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Schaltungsanordnung zum Überwachen zyklisch arbeitender und synchronisierbarer
Impulszähler in Abhängigkeit von einer Zähler-Sollstellung in Zeitmultiplexanlagen,
insbesondere für das Eisenbahnsicherungswesen Die Erfindung bezieht sich auf eine
Schaltungsanordnung zum Überwachen zyklisch arbeitender und synchronisierbarer Impulszähler
in Abhängigkeit von einer Zähler-Sollstellung in Zeitmultiplexanlagen, bei denen
die Zähler in aufeinanderfolgenden Zyklen durch Taktimpulse gleicher Anzahl aus
einer Startstellung weitergeschaltet werden, dabei die Zähler-Sollstellung nach
ordnungsgemäßem Verarbeiten der je Zyklus vorgesehenen Taktimpulse erreichen und
zwischen den Zyklen durch ein Synchronisierungskennzeichen wieder in die Startstellung
geschaltet werden.
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Derartige Schaltungsanordnungen können beispielsweise bei Zeitmultiplex-Fernsteueranlagen
benutzt werden, bei denen mehrere Stationen ihre Meldungen zeitlich nacheinander
über eine Leitung an eine Zentrale geben. An die Leitung ist ein Taktgeber angeschlossen,
der zyklisch auf einer bestimmten Trägerfrequenz eine Folge von Taktimpulsen aussendet.
Zwischen je zwei Taktzyklen ist eine Taktpause zum Auslösen eines Synchronisierungskennzeichens
vorgesehen, das alle Zähler in die Startstellung zurückstellt, damit sie bei jedem
neuen Zyklus bei einer definierten Zählerstellung anfangen zu zählen. Jede Station
und die Zentrale empfangen diese Taktimpulse und steuern damit ihre Zähler. Die
Meldungen sind den Taktimpulsen eines Zyklus bzw. den Stellungen eines Zählers fest
zugeordnet. Hierdurch kann eine Station nur bei den ihr zugeordneten Stellungen
ihres Zählers ihre Meldungen an die Zentrale absetzen. Durch einen in der Zentrale
angeordneten Zähler werden die empfangenen Meldungen den für die Stationen vorgesehenen
Einrichtungen zur weiteren Auswertung zugeordnet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung
zum Überwachen der Zähler zu entwickeln, die am Schluß jedes Abfragezyklus prüft,
ob die Zähler die vorgeschriebene Anzahl von Schritten ausgeführt, also die Zähler-Sollstellung
unmittelbar vor dem Synchronisierungskennzeichen eingenommen haben und nur nach
den für einen Zyklus vorgesehenen und ordnungsgemäß gezählten Taktimpulsen die Meldungsabgabe
bzw. Meldungsverarbeitung für den darauffolgenden Zyklus erlauben. Außerdem sollen
Störungen innerhalb der Schaltungsanordnung zum Blockieren der Informationsverarbeitung
führen. Schließlich soll die Schaltungsanordnung nach jedem Prüfvorgang ein Kennzeichen
abgeben, das den zugeordneten Zähler in eine bestimmte Startstellung einstellt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß eine Schaltungsanordnung
vorgesehen, bei der jedem Zähler ein bistabiler Schalter zugeordnet ist, der durch
das Synchronisierungskennzeichen in die Sperrlage und vor Beginn des folgenden Zyklus
nur dann in die Freigabelage geschaltet wird, in der er ein Freigabekennzeichen
an nachgeschaltete Einrichtungen für in diesem Zyklus abzugebende oder auszuwertende
Informationen abgibt, wenn der Zähler im jeweils abgelaufenen Zyklus unmittelbar
vor dem Synchronisierungskennzeichen die Zähler-Sollstellung eingenommen hat.
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In Ausgestaltung der Erfindung kann beim Bestehen der Zähler-Sollstellung
sowohl ein an den Zähler gegebener Weiterschaltimpuls als auch das Synchronisierungskennzeichen
in dem Zähler ein Steuerkennzeichen auslösen, das ebenfalls den bistabilen Schalter
in dessen Sperrlage schaltet.
