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Empfänger für Fernsteueranlagen mit oder ohne selbsttätige Ausführung
der Steuerung nach dem Zeitmultiplexsystem, insbesondere für Eisenbahnsicherungsanlagen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Empfänger für Fernsteueranlagen mit oder ohne
selbsttätige Ausführung der Steuerung nach dem Zeitmultiplexsystem, insbesondere
für Eisenbahnsicherungsanlagen, in dem Befehlsimpulse für die zu übertragenden Steuerbefehle
und/oder Kommandos zeitlich nacheinander durch Taktimpulse auslösbar sind und am
Empfangsort über von einem Taktimpulszähler ausgewählte Koinzidenzgatter einen zugeordneten
monostabilen Befehlsempfänger zum Ansprechen bringen, der beim Ausbleiben der zugehörenden
Befehlsimpulse wieder abfällt. Um in derartigen Anlagen mit möglichst wenig Taktimpulsen
je Zyklus auszukommen, ist den sich gegenseitig ausschließenden Befehlsimpulsen,
z. B. in Eisenbahnanlagen, den Meldungen »Gleis frei« und »Gleis besetzt« derselbe
Taktimpuls zugeordnet. Ferner wird aus Gründen der Sicherheit die eine Meldung durch
einen Befehlsimpuls mit einer bestimmten Frequenz und die andere Meldung durch einen
Befehlsimpuls mit einer anderen Frequenz übertragen. Der Empfang beider Frequenzen
oder keiner dieser Frequenzen bedeutet dann eine Störung. Damit das Ausbleiben der
Befehlsimpulse sich selbsttätig durch Abfallen der zugehörigen Befehlsempfänger
bemerkbar macht, erhalten diese bisher eine Abfallverzögerung, welche die zum Ansprechen
gebrachten Befehlsempfänger mindestens für die Dauer eines Zyklus in der Ansprechlage
hält. Für diese Verzögerung ist bisher ein großer Aufwand erforderlich, insbesondere
wenn ein Abfragezyklus in umfangreichen Anlagen mehrere Sekunden dauert. Ferner
besteht bisher der Nachteil, daß auch beim Ausbleiben der Taktimpulse die Befehlsempfänger
abfallen, so daß der vor dieser Störung bestehende Zustand der Anlage nicht mehr
erkennbar ist.
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Erfindungsgemäß können diese Nachteile dadurch beseitigt werden, daß
jedem monostabilen Befehlsempfänger ein bistabiles Schaltglied vorgeschaltet ist
und jeder Steuerbefehl für den einen Schaltzustand, in dem der Befehlsempfänger
anspricht, aus einem vom ausgewählten Koinzidenzgatter weitergegebenen Befehlsimpuls
abgeleitet ist, während jeder Steuerbefehl für den anderen Schaltzustand allein
aus einem den Taktimpulszähler weiterschaltenden Taktimpuls abgeleitet ist. In Anlagen,
in denen schon der Empfang bzw. das Ausbleiben eines einzelnen Befehlsimpulses den
zugehörigen Befehlsempfänger zum Ansprechen bzw. Abfallen bringen soll, werden zweckmäßigerweise
die Steuerbefehle, die den anderen Schaltzustand des Schaltgliedes herbeiführen,
von einem Taktimpuls abgeleitet, der möglichst dicht vor dem dem Befehlsimpuls zugeordneten
Taktimpuls liegt, z. B. vom vorhergehenden Taktimpuls. Die Abfallverzögerung des
durch das Schaltglied gesteuerten Befehlsempfängers braucht dann nur für die Zeit
zwischen zwei Taktimpulsen bemessen zu sein. Bei Verwendung von Relais als Befehlsempfänger
genügt zur Abfallverzögerung eine Kurzschlußwicklung oder ein Kondensator geringer
Kapazität, weil die Zeit zum Aufladendes Kondensators lang gegenüber der Entladezeit
ist. In Anlagen, in denen der Befehlsempfänger erst nach dem Emfang bzw. Ausbleiben
des zugehörigen Befehlsimpulses in mehreren aufeinanderfolgenden Zyklen ansprechen
bzw. abfallen sollen, wird zweckmäßigerweise zwischen das bistabile Schaltglied
und den Taktzähler ein vorwärts und rückwärts verstellbarer mehrstufiger Zähler,
z. B. eine Zähldrossel mit stufenweise sättigbarem Kern, geschaltet, der in dem
einen Endzustand einen Steuerbefehl zum Herbeiführen des einen Schaltzustandes und
