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Schaltungsanordnung zum Prüfen von Leitungen in Fernmelde-, insbesondere
Fernsprechanlagen Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für Fernmeldeanlagen,
in welchen an Prüfleitungen deren Freizustand durch ein erstes Spannungspotential
und deren Sperrzustand durch ein zweites Spannungspotential angezeigt wird und in
welchen der jeweilige Belegungszustand der Prüfleitung durch das entsprechende Spannungspotential
messende Spannungsprüfschaltmittel festgestellt und durch von diesen gesteuerte,
nachfolgende schaltende Hilfsschaltmittel gespeichert wird und in welchen eine geprüfte
freie Prüfleitung durch die Hilfsschaltmittel gesperrt wird.
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In Fernmeldeanlagen dieser Art besteht unter anderem die Aufgabe,
mit Sicherheit das Doppelprüfen zu verhindern. Hierunter versteht man, daß zwei
gleichzeitig eine freie Prüfleitung prüfende Schaltglieder diese belegen und mit
dem entsprechenden nachfolgenden Schaltglied zusammengeschaltet werden können.
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In bekannten Schaltungsanordnungen sind in die Prüfadern zu prüfender
Schaltglieder Belegungswiderstände geschaltet, über welche ein bestimmtes, den Freizustand
kennzeichnendes erstes Spannungspotential an die Prüfader angelegt ist. Prüfrelais,
welche mit einer freien Prüfleitung verbunden werden, registrieren zunächst deren
Freizustand, indem sie über eine relativ hochohmige Wicklung ansprechen. Diese wird
dann beim Ansprechen des Relais über eigenen Kontakt zum Teil kurzgeschlossen. Durch
derartige Widerstandsherabsetzung im Prüfstromkreis sollen andere, dieselbe Prüfleitung
prüfende Prüfrelais gehindert werden, auch anzusprechen; d. h., die Prüfleitung
wird durch diese Verschiebung des Spannungspotentials gesperrt. Diese weit verbreiteten
Prüfschaltungen haben den Nachteil, daß z. B. zufällig gleichzeitig prüfende Prüfrelais
gleichzeitig über die noch ungesperrte Prüfleitung erregt werden und ansprechen.
Für das Doppelprüfen besteht dabei eine Gefahrenzeit, deren Dauer im wesentlichen
durch die elektromagnetische und die mechanische Trägheit , der Relais bestimmt
ist.
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Außerdem sind Prüfschaltungen mit Prüf- und Nachprüfrelais bekannt.
Unter diesen Nachprüfrelais sind sowohl elektromagnetische Relais herkömmlicher
Art als auch elektronisch arbeitende Schaltungen als auch diese kombiniert mit elektromagnetischen
Relais zu verstehen. In diesen Prüfschaltungen können Nachprüfrelais infolge Fehlstrom
nicht ansprechen, wenn. gleichzeitig zwei Nachprüfrelais mit ein und derselben zu
prüfenden Leitung verbunden sind, weil in einem solchen Doppelprüffall eine Stromverzweigung
an den beiden parallelen Prüfkreisen auftritt, in welchen also in diesem Fall ein
kleinerer Strom fließt, als wenn eine Prüfschaltung einzeln. mit einer zu prüfenden
Leitung verbunden ist. Die sich hieraus ergebenden Strombedingungen für die Nachprüfrelais
können aber nur dann erfüllt werden, wenn die Widerstandswerte der Belegungsschaltmittel
in engen Grenzen liegen. Diese Voraussetzungen sind in der Regel, dann nicht
gegeben, wenn zu belegende Einrichtungen mit unterschiedlichen Widerständen in ihren
Belegungsadern mit denselben Prüfrelais verbunden werden können. Zur Verbesserung
dieser Strombedingungen wurden Prüfschaltungen entwickelt, welche jedoch für jeden
Prüfvorgang die Durchschaltung zweier Stromkreise erforderlich machen und deshalb
nur beschränkt anwendbar sind.
