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System zur übertragung von Steuerbefehlen in Anlagen der elektrischen
Nachrichtenübermittlung Die Erfindung betrifftein System zur übertragung eines Steuerbefchils
in Anlagen der elektrischen Nachrichtenübermittlung von ein-er Sendestation zu einer
von mehreren Auswerteeinrichtungen, wobei der Steuerbefehl aus nacheinander #ausges#endeten
Gruppen von Meäulationsimpulsen besteht und die Zahl der inden einzelnen Gruppen
uusgesendeten Impulse fürdie lanzusteuernde Auswerteeinrichtung charakteristisch
ist.
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Das oben beschriebene System kann z. B. zum selektiven Anrufeneines
von mehreren Empfängern von einer Sendestation,aus benutzt werden. An Hand dieser
Anwendungsoll die Erfindung erläutert werden, obwohl natürlich auch Schaltvorgänge
od.,dgl. durch die Impulsgruppen ausgelöst werden können. Allediese Möglichkeiten
unterscheiden sich lediglich dadurch, wie der empfangene Befehl ausgewertet wird.
Beim Selektivruf nutzt man den Befehl zur Erzeugungeines optischen oder akustischen
Signals aus. Die Niederfrequenzimpulse können bei allen Anwendungsfällen als Niederfrequenzimpulse
übar Draht übertragen werden; es ist natürlich auch eine Frequenz- oder Phasenmodulation
einer Trägerspannung mit den Impulsen möglich. Die übertragung dieser modulierten
Trägerfrequenz kann wiederum über Kabel oder über Funk durchgeführt werden. Der
Selektivruf wird im ;allgemeinen bei Übertragung durch Funk an-ewendet.
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Es gibt eine Reihe von Selektivrufverfahren, bei denen von der Sendeseite
mehrere Tonfrequenzen gleichzeitig oder nacheinander abgegeben werden. Bei diesen
Verfahren wird beidemjenigen von mehreren Empfängern eine Anzeige ausgelöst, dem
diese Tonfrequenzkombination vorgegeben ist. Um eine möglichst große Anzahl von
Empfängern rufen zu können, benötigt man bei diesen Verfahren eine Reihe von Tonfrequenzen.
Fürdie in einer Rufkombination enthaltenen Frequenzen müssen empfangsseitio, selektive
Glieder vorgesehen werden, die, da sie Spulen enthalten, ein relativ großes Volumen
einnehmen. Für viele Zwecke, z. B. bei beweglichen Empfängern, die möglichst klein
sein soll-an, sind die bekannten Verfahrendeshalb nicht anwendbar.
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Die Erfindung geht aus diesem Grund von einem System aus, bei welchem
Gruppen von Modulationsimpulsen iaus 'gesendet werden. Es ist ein auf diesem Prinzip
arbeitendes Selektivrufverfahren bekanntgeworden, bei dem in jeder Gruppe des Rufsignals
maximal zehn Impulse enthalten sind. Die Trägerfrequenz des Senders wird hierbei
zwischen zwei Frequenzwerten umgetastet, und zwar entspricht die Anzahlder Umtastungen
der Impulszahl pro Gruppe. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gruppen von Impulsen
muß man bei dem bekannten System eine längere Sendepause -einlegen; in dieser wird
eine Umsteuerung der Empfangsmittel bewirkt, sodaß, die, folgende Impulsgruppe von
der vorhergehenden Gruppe getrennt ausgewertet werden kann. Durch die Umsteuerpausen
bedingt, ist (die Rufzeit relativ lange, und die Störanfälligkeit gegen Empfangsunterbrechungen
wird hierbei groß.