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Nach einem weiteren Teilmerkmal der Erfindung ist ein Einstellgatter
vorgesehen, das die Koinzidenz des Synchronisierungskennzeichens mit dem beim Bestehen
der Zähler-Sollstellung vom Zähler abgegebenen Steuerkennzeichen prüft und beim
Aufhören des Synchronisierungskennzeichens ein Einstellkennzeichen abgibt, das den
bistabilen Schalter in dessen Freigabelage schaltet.
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Ferner ist es zweckmäßig, ein Ausgabegatter vorzusehen, das durch
das Freigabekennzeichen des bistabilen Schalters gesperrt ist, die Koinzidenz von
Sperrlage dieses Schalters mit dem Synchronisierungskennzeichen prüft und beim Aufhören
des Synchronisierungskennzeichens ein Ausgangskennzeichen abgibt, das den Zähler
in die- Startstellung schaltet.
Weiterhin ist es aus sicherungstechnischen
Gründen vorteilhaft, das vom Einstellgatter abgegebene Einstellkennzeichen für den
bistabilen Schalter zusätzlich zum Sperren des Ausgabegatters zu verwenden.
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Der Gegenstand der Erfindung und weitere Erfindungsmerkmale sind nachstehend
an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung, die zum Überwachen eines
zyklisch arbeitenden und synehronisierbaren Impulszählers in Abhängigkeit von einer
Zähler-Sollstellung dient und vom Synchronisierungskennzeichen und einem vom Zähler
abgegebenen Steuerkennzeichen angesteuert wird; F i g. 2 zeigt ein Diagramm, in
dem die Zählerstellungen des zu überwachenden Zählers sowie Impulse und Potentiale
von verschiedenen Leitungen der Schaltungsanordnung in Abhängigkeit von Taktimpulsen
bei ungestörtem bzw. gestörtem Taktzyklus dargestellt sind.
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Bei der in F i g. 1 dargestellten Schaltungsanordnung zum Überwachen
einer Zähler-Sollstellung ist ein Einstellgatter EG vorgesehen. Dieses besteht aus
einem Ringkern G 1 mit rechteckförmiger Hystereseschleife, auf dem die Wicklungen
G 11 bis G 14 angeordnet sind und zu dem die Schaltverstärker TE sowie TE
1 gehören. Bei dem Synchronisierungskennzeichen A 1 (F i g. 2) liegt
an der Leitung L 1
das Potential Null. Dabei ist der Schaltverstärker TE
1 gesperrt und die Wicklung G 11 stromlos. Der Ringkern des Einstellgatters
EG kann dann durch ein vom Zähler über die Leitung L3 auf die Wicklung G 12 gegebenes
Steuerkennzeichen A 3 in die Remanenzlage »1« gesteuert werden. Diesem Einstellgatter
ist als bistabiler Schalter ein Transfluxor K nachgeschaltet, der mit einer Einstellwicklung
K5 zum Einstellen der Freigabelage, zwei Blockierwicklungen K3 und K4 zum Einstellen
der Sperrlage, einer mit Wechselspannung W beaufschlagtenTreiberwicklung K2 sowie
einer Ausgangswicklung K1 vorgesehen ist. Der bistabile Schalter gibt bei Freigabelage
über die Ausgangswicklung K 1 sowie die Schaltverstärker TF1 und TF2 ein Freigabekennzeichen
A 6 ab. Der Schaltverstärker TF 1
wird von den negativen Halbwellen
der von der Ausgangswicklung K1 abgegebenen Wechselspannung ausgesteuert. Die Diode
D 2 sorgt durch ihre Schleusenspannung für ausreichende Sperrung des Schaltverstärkers
TF 1 bei hohen Temperaturen. Der zwischen der Leitung Lp und der Diode
D 2 liegende Kondensator C integriert die Spannung am parallel geschalteten
Widerstand R während der Halbwellenaussteuerung des Schaltverstärkers TF
1 und bestimmt das Steuerpotential an der Leitung L 5 für den Schaltverstärker
TF2. Auch dieses Potential der Leitung L5 ist auf das Potential Null der Leitung
Lp bezogen. Die stromdurchflossene Diode D 3
stellt für den Schaltverstärker
TF2 eine Vorspannung her.