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In weiteren bekannten derartigen Schaltungsanordnungen sind Vorprüfrelais
vorgesehen. Vorprüfrelais verschiedener, möglicherweise gleiche Prüfleitungen prüfender
Schaltglieder sind durch eine Kette relaiseigener Kontakte so voneinander abhängig,
daß von mehreren immer nur ein einziges ansprechen kann. Solche, durch eine Vielzahl
von Schaltgliedern verlaufenden Kontaktketten können nur unter bestimmten Voraussetzungen
gebildet werden, z. B. nicht dann, wenn neue mit bereits bestehenden Einrichtungen
zusammenarbeiten sollen und in letzteren die genannten Kontaktketten nicht vorhanden
sind.
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Es wurde ferner eine Prüfschaltung vorgeschlagen, in welcher zwecks
Prüfung des Belegungszustandes einer Prüfleitung deren Widerstand durch einen entsprechenden
Widerstand zu einem Spannungsteiler ergänzt wird und in welcher an dem so entstehenden
Spannungsteilermittelpunkt das sich einstellende Teilspannungspotential durch eine
hochohmige Spannungsprüfschaltung gemessen wird, wodurch der Belegungszustand der
zu prüfenden Leitung festgestellt werden kann. Bei Prüfung einer freien Leitung
sprechen
Hilfsrelais an, welche durch die Spannungsprüfschaltung gesteuert werden und durch
welche Sperrpotential an die Prüfleitung angeschaltet wird.
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Diese Prüfschaltung erfüllt unter der Voraussetzung, daß die Widerstandswerte
der Belegungsschaltmittel in den Prüfleitungen sehr unterschiedlich sind, nicht
die Forderung, daß nur bei Anschaltung einer einzigen Prüfschaltung an ein unbelegtes
Belegungsrelais diese dessen Freizustand feststellen kann, dagegen nicht bei gleichzeitiger
Anschaltung einer zweiten Prüfschaltung an dieselbe Prüfleitung.
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Ferner können Prüfschaltungen, über welche gleiche Leitungen erreicht
werden, zur Verhinderung des Doppelprüfens durch eine Sperrschaltung so miteinander
verbunden werden, daß durch eine prüfende Prüfschaltung alle anderen gesperrt sind.
Diese allgemeine gegenseitige Sperrung ist jedoch für Prüfschaltungen in mehrfach
vorhandenen und gleichzeitig arbeitenden zentralen Schaltgliedern nicht tragbar,
da durch das »one-at-a-time«-Prinzip die Prüfvorgänge in unzulässig hohem Maße verzögert
werden würden. Ferner erstreckt sich diese Art gegenseitiger Sperrung ohnehin nicht
auf Schaltglieder, welche unabhängig von solchen Prüfschaltungen auf die gleichen
Prüfleitungen aufprüfen können.
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Unter dieser Voraussetzung, daß die zuvor beschriebene gegenseitige
Sperrung nicht angewendet wird, wird an freien Prüfleitungen, welche durch derartige
Prüfschaltungen geprüft werden können, Sperrpotential - zuvor als zweites Spannungspotential
bezeichnet - erst nach Ansprechen der genannten Hilfsrelais wirksam, während deren
Ansprechzeit also Doppelprüfgefahr besteht.
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Die Aufgabe der Erfindung, unter den genannten Voraussetzungen die
Gefahrenzeit für das Doppelprüfen wesentlich herabzusetzen, wird erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß durch über einen ersten Vorwiderstand an die Prüfleitung anschaltbare,
hochohmig und trägheitsarm messende Spannungsprüfschaltmittel Hilfsschaltmittel
steuerbar sind, durch welche an die mit dem ersten Vorwiderstand verbundenen Spannungsprüfschaltmittel
ein drittes Spannungspotential anschaltbar ist, durch dessen Anschaltung zwischen
den Spannungsprüfschaltmitteln und dem ersten Vorwiderstand auf der Prüfleitung
das zweite Spannungspotential einstellbar ist, und daß die durch ihr Wirksamwerden
Hilfsschaltmittel steuernden Spannungsprüfschaltmittel durch das erste Spannungspotential
wirksam werdend, durch das zweite Spannungspotential unwirksam werdend, durch das
dritte Spannungspotential wirksam bleibend und nicht wirksam werdend schaltbar sind.