in dem anderen Endzustand einen Steuerbefehl zum Herbeiführen des anderen Schaltzustandes
des Schaltgliedes weitergibt. Ferner ist es zweckmäßig, einen Zähler zu verwenden,
der durch die von den Befehlsimpulsen und den zugeordneten Taktimpulsen abgeleiteten
Fortschaltimpulse um mehr Stufen in Vorwärtsrichtung verstellbar ist, als er durch
die allein von Taktimpulsen abgeleiteten Fortschaltimpulse in Rückwärtsrichtung
verstellbar ist. Bei dieser sogenannten Pilgerschrittsteuerung kommt der Zähler
nach einer bestimmten Anzahl von Abfragezyklen, in denen der Befehlsimpuls empfangen
wird, in den Endzustand, in dem er einen Steuer-
Befehl abgibt,
der den einen Schaltzustand des Schaltgliedes herbeiführt. Das Schaltglied bleibt
in diesem Zustand, wenn der Zähler bei weiterem Empfang von Befehlsimpulsen und
Taktimpulsen abwechselnd vorwärts und rückwärts verstellt wird. Bleibt der Befehlsimpuls
während mehrerer Zyklen aus, so gelangt der Zähler in die andere Endstellung, in
der er das Schaltglied in den anderen Zustand zurückstellt. Die Befehlsempfänger
benötigen bei dieser Schaltung des Empfängers keinerlei Verzögerungseinrichtungen.
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Zwei Ausführungsbeispiele für Empfänger nach der Erfindung sind in
der Zeichnung dargestellt und nachstehend erläutert.
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F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild, F i g. 2 einen Impulsplan und
F i g. 3 einen Teil der Schaltung für einen Empfänger, dessen Befehlsempfänger nach
einmaligem Empfang bzw. Ausbleiben des zugehörigen Befehlsimpulses ansprechen bzw.
abfallen; F i g. 4 zeigt ein Blockschaltbild, F i g. 5 einen Impulsplan und F i
g. 6 einen Teil der Schaltung für einen Empfänger, dessen Befehlsempfänger nach
mehrfachem Empfangen bzw. Ausbleiben des zugehörigen Befehlsimpulses ansprechen
bzw. abfallen.
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In F i g. 1 ist ein Taktimpulszähler TZ vorgesehen, der durch Taktimpulse
T in jedem Abfragezyklus T1, T2 usw. aus einem bestimmten Anfangszustand
weitergeschaltet wird. Bei den durch die Taktimpulse der Zyklen herbeigeführten
Zustände geben seine AusgängeAa bis Az je einen Impuls ab. Der im Zyklus
T 1 beim Taktimpuls n-1 vom Ausgang An-1 abgegebene Impuls bringt das Schaltglied
S in den Schaltzustand »0«, damit von dem einen in den anderen Schaltzustand, sofern
dieser Zustand nicht bereits bestanden hat. Der beim Taktimpuls n vom Ausgang
An abgegebene Impuls öffnet das Koinzidenzgatter K, wenn dessen anderer Eingang
gleichzeitig einen Impuls erhält, der von dem Befehlsimpuls f abgeleitet ist. Dieser
Befehlsimpuls ist durch den Taktimpuls n in einer nicht dargestellten Station ausgelöst
worden. Durch den vom Ausgang des Koinzidenzgatters K auf den Eingang E 1 weitergegebenen
Steuerimpuls wird das Schaltglied S in den einen Schaltzustand »1« gebracht, bei
dem das als Befehlsempfänger verwendete Relais R anspricht, d. h. aus dem Schaltzustand
»0« in den Schaltzustand »1« gelangt. Das Schaltglied S bleibt im Schaltzustand
»1« bis zum Taktimpuls n-1 des nächsten Abfragezyklus T2. Der hierbei vom Ausgang
An-1 des Taktimpulszählers abgegebene Impuls bringt das Schaltglied S in den anderen
Schaltzustand »0« zurück. Beim folgenden Taktimpuls n des Zyklus T 2 wird,
das SchaltgliedS wieder in den Schaltzustand »1« gebracht, da gleichzeitig mit dem
Taktimpuls ein Befehlsimpuls f empfangen wird. Damit das Relais R zwischen den beiden
Taktimpulsen n-1 und r2 jedes Zyklus angezogen bleibt, braucht es nur eine Abfallverzögerung
zu erhalten, die wenig größer als die Zeit t zwischen den Anfängen dieser Taktimpulse
ist. Im Abfragezyklus T 3 wird kein Befehlsimpuls f
empfangen, z. B.
