DE1213491B - Abtastverfahren und Schaltungsanordnung zur Durchfuehrung des Abtastverfahrens - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int CL:

H04m

Deutsche Kl.: 21 a3 - 59/20

Nummer: 1213 491

Aktenzeichen: St 23110 VIII a/21 a3

Anmeldetag: 19. Dezember 1964

Auslegetag: 31. März 1966

Die Erfindung betrifft ein Abtastverfahren zur raschen Ermittlung von Markierungspotential an Schaltungspunkten in einer koordinatenweise ansteuerbaren Matrix in Fernmelde-, insbesondere in Fernsprechanlagen.

Es sind verschiedene Abtastverfahren zur koordinatenweisen Abfrage in matrixförmigen Anordnungen bekannt. Diese Anordnungen werden z. B. bei der Gebührenerfassung oder bei der Leitungsüberwachung verwendet. Bekannte Anordnungen enthalten speichernde Elemente, z. B. Magnetkerne, oder sie bestehen aus Diodennetzwerken.

Die meisten bekannten Verfahren beziehen sich auf zweidimensionale Anordnungen. Es sind auch schon Abtastverfahren für drei- und mehrdimensionale Abfrage bekannt.

Die meisten bekannten Abtastverfahren arbeiten mit Koinzidenzabfrage, das bedeutet, daß jeder Schaltungspunkt in der zwei- oder auch mehrdimensionalen Matrix einzeln nacheinander durch Koinzidenz der Abfragesignale in zwei, drei bzw. mehreren Ansteuerdimensionen oder Koordinaten auf eine Markierung abgefragt wird. Wenn z. B. eine dreidimensionale Matrix I Zeilen, m Spalten und η Ebenen aufweist, dann sind also bei den bekannten Verfahren l-rn-n Schritte erforderlich, um alle Schaltungspunkte abzufragen. Durch die koordinatenweise Ansteuerung verringert sich der Schaltungsaufwand gegenüber der direkten Abfrage der einzelnen Schaltungspunkte, jedoch hat diese Maßnahme keinen Einfluß auf die Dauer eines Abtastzyklus.

Während der Mindestdauer eines Markierungszeichens muß der Abtastzyklus vollständig abgelaufen sein, damit kein Markierungszeichen unentdeckt bleibt. Diese Forderung führt bei diesen bekannten Abtastverfahren bei großen Matrizen zu so hohen Abtastfrequenzen, daß die erforderlichen Schaltmittel gar nicht oder nur mit unrentabel hohen Kosten verwirklicht werden können.

Es ist bereits ein Verfahren bekannt, daß jedem Schaltungspunkt einen getrennten Speicher zuordnet, der als Impulsverlängerer wirkt, so daß man bei Abtastung der Speicher mit langsamerem Abtastzyklus dennoch jede Markierung erfassen kann. Dieses Verfahren erfordert einen erheblichen höheren Schaltungsaufwand, nämlich einen zusätzlichen Speicher pro abzutastendem Schaltungspunkt, und gewährleistet nicht, daß zwei ursprüngliche, kurz nacheinander auftretende Markierungen auch am Ausgang des individuellen Speichers als zwei getrennte Markierungen erkannt werden.

Es ist eine Schaltungsanordnung bekanntgewor-Abtastverfahren und Schaltungsanordnung zur
Durchführung des Abtastverfahrens

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuffenhausen, Helhnuth-Hirth-Str. 42

Als Erfinder benannt:

Hans-Η. Niediek, Stuttgart-Zuffenhausen

den, bei der den in einer Reihe (z. B. in einer Zeile) angeordneten magnetischen Elementen ein gemeinsames, zusätzliches Element zugeordnet ist, das

gleichzeitig mit der Markierung irgendeines Elementes dieser Reihe markiert wird. Bei dieser Anordnung kann man also bereits durch Abtastung dieses zusätzlichen Elementes erkennen, ob ein Element in dieser Reihe markiert ist, und kann bei nicht markiertem, zusätzlichem Element die Zahl der Abtastschritte verringern. Dieses Prinzip hat den Nachteil, daß pro Zeile und Spalte ein weiteres Element erforderlich ist. Außerdem läßt es sich bei den bekannten Matrizen mit Netzwerken aus Dioden und Widerständen nicht ohne weiteres anwenden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, mit geringem Aufwand die rasche Ermittlung von Markierungspotential an Schaltungspunkten in einer Matrix aus Widerständen und Entkopplungsdioden mit nur einem ge~ meinsamen Indikator in Fernmelde-, insbesondere in Fernsprechanlagen zu ermöglichen.

Das Abtastverfahren gemäß der Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß in einem ersten Abschnitt der Wert der ersten Koordinate (z. B. die zweite Zeile) eines markierten Schaltungspunktes unabhängig von den anderen, gemeinsam entsperrten Koordinaten ermittelt und in Form eines Zählerstandes festgehalten wird, daß in einem zweiten Abschnitt der Wert der zweiten Koordinate (z. B. die dritte Spalte) eines markierten Schaltungspunktes, abhängig von dem bereits ausgewählten einzeln entsperrten Koordinatenwert (z, B. der zweiten Zeile) und unabhängig von weiteren, gemeinsam entsperrten Koordinaten, ermittelt und in Form eines zweiten Zählerstandes festgehalten wird, daß gegebenenfalls in weiteren Abschnitten die Werte der weiteren Koordinaten (z. B. die n-te Ebene), abhängig von

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den bereits ausgewählten Koordinatenwerten und tives Potential an die Basis des betreffenden Tranunabhängig von den noch verbleibenden Koordina- sistors gelegt werden. Werden Relaiskontakte als ten, ermittelt und in Form weiterer Zählerstände Sperrmittel benutzt, so müssen die Kontakte zur Entfestgehalten werden und daß schließlich aus den sperrung der Zeilenleitung bzw. Spaltenleitung geeinzelnen Zählerständen das Abtastergebnis ab- 5 öffnet werden. Zur Sperrung einer Zeilen- oder gelesen wird. Spaltenleitung muß diese über das Sperrmittel nie-

Da das Verfahren in Anlagen angewandt werden derohmig mit dem Bezugspotential verbunden

soll, in denen relativ selten ein Schaltungspunkt werden.

markiert wird, ist es vorgesehen, daß die Einleitung Die dreidimensionale Matrix nach F i g. 2 ist

des ersten Abschnitts vom Auftreten mindestens io ebenfalls bekannt aus der deutschen Patentschrift

einer Markierung abhängig ist. 1128 034. Es soll hier nur besonders darauf hin-

Sind mehrere gleichzeitig auftretende Markierun- gewiesen werden, daß auch bei einer mehrdimensio-

gen stets in einer vorgeschriebenen Reihenfolge ab- nalen Matrix ein Indikator Tri genügt. Ein markier-

zutast'en, z. B. bei mehreren Dringlichkeitsstufen, ter Schaltungspunkt, z. B. der Punkt N am Schnitt-

dann ist es zweckmäßig, daß die Zähler nach der 15 punkt der zweiten Zeile, zweiten Spalte und zweiten

Ermittlung eines markierten Schaltungspunktes in Ebene, erzeugt dann ein Ausgangssignal am Indi-

die Ausgangslage zurückgeführt werden und daß kator Tri, wenn die hier als Sperrmittel gezeichneten

jede weitere Abtastung von der gleichen Ausgangs- Transistoren vor der zweiten Zeile, vor der zweiten

lage gestartet wird. Spalte und vor der zweiten Ebene eine hochohmige

Andererseits kann es zweckmäßig sein, daß die zo Verbindung zum Bezugspotential Masse darstellen.