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Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß durch das von den Hilfsschaltmitteln
angeschaltete, die Sperrung der Prüfleitung bewirkende dritte Potential die Spannungsprüfschaltmittel
zwar in dem Freizustand einer geprüften Prüfleitung entsprechenden Schaltzustand
erhalten, aber nicht in ihn versetzt werden können. Hilfsschaltmittel, z. B. Relais,
die infolge Trägheit ihre Kontakte noch schließen, trotzdem unmittelbar zuvor von
anderer Seite Sperrspannungspotential - zuvor als zweites Spannungspotential bezeichnet
- auf die Prüfleitung geschaltet wird, können infolgedessen keinen Haltekreis bilden
und müssen wieder abfallen.
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In den F i g. 1 und 2 sind nur in den wesentlich zum Verständnis der
Erfindung beitragenden Bestandteilen derselben Ausführungsbeispiele von ihr dargestellt,
auf welche dieselbe keineswegs beschränkt ist.
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In F i g. 1 wird durch eine prinzipielle Darstellung die grundsätzliche
Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erläutert.
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Durch Verbindungsschaltmittel, z. B. Wähler W, Relaiskoppler od. dgl.,
wird eine Prüfschalteinrichtung PS, welche im wesentlichen aus einem ersten
Vorwiderstand V 1, einer Spannungsprüfschaltung E und Hilfsschaltmitteln
H, h und im weiteren aus einem zweiten Vorwiderstand V 2, einer Drossel Dr
und einem zusätzlichen Widerstand R besteht, über eine Prüfleitung P an Belegungsschaltmittel,
z. B. das Relais, angeschaltet. Relais B und die Drossel Dr mit dem Widerstand
R bilden einen Spannungsteiler. Die Drossel Dr und der Widerstand R sind regelbar
zwecks Anpassung an die elektrischen Eigenwerte des zu belegenden Relais B. Am Mittelpunkt
des so gebildeten Spannungsteilers wird eine Teilspannung wirksam, die über den
Widerstand V 1 auf die Spannungsmeßschaltung E durchgreift. Da deren Meßeingang
hochohmig ist, kann der hierbei auftretende Spannungsabfall am Widerstand V 1 vernachlässigt
werden. Die Spannungsmeßschaltung reagiert auf diese Teilspannung derart, daß sie
das Hilfsrelais H einschaltet, welches anspricht und mit seinem Kontakt h Erdpotential
über den zweiten Vorwiderstand V 2 an die Verbindungsstelle zwischen Spannungs-Prüfschaltung
E (Eingang e) und den Vorwiderstand V 1 anschaltet. Der genannte Spannungsteiler
wird dadurch zu einem verzweigten Spannungsteiler ergänzt. Durch das Spannungspotential,
welches sich am Eingang e der Spannungsprüfschaltung E einstellt, wird diese in
dem Schaltzustand erhalten, in welchen sie durch das zuerst genannte Teilspannungspotential
versetzt wurde. Das heißt, das Hilfsrelais H bleibt weiterhin erregt.