infolge einer Störung des Übertragungskanals. Daher fällt das Relais R noch während
des Taktimpulses n nach Ablauf der Verzögerungszeit ab. (Zustand »0«.) Im Zyklus
T4, in dem gleichzeitig mit dem Abfrageimpuls n wieder ein Befehlsimpuls f empfangen
wird, spricht das Relais R wieder an. In der zugehörigen Schaltung F i g. 3 besteht
das Koinzidenzgatter K aus einem Ringkern Rk mit Sättigungsmagnetisierung durch
die Durchflutung der Wicklung a. Erhalten die Wicklungen b und c gleichzeitig
Strom durch einen Impuls vom Aüsgang An des Taktzählers bzw. durch einen Befehlsimpuls
f, so wird der Ringkern vollständig ummagnetisiert. Dabei gibt die Wicklung d einen
Impuls ab, der über den Transistor Tr auf die an den Eingang E 1 angeschlossene
Steuerwicklung des als Schaltglied S verwendeten Transfluxors F gelangt. Dieser
Impuls magnetisiert den Bereich um das Steuerloch L 1 in dem durch ein Kreuz angedeuteten
Uhrzeigersinn. Da die mit dem zweiten Steuerloch L 2 verkettete Wicklung ebenfalls
eine im Uhrzeigersinn wirkende Vormagnetisierungsdurchflutung um dieses Loch erzeugt,
wird im Transfluxor der Übertragungszustand herbeigeführt. Dann wird der in der
Wicklung U1 fließende Strom auf die Wicklung U2 übertragen, so daß über den Gleichrichter
G das Relais R anspricht. Der für eine Abfallverzögerungszeit t des Relais R bemessene
Kondensator C wird aufgeladen.
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Beim Taktimpuls n-1 des Zyklus T 2 wird vom Ausgang An-1 des Taktimpulszählers
TZ an die an den Eingang Eo angeschlossene Steuerwicklung des Transfluxors
ein Impuls abgegeben, der den Bereich um das Steuerloch L 1 entgegen dem Uhrzeigersinn
magnetisiert (angedeutet durch einen Punkt neben der Wicklung). Im Transfluxor entsteht
hierdurch der Blockierungszustand, so daß die Übertragungswicklung U2 stromlos wird.
Der aufgeladene Kondensator C verzögert jedoch das Abfallen des Relais R bis zum
Impuls n dieses Zyklus, bei denn im Transfluxor wieder der Übertragungszustand herbeigeführt
wird. Beim Ausbleiben des Befehlsimpulses f in einem Abfragezyklus fällt das Relais
nach Ablauf der Verzögerungszeit t ab.
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Bei dem in F i g. 4 schematisch dargestellten Beispiel sind gegenüber
k' i g. 1 zusätzlich die Quantisierungsglieder Qn und Qx sowie eire mehrstufiger
Zähler SZ vorhanden, der vorwärts und rückwärts verstellt werden kann und zwei Endzustände
hat. Die Quantisierungsglieder formen die ihren Eingängen zugeführten Impulse, die
unterschiedliche Längen und Amplituden haben können, in quantisierte Impulse um,
die den Eingängen En und Ex des Zählers SZ zugeführt werden und auf diesen
genau definierte Wirkungen ausüben. Die dem Eingang En zugeführten Impulse
schalten den Zähler SZ in Vorwärtsrichtung um mehr Stufen weiter, als er durch die
dem Eingang Ex zugeführten Impulse in Rückwärtsrichtung verstellt wird. In dem Beispiel
ist ein fünfstufiger Zähler angenommen, der durch jeden Impuls am Eingang
En um vier Stufen in Vorwärtsrichtung und durch jeden Impuls am Eingang Ex
um zwei Stufen in Rüclcwärtsrichtung weitergeschaltet werden kann. Erreicht der
Zähler SZ durch diese Impulse gerade den einen oder den anderen Endzustand, so gibt
der zugeordnete Ausgang A 5 bzw. A 0 noch keinen Steuerbefehl ab. Wird dagegen beim
Zustand 2, 3, 4
oder 5 des Zählers SZ auf den Eingang En oder
beim Zustand 1 oder 0 auf den Eingang Ex ein Impuls gegeben, so gibt der zugeordnete
Ausgang A 5 bzw. A 0 an den Eingang E 1 bzw. E 0 des Schaltgliedes S einen Steuerbefehl.