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Als Ausgabegatter AG ist ebenfalls ein Ringkern G2 mit rechteckförmiger
Hystereseschleife vorgesehen, der die Wicklungen G21 bis G26 trägt. Der Wicklung
G21 wird das vom Schaltverstärker TF2 abgegebene Freigabekennzeichen A 6 zugeführt,
das über die Leitung L 6 an nachgeschaltete, nicht dargestellte Einrichtungen weitergeleitet
wird. Bei alleinigem Vorhandensein einer Vormagnetisierung durch die Wicklung G22
kann das Synchronisierungskenazeichen A 1 über die Leitung L 1 und die Wicklung
G 24 den Ringkern G 2 in die Remanenzlage » 1 « steuern. Wenn der
Ringkern G 2 aus der Remanenzlage »1« in die Remanenzlage »0« gesteuert wird, gibt
der Schaltverstärker TA über die Leitung L7 ein Ausgangskennzeichen
A7 ab, das zum Einstellen der Startstellung des Zählers dient.
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Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei angenommen, daß der zu der Schaltungsanordnung
gemäß der Erfindung gehörende, nicht dargestellte Zähler in an sich bekannter Weise
als 1-Bit-Schieberegister in Magnetkern-Transistor-Technik ausgeführt ist. Als Zählinformation
wird vor Beginn jedes Zyklus zum Markieren der Startstellung a (Diagrammlinie Z
in F i g. 2) ein Zähl-Bit an definierter Stelle in den Zähler eingegeben. Diese
Zählinformation wird beim Zählen der Impulse weitergeschaltet und durch das Synchronisierungskennzeichen
A 1 in dem Zähler gelöscht. Damit ist der Zähler nicht mehr funktionsfähig. Beim
Löschen der Zählinformation in der Zähler-Sollstellung b oder beim Weiterschalten
des Zählers aus der Zähler-Sollstellung gibt dieser das Steuerkennzeichen A 3 auf
die Leitung L 3 ab.
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Wenn das Synchronisierungskennzeichen A 1 verschwindet, erfolgt die
Rückmagnetisierung des Ringkernes G2 im Ausgabegatter AG durch die ständig
stromdurchflossene Wicklung G22 in die Remanenzlage »0«.
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Eine hierbei in der Wicklung G26 induzierte Spannung steuert
den Schaltverstärker TA durch. über die Rückkopplungswicklung G25 sowie die
Leitung L 7 gelangt der verstärkte Impuls als Ausgangskennzeichen A 7 an den Zähler
und stellt ihn in seine Startstellung a. Durch die in der Diagrammlinie J dargestellten
Taktimpulse 1, 2 ... usw. bis (ia - 1) und n des dem Synchronisierungskennzeichen
des vorhergehenden Zyklus folgenden ungestörten Zyklus X wird der Zähler weitergeschaltet,
bis er beim Taktimpuls n seine Zähler-Sollstellung b
unmittelbar vor dem durch
die anschließende Taktpause ausgelösten Synchronisierungskennzeichen A 1 des Zyklus
X erreicht hat. Dieses löst durch Löschen der Zählinformation in dem in der Sollstellung
b befindlichen Zähler das Steuerkennzeichen A 3 aus. Ferner steuert das auf der
Leitung L 1 auftretende Synchronisierungskennzeichen A 1 den Transfluxor K über
die Blockierwicklung K3 in die Sperrlage und sperrt den Schaltverstärker TE1 im
Einstellgatter EG über die Diode D 1. Der Transfiuxor K gibt dann in der Sperrlage
die an der Treiberwicklung K2 liegende Wechselspannung W nicht mehr über die Ausgangswicklung
K1 an den nachgeschalteten Schaltverstärker TF1 ab, wodurch die Schaltverstärker
TF 1 und TF 2 in den gesperrten Zustand kommen. Hierdurch fehlt auf
der Leitung L 6 das Freigabekennzeichen für die nachgeschalteten Einrichtungen.
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Durch das Fehlen des Freigabekennzeichens ist die Wicklung G 21 des
Ringkernes G 2 im Ausgabegatter AG stromlos. Außerdem sind die Wicklungen
G23, G25 und G26 stromlos. Somit überwiegt die vom Synchronisierungskennzeichen
A 1 durch die Wicklung G24 erzeugte Magnetisierung gegenüber der Vormagnetisierung
des Ringkernes G2 durch die Wicklung G 22 und steuert den Ringkern kurzzeitig in
die Remanenzlage »1«. Damit ist die Koinzidenz
von Sperrlage des
Transfluxors K mit dem Synchronisierungskennzeichen A 1 geprüft.