Zähler nach der Ermittlung eines markierten Schal- Weitere Einzelheiten der bekannten zwei- oder

tungspunktes die eingenommene Stellung behalten mehrdimensionalen Matrizen skid der eingehenden

und daß jede weitere Abtastung bei der Einstellung Beschreibung in der deutschen Patentschrift 1128 034

der Zähler entsprechend der jeweils vorausgegan- zu entnehmen.

genen Abtastung beginnt. In diesem Fall ist kein 25 Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der

Schaltungspunkt gegenüber einem anderen benach- alle Sperrglieder für eine Koordinate von einem wei-

teiligt, für alle Schaltungspunkte ergibt sich die teren Sperrschalter Sp abhängig gemacht werden,

gleiche mittlere Abtastdauer. In jedem Fall benötigt Die Transistoren TrI bis Tr τη stellen wieder die

man bei dem Abtastverfahren gemäß der Erfindung schon in F i g. 1 und 2 beschriebenen Sperrglieder

bei einer Matrix mit I Zeichen, m Spalten und 30 dar. Durch sie werden die Ausgänge eines Zählers Z

η Ebenen unter ungünstigsten Voraussetzungen nur mit den Eingängen der Matrix M verbunden. Führt

l+rn+n Abtastschritte, um die Markierung zu er- einer der Ausgänge des Zählers Z positives Potential

mitteln. + U, dann wird der angeschlossene Transistor, z. B.

Weitere Einzelheiten des Verfahrens werden im Tr 2, gesperrt, und die mit dem Kollektor C des

Zusammenhang mit den Zeichnungen erläutert. 35 Transistors Tr 2 verbundene Koordinate der Matrix

Fig. 1 zeigt eine bekannte zweidimensionale Ma- wird zur Identifizierung freigegeben. An der Basis

trix nach der deutschen Patentschrift 1128 034; des Transistors Sp liegt während der Abtastung die-

F i g. 2 zeigt eine bekannte dreidimensionale Ma- ser Koordinate Sperrpotential, so daß er auf die

trix nach der deutschen Patentschrift 1128 034; Transistoren TrI bis Trm ohne Einfluß bleibt. Die

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsfonn eines Durch- 40 Kollektoren der leitenden Transistoren haben Masseschalters, über den die Koordinatenwerte einzeln potential E. Die Kollektoren der nichtleitenden oder gemeinsam entsperrt werden; Transistoren, z. B. Tr 2, liegen auf negativem Poten-

Fig. 4 zeigt die Schaltungsanordnung zur Durch- tial, wenn ein zugeordneter Schaltungspunkt der

führung des Verfahrens gemäß der Erfindung nach Matrix M markiert ist.

Anspruch 1 bis 3 bei einer zweidimensionalen 45 Soll der Beginn eines Abtastzyklus durch die anMatrix; stehende Markierung selbst freigegeben werden,

F i g. 5 zeigt die Schaltungsanordnung zur Durch- dann muß im Wartezustand der Schaltung der

führung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2 in Transistor Sp bei allen Koordinaten durch negatives

der Abwandlung nach Anspruch 4 bei einer drei- Potential an der Basis leitend sein. Alle Transistoren

dimensionalen Matrix mit z. B. je zehn Koordina- 50 TrI bis Trm werden dadurch gesperrt. Damit

tenwerten. spricht bei Auftreten einer Markierung sofort der

In der bekannten zweidimensionalen Matrix nach gemeinsame Indikator an, worauf der Abtastvor-

F i g. 1 kann jeder Schaltungspunkt Pm einzeln mar- gang beginnt.

kiert werden. Im markierten Zustand hat er nega- Die Schaltungsanordnung nach Fig. 4 ist zur

tives Potential, im nichtmarkierten Zustand hat er 55 Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung

positives Potential. Ein markierter Schaltungspunkt nach Anspruch 1 bis 3 geeignet. Als Beispiel ist eine

Pm erzeugt am Ausgang des Indikators Tri einen zweidimensionale Matrix 1 vorausgesetzt, wie sie in

positiven Impuls, wenn die Zeilenleitung Zl und die Fig. 1 ausführlich dargestellt ist. Die Matrix hat

Spaltenleitung Sl entsperrt sind, mit denen der I Zeilen und m Spalten.