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Bei dem in F i g. 5 dargestellten Impulsplan für das in F i g. 4 gezeigte
Beispiel ist angenommen, daß im Abfragezyklus T 1 der Abfrageimpuls
n erstmalig mit
einem Befehlsimpuls f beantwortet wird. Dieser
Befehlsimpuls öffnet zusammen mit dem vom Ausgang An des Taktimpulszählers
TZ abgegebene Impuls das Koinzidenzgatter K. Hierdurch wird im Quantisierungsglied
Qn ein Impuls ausgelöst, der dem Eingang En des Zählers SZ zugeführt
wird und diesen um vier Schritte von der Stufe 0 auf die Stufe 4 weiterschaltet.
Beim Taktimpuls x löst der vom Ausgang Ax des Taktimpulszählers TZ abgegebene
Impuls im Quantisierungsglied Qx einen Impuls aus, der dem Eingang Ex zugeführt
wird und den Zähler SZ um zwei Stufen auf die Stufe 2 zurückschaltet. Durch den
vom Befehlsimpuls f beim Taktimpuls n des Zyklus T 2 im Quantisierungsglied
Qn ausgelösten Impuls gelangt der Zähler SZ auf die Stufe 5. Dabei gibt sein Ausgang
A 5 an den Eingang E 1 einen Impuls, der das Schaltglied S in den Schaltzustand
»1,« bringt. Das Relais R zieht an. Beim Taktimpuls x des Zyklus T 2 wird
der Zähler SZ wieder um zwei Schritte zurückgestellt, so daß er auf der Stufe
3 steht. Würde auch im nächsten Zyklus beim Taktimpuls n ein Befehlsimpuls f empfangen,
so würde der Zähler SZ wieder auf die Stufe 5 gelangen und auf den Eingang E 1 des
Schaltgliedes S einen Einstellimpuls geben. Dieser Impuls bleibt dann aber wirkungslos,
da das Schaltglied S bereits im Schaltzustand »1« ist. Beim Taktimpuls x dieses
Zyklus würde der Zähler SZ wieder auf die Stufe 5 zurückgestellt werden. Dieser
Ablauf wiederholt sich bei jedem Zyklus, wenn beim Taktimpuls n ein Befehlsimpuls
f empfangen wird. Das Schaltglied S bleibt bei den Zyklen in der »1«-Lage und hält
das Relais R angeschaltet.
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Wird im Zyklus T 10 der Befehlsimpuls infolge einer Störung nicht
empfangen, so bleibt der Zähler SZ beim Taktimpuls n auf der Stufe 3 stehen. Beim
Taktimpuls x wird er um zwei Schritte zurückgestellt und gelangt auf die Stufe 1.
Hierbei gibt der Zähler SZ keinen Steuerbefehl an das Schaltglied S. Ein im nächsten
Zyklus vom Befehlsimpuls f und Taktimpuls n im Quantisierungsglied Qn ausgelöster
Impuls würde den Zähler SZ wieder auf die Stufe 5 stellen, wobei im Zähler SZ ebenfalls
kein Steuerbefehl für das Schaltglied S ausgelöst wird.
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Wird aber - wie dargestellt ist - auch im Zyklus T11 der Befehlsimpuls
nicht empfangen, so erreicht der Zähler SZ beim Taktimpuls x dieses Zyklus die Stufe
0 und gibt von einem Ausgang A 0 auf den Rückstelleingang E 0 des Schaltgliedes
S einen Steuerbefehl. Das Schaltglied S gelangt in den Schaltzustand »0«, und das
Relais R fällt ab. Die Störung macht sich dann dadurch bemerkbar, daß sowohl das
Relais R als auch ein der Gegenmeldung zugeordnetes Relais abgefallen ist.