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Da während des Synchronisierungskennzeichens A 1 die Wicklung G 11
im Einstellgatter EG und die Leitung L 2 stromlos sind, kann das über die Leitung
L 3 zugeführte und vom Synchronisierungskennzeichen bei der Zähler-Sollstellung
b im Zähler ausgelöste Steuerkennzeichen A 3 den Ringkern G 1 mittels der Wicklung
G12 in die Remanenzlage »l«
steuern. Hierdurch wird die Koinzidenz
des Synchronisierungskennzeichens A 1 mit dem beim Bestehen der Zähler-Sollstellung
abgegebenen Steuerkennzeichen A 3 geprüft. Da das vom Zähler abgegebene Steuerkennzeichen
A 3 auch noch über die Blockierwicklung K4 des Transfluxors K geleitet ist, kann
es ebenfalls den Transfluxor in die Sperrlage schalten.
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Mit dem Ende des Synchronisierungskennzeichens A 1 wird, wie bereits
beschrieben, vom Ausgabegatter AG das Ausgangskennzeichen A7 zum Einstellen
der Startstellung a des Zählers für den Zyklus X + 1 abgegeben. Außerdem
wird mit dem Ende des Synchronisierungskennzeichens der Schaltverstärker TE 1 wieder
durchgesteuert, so daß auch der Ringkern G1 wieder in die Remanenzlage »0« gesteuert
wird. Infolge der dabei in der Wicklung G14 induzierten Spannung gibt der Schaltverstärker
TE über die Rückkopplungswicklung G13 einen Impuls als Einstellkennzeichen A 4 an
die Einstellwicklung K5 des Transfluxors K und außerdem aus sicherungstechnischen
Gründen an die Wicklung G23 des Ringkernes G2 ab. Durch dieses Einstellkennzeichen
A 4 wird der Transfluxor K aus der Sperrlage in die Freigabelage gesteuert.
Hierdurch steht an der Leitung L 6 wieder das Freigabekennzeichen während der Zeitdauer
des nächstfolgenden Zyklus zur Verfügung.
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Für den Zyklus X+1 ist angenommen, daß dem Zähler infolge einer Störspannung
beispielsweise zwischen den Taktimpulsen n-1 und n ein zusätzlicher Weiterschaltimpuls
A zugeführt wird. Daher wird der Zähler bereits durch den Störimpuls A in die Zähler-Sollstellung
b und durch den Taktimpuls n aus dieser Stellung weitergeschaltet und gibt beim
Weiterschalten ohne das Vorhandensein des Synchronisierungskennzeichens das Steuerkennzeichen
A 3 an die Leitung L 3 ab. Dieses Steuerkennzeichen steuert den Transfluxor K über
die Blockierwicklung K4 in die Sperrlage und schaltet dadurch das Freigabekennzeichen
A 6 auf der Leitung L 6 ab. Da beim Vorhandensein des Steuerkennzeichens
A 3 auf der Leitung L 3 nicht gleichzeitig auf der Leitung L 1 das
Synchronisierungskennzeichen vorhanden ist, wird der Schaltverstärker TE1 im Einstellgatter
EG nicht gesperrt. Daher wird der Ringkern G 1 durch das Steuerkennzeichen
A 3 nicht in die.Remanenzlage »1« gesteuert. Folglich kommt auch kein Einstellkennzeichen
auf der Leitung-L4 für den Transfluxor K zustande. Das nach dem Taktimpuls n über
die Leitung L 1 wirkende Synchronisierungskennzeichen A 1 steuert den Ringkern
G2 des Ausgabegatters in die Remanenzlage »1«. Nach Verschwinden des Synchronisierungskennzeichens
gibt das Ausgabegatter über die Leitung L7 das Ausgangskennzeichen
A7 zum erneuten Einstellen der Startstellung a des Zählers ab.