Schaltungspunkt über eine UND-Schaltung aus zwei 60 Im folgenden soll die Anordnung im Zusammen-

Dioden D und einem Widerstand W verbunden ist. hang mit dem Ablauf des Abtastverfahrens be-

Eine Zeilenleitung oder eine Spaltenleitung ist ent- schrieben werden.

sperrt, wenn das vorgeschaltete Sperrglied, z. B. Im Anfangszustand sind den Sperrgliedern entTransistor Trz2 oder Transistor Trs3, die Zeilen- sprechende Durchschalter 7, 13 über Sperren 6, 12 bzw. die Spaltenleitung vom Bezugspotential (Masse) 65 unwirksam gemacht, alle I Zeileneingänge und alle entkoppelt. m Spalteneingänge der Matrix 1 sind freigegeben.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel mit Tran- Jedes an einem der Schaltungspunkte in der Matrix

sistoren als Sperrmittel muß zu diesem Zweck posi- auftretende Markierpotential wirkt direkt auf den

Indikator 2 ein und bringt ihn zum Ansprechen. Nach einer Verzögerung durch das Zeitglied 3 wird das UND-Gatter 4 geöffnet. Das Zeitglied 3 soll Prellzeiten überbrücken, die bei Markierungen in der Matrix durch mechanische Kontakte entstehen können. Ein vom Multivibrator 25 kommender Impuls passiert nun das UND-Gatter 4 und kippt die Flip-Flop-Schaltung 5. Damit wird das UND-Gatter 4 wieder gesperrt, jedoch ein UND-Gatter 9 geöffnet, während die Sperre 6 den Durchschalter 7 für die Zeilen freigibt, die nun vom Zeilenzähler 10 beeinflußt werden können. Die Durchschalter 7 sperren vorerst wieder den Indikator 2. Erst wenn infolge der Schaltimpulse vom Multivibrator 25 über das UND-Gatter 9 der Zeilenzähler 10 in die Stellung gebracht ist, in der er über den Durchschalter 7 diejenige Zeile in der Matrix 1 freigibt, in der der markierte Schaltungspunkt liegt, kann der Indikator 2 wieder ansprechen. Während dieses ersten Abtastabschnittes werden die Durchschalter 13 von der Sperre 12 weiterhin so beeinflußt, daß alle Spalten gleichzeitig bei der Zeilenabfrage erfaßt werden. Beim Ansprechen des Indikators 2 wird nun ein UND-Gatter 8 geöffnet, über das der nächste Impuls vom Multivibrator 25 eine Flip-Flop-Schaltung 11 kippt. Diese sperrt nun das UND-Gatter 9 wieder und öffnet ein UND-Gatter 15. Gleichzeitig werden durch die Sperre 12 die m Durchschalter 13 für die m Spalten freigegeben. Damit wird auch der Indikator 2 wieder gesperrt. Durch die weiteren Impulse vom Multivibrator 25 wird nun über das UND-Gatter 15 ein Spaltenzähler 16 gesteuert, durch den nun über die Durchschalter 13 die Spalten einzeln abgefragt werden. Da das UND-Gatter 9 gesperrt ist, bleibt der Zeilenzähler 10 in der vorher eingenommenen Stellung stehen. Hat der Spaltenzähler 16 die Spalte ausfindig gemacht, in der der markierte Punkt liegt, so spricht wiederum der Indikator 2 an, der nun ein UND-Gatter 14 öffnet. Über dieses wird mit dem nächsten Impuls vom Multivibrator 25 eine Flip-Flop-Schaltung 28 gekippt, die ihrerseits das UND-Gatter 15 sperrt und damit auch den Spaltenzähler 16 stillsetzt. Der markierte Koordinatenpunkt ist somit durch Abzählen der Zeilen und Spalten gefunden. Durch die Flip-Flop-Schaltung 28 wird außerdem eine Auswerteeinrichtung 29 angelassen, die in bekannter Weise für die Übertragung und Auswertung der Zählerstandswerte sorgt.