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Zweck der Erfindung ist es, ein System zu schaffen, beidemdie erwähnten
Nachteile nicht auftreten. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß von dem Prinzip
der Übertragung von Impulsgruppen Gebrauch gemacht wird. Das erfindungsgemäße System
unterscheidet sich jedoch vondem bekannten Prinzip dadurch, daß zwischen den einzelnen
Impulsgruppen ein vonden anderen Impulsen beider Auswerteeinrichtung (durch ein
von der Impulsdauer unabhängiges Unterscheidungsmerkmal abtrennbarer Impuls a -daß
in den einzelnen Auswerte-# # usgesendet wird und einrichtungen nach Empfang jeder
Impulsgruppe in an sich bekannter Weise, und zwar aus-gelöst durch den abtrennbaren
Impuls, jeweilsgeprüft wird, ob die in den einzelnen Gruppen empfangene Impulszahl
mit der den einzelnen Auswerteeinrichtungen als Kriterium vorgegebenen Impulszahl
übereinstimmt, und .daß in an sich bekannter Weise die Auswerteeinrichtung bei übereinstimmung
der Zahl der Impulse in allen Gruppen mit den der Auswerteeinrichtung vorgegebenen
Impulszahlendle Auswertung des Steuerbefehls bewirkt.
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Durch die Erfindung wird somit die für den Ruf bzw. fürdie übertragung
des Steuerbefehls notwendige Zeit abgekürzt, da zwischen zwei Impulsgruppen nur
die Zeit zur Aussendung eines weiteren Impulses
notwendig ist. Die
relativ lange Zeit für die Umsteuerpausen entfällt, Außerdem kann man die Zahl der
Impulse pro Gruppe auch über zehn hinaus erhöhen: Es ergeben sich hierdurch sehr
viele Rufkombinationen. Auch kann man bei dem erfindungsgemäßen System eine Umtastung
des Trägers zwischen zwei Frequenzwerten zur übertragung eines Impulses entfallen
lassen. Es genügt vielmehr, setzt man Frequenzmodulation voraus, die Trägerfrequenz
jeweils für die Dauer eines Impulses einer Gruppe mit einem Niederfrequenzwert f,
zu modulieren und nach der Aussendung der Impulse einer Gruppe kurzzeitig eine Modulation
mit dem Niederfrequenzwert f2 vorzunehmen. Da diese Frequenzwerte weit auseinanderliegen
können, ist eine Anwendung von Filtem,die nur aus W - iderständen und Kondensatoren
bestehen, möglich. In neuester Technik könnendiese klein -und billig aufgebaut werden.
Natürlich kam man die verschiedenen Impulse auchdurch Anwendung von Pulsphasenmodulation
übertragen. Wesentlich ist lediglich, fd.äg empfangsseitig eine Trennung von Gruppenimpalsen
und zwischen den Gruppen übertragenen Markierimpulsen möglich ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann man die Gesamtimpulszahl
für alle Anrufe gleich groß machen. Hierdurch kann mandie Sicherheit des Systems
gegenüber Fehlanrufen erhöhen. Am Ende des gesamten Impulstelegramms wird dann ein
weiterer Markierimpuls gesendet, mit dessen Hilfe geprüft werden kann, ob alle Impulse
des Telegramms empfangen wurden. ---
An Hand des einfachen Ausführungsbeispiels
der Zeichnung soll die Erfindung näher -erläutert wer-den. F i g. 1 zeigt
ein Impulsdiagramm, bestehend aus insgesamtachtzehn Impulsen. Bei dem hier erläuterten
System soll die Gesamtimpulszahl des Anrufs immer gleich groß sein. Außerdem sollen
hier drei Markierimpulse 5 a, 5 b und 5
c verwendet werden, wobei der dritte Markierimpuls 5c zur Kontrolle des richtigen
Empfangs des Impulsdiagramms dient. Zwischen den Markie.rimpulsenentstehen idrei
Gruppen von Impulsen. Während die Impulsgruppen. 1 und 2 dem eigentlichen
seleldiven Anruf dienen, enthält die Impulsgruppe 3 die restlichen, die Anzahl
der Impulse -der beiden anderen Impulsgruppen auf die festgelegte Gesamtimpulszahl
ergänzenden Impulse.
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Mit dem in F ig. 1 dargestellten Impulstelegramm kann derjenige
Empfänger angerufen worden, dem die Rufkombination (3-9) zugeordnet ist.
