden, dass sie knapp oberhalb des grössten Betriebsstromes einsetzt.
Zum Schutz der Transistoren--Tra 5, Tra 6--gegen kurzzeitig auftretende Spannungsspitzen sind weitere Halbleiterbauteile vorgesehen ; die Dioden -D4, D 5-- verhindern das Auftreten einer verkehrt gepolten Spannung an den Transistoren-Tra 5, Tra 6-und die Zenerdioden-ZD l, ZD 2-halten unzulässig hohe Emitter-Kollektor-Spannungen von den Transistoren--Tra 5, Tra 6--fern.
In Fig. 9 ist die in Fig. 6 nur im Prinzip dargestellte Baugruppe-UE'--zur Überwachung des im Gleichspannungskreis fliessenden Stromes als Ausführungsbeispiel dargestellt. Es sind die Bauteile der Schaltungsanordnung nach Fig. 6 übernommen. Die Ansteuerung der Basis des Schalttransistors-Tra 4-für die Rufphase bzw. für die Rufpause erfolgt im Normalbetrieb von der Steuerbaugruppe-Ste'--über den Widerstand--R 5--.
Im Gleichspannungskreis ist zur Verhinderung einer inversen Spannung am Schalttransistor--Tra4--
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Maximalwert begrenzt, daher kann der über den Transistor --Tra 4-- und den Widerstand--R6--, also im Gleichspannungskreis, fliessende Strom einen Maximalwert nicht überschreiten. Wenn durch einen Kurzschluss in der Ausgangsleitung--TG'--der Strom im Gleichspannungskreis ansteigt, dann tritt eine Strombegrenzung über den Transistor --Tra 4-- ein und es erhöht sich damit an diesem die Spannung. Damit steigt die
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des Transistors--Tra 4--und somit eine Unterbrechung des Gleichspannungskreises ein.
Die Basis des Transistors--Tra 7--wird über die Baugruppe--Sch'--periodisch kurzgeschlossen und damit eine allenfalls erfolgte Unterbrechung des Gleichspannungskreises wieder rückgängig gemacht. Dies erfolgt in an sich bekannter Weise dadurch, dass die Baugruppe--Sch'--über die Steuerleitung--st"--von der Steuerbaugruppe--Ste'--in bestimmten Zeitintervallen so angesteuert wird, dass der Transistor-Tra 8-- kurzzeitig leitend wird und damit die Basis des Transistors --Tra 7-- kurzschliesst. Ist der Kurzschluss in der Ausgangsleitung--TG'--noch weiter vorhanden, so wird der Gleichspannungskreis durch die geschilderte Abschaltautomatik, den Transistor--Tra 7--, sofort wieder unterbrochen.
Besteht jedoch der Kurzschluss nicht mehr, dann bleibt der Gleichspannungskreis durchgeschaltet. Es wird daher periodisch überprüft, ob der Kurzschluss in der angeschalteten Ausgangsleitung--TG'--noch besteht oder nicht, und nach Wegfall des Kurzschlusses wird der Gleichspannungskreis selbsttätig wieder durchgeschaltet.
Die Baugruppe--Sch'--kann auch so ausgeführt werden, dass der Kurzschluss für den Transistor - -Tra 7- und damit die neuerliche Durchschaltung des Gleichspannungskreises manuell vorgenommen werden kann.
Die Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung bringt gegen die bisher bekannten Ausführungen von Speiseeinrichtungen für den Rufvorgang in nachrichtentechnischen Anlagen den Vorteil, dass die Verwendung von elektromechanischen Bauteilen vermieden wird. Sowohl für die Schalter, als auch für die aus wirtschaftlichen Gründen notwendigen Schutzeinrichtungen gegen Kurzschluss in den Leitungen zu den Teilnehmerstellen bzw. in den Teilnehmerstellen selbst werden Halbleiterbauteile verwendet.