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Werden zufällig gleichzeitig zwei Prüfschalteinrichtungen an dieselbe
Prüfleitung angeschaltet, so können bei entsprechend ungünstigem Widerstand des
Relais B beide Hilfsrelais H durch beide Spann.ungsprüfschaltungen
E erregt werden. Sprechen sie infolgedessen kurz nacheinander an; so bleibt die
eine Spannungsprüfschaltung E, die mit dem zuerst angesprochenen Hilfsrelais H verbunden
ist, in der bereits beschriebenen Weise wirksam, das zugehörige Hilfsrelais bleibt
erregt. Die andere Spannungsprüfschaltung E erhält dabei vor Ansprechen des ihr
individuellen Hilfsrelais aus der einen Spannungs-Prüfschaltung ein Teilspannungspotential,
durch welches sie wieder unwirksam geschaltet wird. Das fsrelais wird dadurch wieder
ausgeschaltet. Werden dessen Kontakte infolge elektromagnetischer und mechanischer
Trägheit trotzdem noch geschlossen, so kann die Spannungsprüfschaltung dieser Prüfschalteinrichtung
durch Schließen des Kontaktes des eigenen Hilfsrelais nicht wieder wirksam geschaltet
werden. Auf diese Weise wird verhindert, daß zwei Prüfschalteinrichtungen, deren
Hilfsrelais gleichzeitig erregt werden und deren Hilfsrelais kurz nacheinander ihre
Kontakte betätigen, eine Durchschaltung über eine Prüfleitung auf dasselbe nachfolgende
Schaltglied veranlassen.
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Ist die Zeitdifferenz, mit der die Kontakte zweier Hilfsrelais von
zwei verschiedenen, mit derselben Prüfleitung verbundenen Prüfschalteinrichtung
schließen, so gering; daß die Spannungsprüfschaltung, deren zugeordneter Hilfsrelaiskontakt
als zweiter geschlossen
hat, nicht mehr unwirksam geschaltet werden
kann, so werden zunächst in beiden Prüfschalteinrichtungen die Kontakte der Hilfsrelais
geschlossen. Dadurch wird ein verzweigter Spannungsverteiler gebildet, welcher aus
dem gemeinsamen Belegungsrelais B und an dieses gemeinsam angeschalteten, individuellen
Bestandteilen, z. B. Vorwiderständen V 1, V 2, der Drossel Dr und dem Hilfswiderstand
R gebildet ist. An den Eingängen e der beiden Spannungsprüfschaltungen E stellt
sich ein Teilspannungspotential ein, durch welches beide Spannungsprüfschaltungen
unwirksam werden und die zugeordneten Hilfsrelais H ausschalten. Das heißt, daß
beide Prüfschalteinrichtungen verhindert werden, eine Durchschaltung auf das nachfolgende
Schaltglied vorzunehmen.
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Die Bemessung der Widerstände der einzelnen Schaltglieder wird in
geeigneter Weise vorgenommen, um die erforderlichen Teilspannungspotentiale in den
einzelnen Betriebsfällen erhalten zu können. Diese Bemessung gehört nicht zum Gegenstand
der Erfindung und wird darum nicht näher erläutert. Die Spannungsprüfschaltung wurde
im vorstehenden nur in ihrer prinzipiellen Wirkungsweise erläutert.
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In F i g. 2 ist ein spezielles Ausführungsbeispiel der Spannungsprüfschaltung
dargestellt. Zur Speisung derselben dient hierin eine Spannungsquelle mit mehreren
Anzapfungen (-60... -l-6 V). Die angegebenen Spannungen sind nur als Richtwerte
angegeben und sind keineswegs bindend für eine derartige Ausgestaltung der Spannungsprüfschaltung.
Die elektrischen Werte für alle Bauteile der Schaltungsanordnung sind nicht angegeben;
sie sind in geeigneter Weise bemessen.
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Im Bereitschaftszustand der Schaltungsanordnung sind mehrere Stromkreise
geschlossen. Schaltmittel, durch welche diese Stromkreise vorbereitend geschlossen
werden, sind für die Erfindung nicht von Bedeutung und deshalb nicht dargestellt.
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Im Bereitschaftszustand bilden die Widerstände V 4 und V5,
V 9 und V 10, V11 und V13 (letztere über die Diode D 1) jeweils Spannungsteiler.
Ferner ist das Sperrelais K im Bereitschaftszustand über folgenden Stromkreis erregt:
1. -I-4, h 1, K, -24 . Darüber hinaus ist im Bereitschaftszustand Transistor T2
stromdurchflossen, da seine Basis durch den Spannungsteiler V 11/D 1/ V 13 negativer
als der Emitter ist. Es besteht folgender Stromkreis:
Die Transistoren T 1, T 3 und T 4 sind im Bereitschaftszustand der
Spannungsprüfschaltung gesperrt. Sämtliche Transistoren arbeiten ausschließlich
als Schalter.