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Ist das Ausbleiben des Befehlsimpulses f in den Zyklen T 10
und T 11 nicht durch eine Störung, sondern durch Ändern der Meldung in die
Gegenmeldung bedingt, so wird durch jeden Taktimpuls n dieser Zyklen ein Befehlsimpuls
mit anderer Frequenz ausgelöst. Hierdurch gelangt der dieser Gegenmeldung zugeordnete
Zähler, wie es bereits für den Zähler SZ beschrieben wurde, innerhalb von zwei Abfragezyklen
von Stufe 0 auf Stufe 5. Der Zähler für die Gegenmeldung bringt im Zyklus T11 beim
Taktimpuls n
das zugehörige Schaltglied in den Schaltzustand »1«, so daß der
von diesem gesteuerte Befehlsempfänger anspricht. Der gegensinnige Zustandswechsel
der Schaltglieder und der Befehlsempfänger für Meldung und Gegenmeldung findet also
etwa gleichzeitig statt. .
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Sendet eine abgefragte Station infolge einer Schaltungsstörung die
Befehlsimpulse für Meldung und Gegenmeldung gleichzeitig, so sind nach zwei Abfragezyklen
die Schaltglieder für Meldung und Gegenmeldung im Schaltzustand »1«. Dann sind die
zugehörigen Befehlsempfänger gleichzeitig angeschaltet, so daß sich diese Störung
ebenfalls bemerkbar macht.
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In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 6 besteht das Quantisierungsglied
Qx der F i g. 5 aus dem Ringkern Rx mit den Wicklungen ax, bx und dx. Das Koinzidenzgatter
K und das Quantisierungsglied Qn aus dem Ringkern Rn mit den Wicklungen
an bis dn. Die Ringkerne sind über die Wicklungen ax und an
vormagnetisiert
und werden durch jeden Impuls in der Wicklung bx bzw. gleichzeitige Impulse in den
Wicklungen bn und cn ummagnetisiert. Als Zähler SZ
ist ein Ringkern RZ mit
den Magnetisierungswicklungen zx und zn und als Schaltglied S ein Txansfluxox
Fn vorgesehen. Werden die Kerne Rn und Rx ummagnetisiert, so werden von den Wicklungen
dn und dx über die Gleichrichter Gn und Gx sowie die Widerstände Wn und Wx quantisierte
Magnetisierungsimpulse entgegengesetzter Magnetisierungsrichtung auf die Wicklungen
zn und zx gegeben.. Der Drosselkern RZ wird hierdurch stufenweise in die Sättigung
gebracht. Beim Erreichen der vollen Sättigung steigt wegen der dann gering werdenden
Induktivität der Wicklungen zn und zx der Impulsstrom so stark an, daß an den Widerständen
Wn und Wx Spannungsabfälle auftreten, welche die Transistoren Tr1 und Tr
0 aussteuern. Ein vom Transistor Tr 1 auf den Eingang E 1 gegebener
Impulsstrom bringt den Transfluxor Fn aus dem Schaltzustand »0« in den Schaltzustand
»1«, bei dem das Relais R über den Gleichrichter G anspricht. Ein vom Transistor
TrO auf den Eingang E0 gegebener Impulsstrom bringt den Transfluxor in den Schaltzustand
»0«, wobei das Relais R unverzögert abfällt.
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Für die Koinzidenzgatter, Quantisierungsglieder und Schaltglieder
können an Stelle von Ringkernen und Transfluxoren auch andere elektronische Einrichtungen
verwendet werden. Als Schaltglieder sind bei niedriger Impulsfolgefrequenz auch
Relais mit Selbsthaltekreis bzw. permanentmagnetischer Haftung und Abwerfwicklung
geeignet. Ferner müssen bei dem Beispiel nach F i g. 4 die Rückstellimpulse für
den Zähler SZ nicht von einem Ausgang Ax des Taktimpulszählers TZ abgegeben werden,
der dem auf den Taktimpuls n folgenden Impuls zugeordnet ist. Es ist auch möglich,
beispielsweise den Ausgang Az zu verwenden, der am Ende jedes Zyklus oder vor dem
Ausgang An einen Impuls abgibt. Ferner können die Rückstellimpulse auch durch
die abfallende Flanke der vom Ausgang An abgegebenen Impulse ausgelöst werden.
Das hat den Vorteil, daß beim Wechseln von Meldung und Gegenmeldung die Schaltglieder
und die Befehlsempfänger etwa gleichzeitig ihren Schaltzustand ändern.