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Bei dem als ungestört angenommenen Zyklus X4-2 kann der Zähler die
empfangenen Taktimpulse zwar von der definierten Startstellung a aus verarbeiten;
jedoch kann die dem Zähler zugeordnete Station keine Meldungen abgeben, weil das
Freigabekennzeichen auf der Leitung L 6 fehlt. Dieses Freigabekennzeichen bleibt
so lange durch den Transfluxor K abgeschaltet, bis der Zähler nach einem abgelaufenen
Zyklus unmittelbar vor dem Synchronisierungskennzeichen A 1 die Zähler-Sollstellung
b eingenommen hat, wie es in dem in F i g. 2 dargestellten Diagramm für den Zyklus
X+2 angenommen wurde.
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Auch beim Ausfall schon eines Taktimpulses eines Zyklus bleibt das
Freigabekennzeichen bis nach einem ordnungsgemäß gezählten Zyklus durch Verbleiben
des Transfiuxors in der Sperrlage abgeschaltet, da das Fehlen eines Taktimpulses
als Synchronisierungskennzeichen A 1 ausgewertet wird.
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Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist in ihrer technischen
Ausführung sicher, denn Störungen innerhalb dieser Schaltungsanordnung führen zum
Blockieren der Meldungsabgabe der zugeordneten Station bzw. der Meldungsauswertung
der zugeordneten Zentrale. Im Falle eines Kurzschlusses von Schaltverstärker TE
liegt ständig das Einstellkennzeichen A 4 über die Leitung L 4 an
der Wicklung G23, so daß das Ausgabegatter AG kein Ausgangskennzeichen A
7 zum Einstellen der Startstellung a des Zählers abgeben kann. Damit ist der Zähler
nicht mehr funktionsfähig und läßt keine Meldungsverarbeitung zu.
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Bei einem Kurzschluß im Schaltverstärker TE1 kann im Einstellgatter
nicht mehr die Koinzidenz des Synchronisierungskennzeichens Alt mit
dem beim Bestehen der Zähler-Sollstellung b vom Zähler abgegebenen Steuerkennzeichen
A 3 geprüft werden. Der Ringkern G1 bleibt dann infolge Dauererregung derWicklung
G11 ständig in derRemanenzlage »0«. Dadurch kann beim Aufhören des Synchronisierungskennzeichens
A 1 vom Schaltverstärker TE kein Einstellkennzeichen A 4 für den Transfluxor
abgegeben werden. Folglich bleibt dieser in der Sperrlage und gibt über die Schaltverstärker
TF1 und TF2 kein Freigabekennzeichen A 6 ab. Auch bei Unterbrechung der Leitung
L 2 oder L 4 bleibt der Transfluxor schließlich gesperrt, wodurch
das Freigabekennzeichen A 6 fehlt und damit die Informationsverarbeitung unterbunden
wird.
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Ein Durchschlag des Schaltverstärkers TF1 oder TF 2 verhindert
das Zustandekommen des Ausgangskennzeichens A7 durch das Ausgabegatter
AG zum Einstellen der Startstellung a des Zählers, wodurch dieser funktionsunfähig
wird. Diese Betrachtungen lassen sich noch weiter ausdehnen und zeigen das einwandfreie
Arbeiten der Schaltungsanordnung.
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Die Erfindung wurde an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
Diese Schaltungsanordnung kann in verschiedener Weise abgewandelt werden. Beispielsweise
ist es möglich, an Stelle der beiden Schaltverstärker TF 1 und TF
2 nur ein einziges gleichwirkendes Schaltmittel zu verwenden. Ferner können
erfindungsgemäße Schaltungsanordnungen auch zum Überwachen von sogenannten Parallelketten-Zählern
verwendet werden, die aus zwei gleichzeitig weitergeschalteten 1-Bit-Schieberegistern
mit verschiedenen, nicht durcheinander teilbaren Zählvolumina bestehen und deren
Gesamtzählvolumen gleich dem Produkt dieser Volumina ist. Hierbei ist die Leitung
L3 über ein Koinzidenzgatter
an je einen bestimmten Ausgang beider
Register anzuschließen, um die Sollstellung des Parallelketten-Zählers bestimmen
zu können. Außerdem ist es vielfach günstig, einen Störungsmelder vorzusehen, der
beim Ausbleiben des Freigabekennzeichens A 6 verzögert anspricht und dessen Verzögerungszeit
länger ist als die bei ungestörtem Betrieb zwischen den Zyklen bestehende Lauer
der Sperrlage des bistabilen Schalters.