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Die Prüfschalteinrichtung nach F i g. 2 wird in gleicher Weise wie
die in F i g. 1 beschriebene durch Verbindungsschaltmittel, z. B. Wähler, Relaiskoppler
od. dgl., welche nicht dargestellt sind, über eine Prüfleitung an Belegungsschaltmittel
angeschaltet. Diese Belegungsschaltmittel bilden bei Anschaltung der Prüfschalteinrichtung
in gleicher Weise, wie in Fig. 1 beschrieben, mit der Drossel Dr einen Spannungsteiler,
an welchem eine Teilspannung abfällt. Diese Teilspannung greift über den Vorwiderstand
V l, den Punkte und den Vorwiderstand V 1 auf den Transistor T 1 durch und macht
diesen leitend, indem dieses negative Teilspannungspotential an der Basis negativer
als die Teilspannung zwischen den Widerständen V 9 und V1.0, welche am Emitter anliegt,
ist; der Gleichrichter G 4 wirkt dabei sperrend. Über den Transistor T 1 wird folgender
Stromkreis eingeschaltet:
Der im Bereitschaftszustand über die Diode D 1 bestehende Spannungsteilerstromkreis,
in welchem am Transistor T2 eine diesen wirksam schaltende Teilspannung lag, wird
durch den zuletzt beschriebenen Stromkreis unwirksam, da der am Widerstand V11 auftretende
Spannungsabfall größer wird und damit die an der Diode D 1 und dem Vorwiderstand
V13 anliegende Spannung so weit herabgesetzt wird, daß die Diode in ihren Sperrzustand
übergeführt wird. Infolgedessen liegt an der Basis des Transistors T2 ein positiveres
Potential als an seinem Emitter, wodurch er in den Sperrzustand übergeführt wird.
Der zuvor beschriebene, über ihn verlaufende Stromkreis 2 wird damit unterbrochen.
Damit wird auch die Spannung an die Basis des Transistors T3, welche im Bereitschaftszustand
praktisch gleich der am Emitter des leitenden Transistors T 2 anliegenden Spannung
ist, infolge Sperrung des Transistors T2 gleich der über den Widerstand V14 angeschalteten
Minusspannung. Der Transistor T3 wird infolgedessen leitend. Das Hilfsrelais H wird
in folgendem Stromkreis erregt: 4. Erde, T 3, H, - 24. Durch Sperrung des Transistors
T 2 wird auch der im Bereitschaftszustand über Gleichrichter G9 fließende Strom
unterbrochen. Infolgedessen wird folgender Spannungsteiler wirksam: 5. Erde,
V16, V12, -24. Zwischen den Widerständen V12 und V16 tritt eine andere
Teilspannung auf als zuvor. Diese liegt an der Diode D 2, welche auf der anderen
Seite über Widerstand V14 mit Pluspotential verbunden ist. Die Diode wird dadurch
leitend, und dadurch wird folgender verzweigter Spannungsteiler gebildet:
Die Basis des Transistors T4 ist mit diesem Spannungsteiler verbunden. Die an der
Basis anliegende Teilspannung ist negativer als Erdpotential. Spricht nun das Hilfsrelais
H in dem bereits beschriebenen Stromkreis 4 an, so wird über den Kontakt h 2 Pluspotential
(-f-4) an den Punkt e gelegt. Durch dieses Pluspotential wird die geprüfte Prüfleitung
gesperrt, indem auf ihr das bezüglich Erdpotential relative, negative Spannungspotential
herabgesetzt wird. Ferner greift dieses Pluspotential über den Widerstand V 6 und
den Gleichrichter G 5 auf den Transistor T 4
durch und macht diesen
leitend. Es entsteht folgender Stromkreis: 7. -f- 4, h 2, (e), V 6, G 5, T 4,
G 6.