Im Kurzschlussfall tritt eine Begrenzung oder Unterbrechung des Kurzschlussstromes ein und es wird auch verhindert, dass an Halbleiterbauteile Spannungen gelangen, die diese gefährden könnten, wobei mit einer einzigen Ausnahme Halbleiterbauteile Verwendung finden, die nur geringen technischen Anforderungen genügen müssen und daher die Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung kostengünstig aufgebaut werden kann.
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Die Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung ist gegen Kurzschlüsse von aussen kurzschlussfest ausgeführt.
Die Schutzeinrichtungen sind so ausgebildet, dass bei einem Kurzschluss nur ein Teil der zu den Teilnehmerstellen führenden Leitungen abgeschaltet wird. Weiters ist die Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung so ausgestaltet, dass im Kurzschlussfall der Verbindungsweg zu einer Gruppe von Teilnehmerstellen nur so lange unterbrochen bleibt als der Kurzschluss besteht, und dass der Verbindungsweg nach Wegfall des Kurzschlusses zu allen gerufenen Teilnehmerstellen selbsttätig wieder freigegeben wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung für Fernmeldeanlagen zur intermittierenden Speisung der Rufstromkreise der Teilnehmerstellen mit Gleichspannung bzw. mit Rufwechselspannung, die der Gleichspannung überlagert ist, und Aufteilung dieser Speisespannung auf eine Anzahl von Leitungen für Gruppen von Teilnehmerstellen mittels Verteilereinrichtungen, bei der die Umschaltung von Gleichspannung auf von Rufwechselspannung überlagerte Gleichspannung und umgekehrt in zyklischer Reihenfolge auf eine einer Gruppe von Teilnehmerstellen zugeordnete Leitung in der Weise erfolgt, dass steuerbare Halbleiterschalter vorgesehen sind, die an eine dieser Leitungen von Rufwechselspannung überlagerte Gleichspannung, an die den andern Gruppen zugeordneten Leitungen gleichzeitig jedoch nur Gleichspannung anlegen,
und bei der die während der Rufphase in den einzelnen Teilnehmerleitungsgruppen jeweils herrschende Stromstärke überwachende Bauelemente vorgesehen
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führenden, allen Verteilereinheiten gemeinsam zugeordneten Leitung ein steuerbarer Halbleiter (Sch) angeordnet ist, dessen Steuerstrecke mit einer die Überschreitung eines vorgegebenen Stromwertes überwachenden Steuerbaugruppe (ST-B) verbunden ist, wobei der Halbleiterschalter (Sch) bei Feststellung eines den vorgegebenen Wert überschreitenden Stromwertes durch diese Steuerbaugruppe (St-B) sperrbar ist, dass die in den einzelnen Verteilereinheiten (VI, V2.... Vn) angeordneten, durch ebenfalls in den Verteilereinheiten enthaltene Steuerbaugruppen (Ste 1, Ste 2....
Ste n) gesteuerten den Gruppen von Teilnehmerstellen in zyklischer Reihenfolge mit Rufwechselspannung überlagerte Gleichspannung oder nur Gleichspannung zuführenden stueuerbaren Halbleiterschalter (Sl', Sl" bzw. S2', S2".... bzw. Sn', Sn") ausser durch die vorstehenden
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fliessenden Strom überwachende Steuerbaugruppen (SE 1, SE 2.... SE n) steuerbar sind, die ebenfalls in den Verteilereinheiten angeordnet sind, wobei bei Feststellung eines den vorgegebenen Wert überschreitenden Stromes in der jeweiligen Verteilereinheit (vol, V2.... Vn) der entsprechende Halbleiterschalter (Sl', Sl"bzw. S2', S2" bzw. Sn', Sn") sperrbar ist, und dass der bei Feststellung einer Überlastung gesperrte Halbleiterschalter (z.
B. Sl', Sl") in kurzen Zeitabständen wieder einschaltbar und, solange die Überlastung besteht, anschliessend wieder sperrbar ist, und wobei der Halbleiterschalter im Fall, dass der normale Betriebszustand wieder gegeben ist, eingeschaltet bleibt.
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