So kann z. B. durch Kippen der Flip-Flop-Schalrung 28 ein weiteres UND-Gatter 26 geöffnet werden, über das ein Programmzähler 27, eventuell noch über Frequenzteilerstufen oder durch Umschaltung des Multivibrators 25, mit einer verminderten Schaltfrequenz gesteuert wird, der die Schalttakte für die Auswertung liefert.

Nach Abschluß der Auswertung erfolgt Rückstellung der Flip-Flop-Schaltungen 5, 11 und 28 sowie der Zähler 10, 16 und 27 über eine Rückstelleitung 30. Erst bei einem Ansprechen des Indikators 2 beginnt die Abtastung von neuem.

Sollte unmittelbar nach der Rückstellung der Indikator wieder ansprechen, dann ist entweder noch ein weiterer Schaltungspunkt in der Matrix markiert, oder die Markierung des vorher ermittelten Punktes liegt noch vor. In jedem Fall folgt die nächste Ermittlung des markierten Punktes ohne Unterbrechung. Die wiederholte Auswertung des gleichen Markierzeichens infolge dieser Mehrfachfeststellung kann durch schon bekannte Verfahren verhindert werden.

Um zu verhindern, daß infolge plötzlichen Ausfalles einer Markierung bei schon begonnener Abtastung einer der beiden Zähler 10 oder 16 dauernd weiterläuft, da ja das Ansprechen des Indikators 2 und damit die Weiterschaltung ausbleibt, müssen die beiden Zähler 10 und 16 bei mehr als einmaligem Umlauf, z.B. über einen Ausgang m+1, über ein ODER-Gatter 31 einen Impuls aussenden, der zur oben beschriebenen Rückstellung führt.

Bei der Schaltung nach F i g. 4 werden die Zähler nach jeder Auswertung wieder zurückgestellt und beginnen ihren Abtastzyklus immer an der gleichen Stelle. Wenn mehrere Schaltungspunkte nacheinander markiert werden, die in der Zählfolge am Anfang liegen, dann hat das zur Folge, daß die in der Zählfolge weiter hintenliegenden Schaltungspunkte benachteiligt werden. Diese Eigenschaft der Schaltung kann bei unterschiedlichen Dringlichkeitsstufen erwünscht sein, sie kann aber auch zu einem unerwünschten Impulsverlust führen.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 5 ist zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung nach Anspruch 1, 2 und 4 geeignet. Der gezeigten Schaltung wurde eine dreidimensionale Matrix mit 10 · 10 · 10=1000 Abtastpunkten zugrunde gelegt, die durch drei Zähler 10, 16 und 22 abgetastet wird.

Die Anordnung ist so aufgebaut, daß die Abtastzähler für die Matrix (im Beispiel die Zähler 10, 16 und 22) nach erfolgter Auswertung nicht wieder zurückgestellt werden, sondern immer von dort weiterlaufen, wo sie beim letzten Mal stehengeblieben sind. Bei diesem Verfahren ist das Stillsetzen der Schaltungsanordnung durch besondere Zählerendstände für den Fall, daß eine Markierung während der Abtastung plötzlich erlischt, nicht möglich. Es wird daher vorgeschlagen, den Programmzähler 27 schon beim Abtasten der Koordinatenebenen mitlaufen zu lassen, der ja sonst erst bei der Auswertung benötigt wird. Da dieser Kontroll- und Programmzähler 27 nach jedem erneuten Ansprechen des Indikators 2 durch einen Impuls des Multivibrators 25 über ein UND-Gatter 23 und ein ODER-Gatter 24 wieder zurückgestellt wird, kann hierdurch einwandfrei jeder Umlauf der Zähler 10, 16 und 22 kontrolliert werden, ganz gleich, bei welchem Zählerstand der Umlauf beginnt. Über die UND-Schaltung 26, die schon bei Beginn des Abtastzyklus nach Kippen der Flip-Flop-Schaltung 5 geöffnet wird, erhält der Programmzähler 27 vom Multivibrator 25 seine Schaltimpulse. Am Ende der Auswertung werden dann über die Rückstelleitung 30 nur die Flip-Flop-Schaltungen 5, 11, 17 und 28 und über die ODER-Schaltung 24 der Programmzähler 27 in die Ruhelage gekippt.