Es wird zu-
erst die Impulsgruppe 1, bestehend aus drei Impulsen 4,
ausgesendet. Hierzu wird z. B. die Sendefrequenz des Senders dreimal nacheinander
mit der Niederfrequenz f:, moduliert. Danach wirddie, Sendefrequenz des Senders
für die Läng ge des Markierimpulses mit der Niederfrequenz f2 moduliert. Hierauf
wird die nächste Impulsgruppe 2, bestehend aus sechs Impulsen, durch nochmalige
Modulation des Trägers mit der Frequenz f, ausgesendet. Während durch die Zahl der
Impulseder ersten Impulsgruppe 1
die erste Ziffer (3) der Rufkombination
gegeben ist, wird die zweite Ziffer (9) durch die Summe der Impulse derersten
(drei Impulse) und zweiten Gruppe (sechs Impulse) gebildet. (Dabei kann man die
dargestellte Rufkombination auch durch die Ziffern 3
und 6 wiedergeben.)
Nach den sechs Impulsen der zweiten Gruppe 2 wird wiederum ein Markierimpuls
5b ausgesendet, der empfangsseitig -abgetrennt wird. Da hier angenommen wurde,
daß das gesamte ImpulsdiagramTn immer aus fünfzehn Impulsen innerhalb der drei Gruppen
1, 2 und 3 sowie aus drei M-arkierimpulsen bestehen soll, verbleiben
für die Gruppe 3 sechs weitere Impulse"andie sich ein dritter Markierimpuls
5 c anschließt.
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Bei dem in F ig. 1 angegebenen Ausfüh-rungsbeispiel eines Impulsdiagram#ms
mit insgesamt achtzehn Impulsen, vondenen drei Markierimpulse sind, lassen sich
durch Variationder Position der Markierimpulse, schließt man den Fall, daß zwei
Markier-Ünpulse direkteufeinanderfolgen, aus, 105 Rufkombinationen gewinnen.
Diese Zahl steigt sehr schnell an, wenn man die Zahl der Markierimpulse oder die
Gesaratzahl der Gruppenimpulse in den Gruppen oder gar bei-de Größen erhöht. So
erreicht man z. B. bereits bei ider gleichen Anzahl von Gruppenimpulsen,
jedoch fünf Markierimpulsen, über 3000 Kombinationsmöglichkeiten.
Wie aus dem Impulsdiagrarnin der F i g. 1 hervorgeht, können die drei Gruppen
von Impulsen auf Grund der Erfindung zeitlich rasch aufeinanderfolgen: Zwischen
zwei Impuls- -
t' erup pen liegt lediglich ein Markierimpuls, der die gleiche
Länge wie die anderen Impulse haben kann. Hierdurch wird, wie vom -ausgeführt, die
für -die übertragung des Anrufs notwendige Zeit und damit die Störanfälligkeit stark
herabgesetzt.
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In F i g. 2 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer
Einrichtung zur Auswertung des ImpulsdiagramTns dargestellt. Der hier dargestellten
Einrichtung soll die Rufkombination (3-9) zugeordnet sein, d. h.,
sie soll ein Signal abgeben, wenn das in F i g. 1
dargestellte Impulsdi-agramm
empfangen wird. Der Anruf wird über die Empfangsantenne 6 vom Empfänger
7 empfangen. Nach Demodulation -erscheinen am Ausgang des Empfängers
7 Impulse der Niederfrequenz f, und f.. Zur Trennung der Impulse verschiedener
Frequenzen dienen die selektiven Glieder 8 und 9, wobeidas Glied
8 die,Impulse der Frequenz f" durchläßt, während das Glied 9 für die
Impulse der Frequenz f2 durchlässig ist. Die zuerst empfangenen drei Impulse der
Gruppe 1 des Impulsdia-gramms der F i g. 1 werden über das
Glied 8 einer Zählkette von vier hintereinandergcschalteten bistabilen Stufen
(Flip-Flops) 10 bis 13 zugeführt. Durch diedrei Impulse, der ersten
Gruppe werden die ersten zwei Flip-Flops 10 und 11 in die von der