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Abgesehen von dem an den Gleichrichtern G 5 und G 6 und an dem Transistor
T 4 auftretenden
Spannungsabfällen, liegt infolgedessen an der Basis
des Transistors T 1 Erdpotential. Das über den Kontakt h 1 an dem Punkte angelegte
Pluspotential greift über den Widerstand V 7 und den Gleichrichter G 4
auf
den Emitter des Transistors T 1 durch. Da nach wie vor die Basis des Transistors
T1 positiver als sein Emitter ist, bleibt der Stromkreis 3 bestehen. Infolgedessen
bleibt auch der Transistor T2 gesperrt und der Transistor T3 leitend; das Hilfsrelais
H bleibt erregt.
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Werden zufällig gleichzeitig zwei Prüfschalteinrichtungen an dieselbe
Prüfleitung angeschaltet, so können bei entsprechend ungünstigem Widerstand des
am anderen Ende der Prüfleitung liegenden Belegungsrelais beide Prüfschalteinrichtungen
in zuvor beschriebener Weise wirksam werden. Die Hilfsrelais beider Prüfschalteinrichtungen
werden erregt. Schließt das Hilfsrelais der anderen, nicht im einzelnen betrachteten
Prüfschalteinrichtung als erstes seine Kontakte, so wird über den Vorwiderstand
V 1 der anderen Prüfschalteinrichtung und den Kontakt h 2 des zugehörigen Hilfsrelais
das von diesem angeschaltete Pluspotential auf der Prüfleitung wirksam. Dabei fällt
an diesem Widerstand V 1 eine Spannung in der Weise ab, daß auf der Prüfleitung
sich ein Sperrpotential einstellt, welches zwischen Erdpotential und dem am Mittelpunkt
des aus den Widerständen V 9 und V1 gebildeten Spannungsteilers abfallenden Teilspannungspotentials
liegt.
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Dieses Sperrpotential wird auf die betrachtete Prüfschalteinrichtung
über den Vorwiderstand V 1 derselben und den Punkt e wirksam. Da dieses Sperrpotential
negativer ist als das in diesem Schaltzustand an der Basis des Transistors T4 anliegende
Teilpotential, wird dieser Transistor dadurch nichtleitend. Damit wird auch am Transistor
T 1 das Sperrpotential der Prüfleitung wirksam, welcher gesperrt wird, da dieses
Sperrpotential an seiner Basis anliegt und positiver ist als die Teilspannung, welche
vom Spannungsteiler V 9/V 10 an seinem Emitter anliegt. Der Stromkreis 3
wird unterbrochen. Der Stromkreis über die Widerstände V 11, V13 und
die Diode D 1 wird wieder leitend und dadurch auch der Transistor T
2. Die Transistoren T 3 und T 4 werden gesperrt,
wie bereits für den Bereitschaftszustand beschrieben, das Hilfsrelais H wird wieder
ausgeschaltet. Werden dessen Kontakte infolge elektromagnetischer und mechanischer
Trägheit trotzdem noch geschlossen, so kann der Transistor T 4, welcher, wie zuvor
beschrieben, gesperrt wurde, nicht wieder leitend gemacht werden, da die Diode D
2 bereits stromundurchlässig geworden ist und an der Basis des Transistors T4 eine
Spannung anliegt, welche positiver ist als die über den Kontakt h2 des Hilfsrelais
H angeschaltete und über den Vorwiderstand V 6 und den Gleichrichter G5 auf den
Emitter des Transistors T4 durchgreifende Spannung. Damit ist die Gefahrenzeit auf
die Reaktionszeit der elektronisch wirkenden Bauteile der beschriebenen Prüfschalteinricbtung
beschränkt.
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Es ist möglich, diese Prüfschalteinrichtung auch in wesentlich abgewandelter
Form und/oder durch Verwendung andersartiger Bauteile aufzubauen, z. B. durch Verwendung
von Elektronenröhren u. dgl.