Bei dieser Schaltungsanordnung nach F i g. 5 ist kein Schaltungspunkt der Matrix gegenüber einem anderen Schaltungspunkt benachteiligt, für alle ergibt sich die gleiche mittlere Abtastdauer. Im übrigen stimmt die Schaltungsanordnung nach F i g. 5 mit der nach F i g. 4 überein.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Abtastverfahren zur raschen Ermittlung von Markierungspotential an Schaltungspunkten in einer koordinatenweise ansteuerbaren Matrix

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aus Widerständen und Entkopplungsdioden mit nur einem gemeinsamen Indikator in Fernmelde-, insbesondere in Fernsprechanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Abschnitt der Wert der ersten Koordinate (z. B. die zweite Zeile) eines markierten Schaltungspunktes unabhängig von den anderen, gemeinsam entsperrten Koordinaten ermittelt und in Form eines Zählerstandes festgehalten wird, daß in einem zweiten Abschnitt der Wert der zweiten Koordinate (z. B. die dritte Spalte) eines markierten Schaltungspunktes, abhängig von dem bereits ausgewählten, einzeln entsperrten Koordinatenwert, z. B. der zweiten Zeile, und unabhängig von weiteren, gemeinsam entsperrten Koordinaten, ermittelt und in Form eines zweiten Zählerstandes festgehalten wird, daß gegebenenfalls in weiteren Abschnitten die Werte der weiteren Koordinaten (z. B. die n-te Ebene), abhängig von den bereits ausgewählten Koordinatenwerten' und unabhängig von den noch verbleibenden Koordinaten, ermittelt und in Form weiterer' Zählerstände festgehalten werden, und daß schließlich aus den einzelnen Zählerständen das Abtastergebnis abgelesen wird.

2. Abtastverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einleitung des ersten Abschnitts vom Auftreten mindestens einer Markierung abhängig ist.

3. Abtastverfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähler nach der Ermittlung eines markierten Schaltungspunktes hl die Ausgangslage zurückgeführt werden und daß jede weitere Abtastung von der gleichen Ausgangslage gestartet wird.

4. Abtastverfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähler nach der Ermittlung eines markierten Schaltungspunktes die eingenommene Stellung behalten und daß jede weitere Abtastung bei der Einstellung der Zähler entsprechend der jeweils vorausgegangenen Abtastung beginnt.

5. Abtastverfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einleiten der Abtastung und zum jeweiligen Stillsetzen der Zähler während der Abtastung der gleiche Indikator (2 in Fig. 4, 5) verwendet wird.

6. Abtastverfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß als mitlaufender Kontrollzähler während der Abtastung der in dieser Zeit für andere Zwecke nicht erforderliche Programmzähler (27 in Fig. 4, 5) verwendet wird.

7. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6 bei einer an sich bekannten Anordnung von mit Markierungspotential beaufschlagbaren Schaltungspunkten in einer koordinatenweise abtastbaren Matrix aus Widerständen und Entkopplungsdioden und mit nur einem Indikator, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeilen, Spalten und gegebenenfalls weiteren Koordinaten mit Durchschaltern (7, 13, 19) verbunden sind, welche die Koordinaten der Matrix (M) einzeln (z. B. die zweite Spalte) oder gemeinsam (z. B. alle Spalten) vom Bezugspotential (Masse) entkoppeln.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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