AusgangssteRung verschiedene Stellung gebracht. Man erhält an den beiden zu dieser
Stellung gehören-den Ausgängen dieser Flip-Flops -dann eine Ausgangsspannung. Dadie
Auswerteeinrichtung gemäß F i g. 2 für eine »3« als erste Ziffer ausgelegt
eein soll, sind die beiden obenengeführten Ausgänge der Flip-Flops 10
und
11 sowie die anderen Ausgänge der Flip-Flops 12 und 13 an eine Und-Schaltung
14;angeschaltet, die in dieser Stellung Üer Flip-Flop-Ketto, da ihre vier Eingäng
ge Spannung erhalt-en, ein Ausgangssignalabgibt. Durch den auf die erste Gruppe
1 von Impulsen folgenden ersten Markierimpuls 5 a mit
-der Niederfrequenz f2 wird unter anderem das Tor 15 geöffnet. Das Ausgangssignal
der Und-Schaltun#g 14 gelangt somit zur bistabilen Stufe 16, die in ihre
zweite stabile Lage umkippt. Das Umkippen des Flip-Flops 16
kann bei der in
F i g. 2 dargestellten Einrichtung nur beim Auftreten von drei Impulsen in
der ersten Gruppe vor sich gehen,da nur beidieser Impulszahl am Ausgang der Und-Schaltung
14 ein Signal steht, wenn der erste Markierimpuls das Tor 15 öffnet. Nach
dem ersten Marklerimpuls folgen -die sechs wei-Im
teren Impulse
der zweiten Gruppe 2, die die Flip-Flop-Kette 10 bis 13 in die Stellung
»9« bringen. Ist der Auswerteeinnchtun '-, wie angenonunen,diese Ziffer als
zweite Ziffer vorgegeben, so erhält auf Grund der getroffenen Rangierung die Und-Schaltung
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von den entsprechenden Ausgängen der Flip-Flops bei der Stellung
»9« Spannung und "gibt ein Ausgangssignal ab. Bei dieser Stellung der Zählkette
10
bis 13 wird ein zweiter Markierimpuls 5 b empfangen,
der das Tor 18 öffnet und somit das Flip=rFlop 19
umkippenläßt.
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Mitder bis jetzt beschriebenen Anordnung ist bereits ein Auslösen
eines Anrufs möglich, wobei die vorn angegebene Zahl vom Kombinationen möglich ist.
Im hier näher erläuterten Ausführungsbeispiel soll jedoch das Impulstelegramm immer
eine konstante Gesamtimpulszahl aufweisen. Die die variable Zahl der Impulse derersten
und zweiten Gruppe zu einer konstanten Anzahlürgänzenden Impulsesind in einer dritten
Gruppe 3 enthalten, und zwar enthält diese Gruppe wiederum sechs Impulse.
Durch diese Impulse wird die Flip-Flop-Kette in Stellung » 15 « gebracht.
Mit Hilfeder Und-Schaltung 20 unddes Tors 21 wird - rüft, ob bei Eintreffen
des dritten Martlep kierimpulses 5c tatsächlich die Endstellung der Fhip-Flop-Kette
;erreicht ist. Nur wenn bei Eintreffen des letzten Markierimpulses die Endstellung
erreicht ist, wurde das Impulsdiagramm richtig empfangen. Nur dann kann das Flip-Flop
22 umkippen. Sind auf Grund des empfangenen Anrufs und der durchgeführten Kontrolle
des richtigen Empfangs die Flip-Flops 16, 19 und 22 in der von ihrer Ausgangsstellung
verschiedenen Lage, so erhält man am Ausgang der Und-Schaltung 23 ein Signal,
welches über den Schmitt-Trigger 24 bewirkt, daß das Relais 25 anspricht.
Durch das Ansprechen des Relais 25 kann man eine optische oder,akustische
Anzeige auslösen. Dieses Relais kann also nur betätigt werden, wenn einmal die Zahl
der Impulse in den Gruppen des empfangenen Signals mit den der Auswerteeinrichtung
vorgegebenen Rufkombinationen übereinstimmt und zumanderendas Impulsdiagramm richtig
empfangen wurde. Damit sind Fehlanrufe. unmöglich.
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Von jedem Impuls, unabhängig ob Zähl- oder Markierimpuls, kann man
ein Zeitverzögerungsglied auf- bzw. n#achladen lassen. Fallen ein oder mehrere Impulse
aus oder trittdie Pause nach dem Impulstelegramm ein, so schaltet dieses Zeitglieddie
Flip-Flops 16, 19 und 22 und die Zählkette 10 bis 13 in ihre
Nullstellung und löscht damit das Anrufsignal. - Das Anrufsignal kann natürlich
auch selbsthaltend, bis zur Löschung von Hand, geschaltet werden. -
Damit
das Anrufsignal wenigstens so lange ansteht, bis es wahrgenommen werden kann und
nicht gleich nach wenigen Millisekunden gelöscht wird, kann man beim Glied 24 eine
weitere Zeitverzögerung vorsehen. Man kann an Stelle des Schmitt-Triggers eine monostabile
Kippstufemit entsprechender Zeitkonstante einschalten. Wird das Impulstelegranim
in einer ausreichend kurzen Zeit übertragen und ist die Verzögerung des Gliedes
24 länger als das Impulstelegramm, so wird der Anruf bei mehrfach hintereinander
übertragenem Impulstelegramm so lange ununterbrochen angezeigt, bis keine Wiederholung
des gleichen Impulstelegramms mehr erfolgt. Wünschenswert ist hier eine Verzögerungszeit
von z. B. etwa 500 ms und eine Länge des Impulstelegramms von 450 ms. Hieraus
ergibt sich für jeden Zähl- und Markierimpuls eine Länge von 15 ms und für
Pausen zwischen den Impulsen eine Länge von 10 ms. Für die Pause zwischen
den Impulstelegrammen verbleiben dann 60 ms.
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Bei ider oben beschriobenen Einrichtung ist es in einfacher Weise
möglich, die Rufkombination eines Empfängers zu ändern. Hierzu ist lediglich ein
Umrangieren der Verbindungen zwischen den Flip-Flops 10 bis 13 und
den Und-Schaltungen 14, 17 und 20 notwendig. Auch sind Erweiterungen des
Systems möglich. Man benötigt bei Änderung der Zahl der Markierimpulse pro Markierimpuls
lediglich eine weitere Und-Schaltung mit anschließendem Flip-Flop. Bei Vergrößern
der Impulszahl des Impulstelegramms wirdan die Flip-Flop-Ketteein weiteres Flip-Flop
angeschaltet. Auch können die Niederfrequenzen der verschiedenen Impulse bei den
einzelnen Empfängern verschieden gemacht werden, wodurch eine weitere Vergrößerung
der Kombinationsmöglichkeiten gegeben ist.
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Man kann jedem Empfänger natürlich auch mehrere Kombinationen zuteilen
und so verschiedene Befehle zu ihm übermitteln. Macht man nur eine Ziffer der Kombination
unterschiedlich, so kommt man bei dieser Erweiterung mit einer zusätzlichen Und-Schaltung
entsprechend den Und-Schaltungen 14, 17 und 20, einem weiteren Tor entsprechend
den Toren 15, 18 und 21, einem weiteren Flip-Flopentsprechend den Flip-Flops
16, 19 und 22 sowie,einer weiteren Und-Schaltung (entsprechend
23),
einem weiteren Flip-Flop (entsprechend 24) und einem weiteren Relais
(entsprechend 25) mit Alarmeinrichtung pro zusätzliche Kombination Baus.
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Wie eingangs erwähnt, ist die Erfindung nicht auf die Anwendung bei
Selektivrufsystemen beschränkt. Es ist z. B. auch möglich, das erfindungsgemäße
System zu Fernsteuerzwecken auszunutzen. Hierbei wird durch das Relais
25 z. B. ein Schaltvorgang ausgelöst.
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Die Übertragung der Befehle kann. natürlich auch über Draht erfolgen.
Bei allen Anwendungsfällen tritt der Vorteil auf, daß der Steuerbefähl in kurzer
Zeit übertragcn werden kann. Trotzdem ist #die Zahl der Kombinationsmöglichkeiten
groß, und bei den Empfangsstationen sind nur jeweils zwei frequ#enzselektive Glieder
notwendig. Hierdurch ist es möglich, die beiden Frequenzen weit auseinanderzulegen
und als frequenzselektive Glieder RC-Netzwerke zu verwenden,die gemäß neuer Technik
billig und raumsparend aufgebaut werden können.