DE1904887A1

DE1904887A1 - Schaltungsanordnung zum stoerungsfreien UEbertragen von impulsfoermigen Signalen,insbesondere fuer Achszaehleinrichtungen in Eisenbahnsicherungsanlagen

Info

Publication number: DE1904887A1
Application number: DE19691904887
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Konstantin Schmidt
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1969-01-31
Filing date: 1969-01-31
Publication date: 1970-08-20
Also published as: CH527527A; GB1240448A; FR2031282A5; DE1904887B2; ES376073A1

Description

Standard Elektrik Lorenz AG

7000 Stuttgart-Zuffenhausen · .

Hellmuth-Hirth-Strasse 42

X. Schmidt - 1 ■

Schaltungsanordnung zum störungsfreien Übertragen von impulsförmigen Signalen, insbesondere für Achszähleinrichtungen in Eisenbahnsicherungsanlagen.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum störungsfreien Übertragen von impulsförmigen Signalen, insbesondere für Achszähleinrichtungen in Eisenbahnsicherungsanlagen', bei der zum Unterdrücken von Störimpulsen, deren Impulsdauer kleiner als die Impulsdauer der zu übertragenden Nutzsignale ist, die Signale über Laufzeitglieder einer bistabilen Kippstufe

zugeführt werden.

Eine solche Schaltungsanordnung kann zur Unterdrückung von Störimpulsen bei Fernsteueranla'gen, in digitalen Regel- und Steuersystemen, Rechenmaschinen, zum Übertragen von Impulsen bei Fernschreibanlagen und insbesondere bei Anlagen des Eisenbahnsicherungswesens eingesetzt werden, bei denen die Aufgabe zugrunde liegt, aus.einem Impulsprogramra, das von einem Geber erzeugt wird.und aus weichen elektrischen Nutzimpulsen unterschiedlicher Zeitdauer, aber einer bestimmten Mindestlänge, und Störimpulsen, die vom Geber und dem Übertragungssystem aufgenommen werden, aber kürzer als die Nutzimpulse sind, besteht, die Nutzimpulse als Rechteckimpulse zu übertragen.

Es ist eine Schaltungsanordnung zur Aussiebung von Impulsen eines, vorbestimmten Breitenbereiches aus einem Impulsgemisch mittels Impulsfilter bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 Ij5j5 754). Bei diesem· Filter sind zwei für gleiche Impulsdauer ausgelegte, monostabile Multivibratoren vorgesehen, denen die Eingangsimpulse jeweils über die. Reihenschaltung einer Integrierschaltung und einer Differenzierschaltung zugeführt werden. Die beiden Integrierschaltungen unterscheiden sich in ihrer Zeitkonstante geringfügig, so

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dass die für die Auslösung der zugehörigen Multivibratoren erforderliche Spannung bei der einen Integrierschaltung bereits kurz vor, bei der anderen jedoch erst kurz nach dem Ende eines Eingangsimpulses der vorgegebenen Zeitdauer erreicht ist. Weiterhin steuern die Multivibratoren zwei in Reihe liegende Schalttransistoren, die nur bei vorgegebener Länge der Eingangsimpulse leitend werden.

Ein weiteres bekanntes Impulsfilter (deutsche Auslegeschrift 1 193 5^5) ist ■ dadurch gekennzeichnet, dass zwei Schmitt-Trigger für Impulse .gleicher Polarität eingangsseitig parallelgeschaltet sind und in ihren Eingangskreisen Integrierglieder enthalten, die jeweils einen von der Reihenschaltung einer Diode und eines Widerstandes überbrückten Widerstand und einen Kondensator umfassen und verschiedene Auflade- und Entlade-Zeitkonstanten besitzen, dass der eine Trigger an den Impulseingang und der andere Trigger an den Sperrwiderstand eines Diodentores angeschlossen ist, und dass die Auflade-Zeitkonstante des Integriergliedes des letzteren luggers grosser ist als die Auflade-Zeitkonstante des Integriergliedes des anderen Triggers, die so gewählt ist, dass der an den Sperrwiderstand des Diodentores angeschlossene Trigger anspricht, wenn die Eingangsimpulsdauer eine vorgegebene maximale Toleranz Überschreitet, während die Auflade-Zeitkonstante des Integriergliedes des an den Impulseingang des Diodentores angeschlossenen Triggers so gewählt ist, dass dieser Trigger anspricht, wenn die Eingangsimpulsdauer eine vorgegebene minimale Toleranz überschreitet.

Diese bekannten Impulsfilter haben die Eigenschaft, nur Impulse einer bestimmten vorgegebenen Zeitdauer durchzulassen, so dass diese Impulsfilter in Einrichtungen, bei denen Nutzimpulse unterschiedlicher Impulsdauer übertragen werden müssen, nicht geeignet sind. Ein solcher Fall liegt beispielsweise bei Achszähleinrichtungen in Eisenbahnsicherungsanlagen vor, bei denen eine IjüpulsauBwertung der durch die Einwirkung der Achsen in an den Gleisen angeordneten Impulsgebern erzeugten Impulse zum Zählen der an den Impulsgebern vorbeilaufenden Achsen vorgenommen wird. Hierbei ist die Impulsdauer der von den Impulsgebern erzeugten Nutzimpulse abhängig von der Geschwindigkeit der

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die Wirkzonen durchlaufenden Räder . Die kürzeste Impulsdauer wird im wesentlichen durch zulässige Höchstgeschwindigkeit der Schienenfahrzeuge bestimmt und kann sich entsprechend der Betriebsgeschwindigkeit der einwirkenden Räder in weiten Grenzen ändern. Bei der Eingabe der von den an der ■ ■_:. ■ Strecke angeordneten Impulsgebern abgegebenen Nutzimpulse in die örtlich :'■'-entfernten Achszähleinrichtungen können zusammen mit den Nutzimpulsen Störimpulse übertragen werden, die in den Auswerteeinriohtungen die ankommenden Nutzsignale verfälschen. >· · .

In einer bekannten Anordnung zur Impulsauswertung für Ächszähleinrichtun- ". ... W gen (deutsche Patentschrift 1 139 873) werden die.von den Impulsgebern abgegebenen Achsimpulse in der Ausvierteinrichtung Impulsformen zugeführt. ' Diese Impulsformer bestehen aus Schwellwertschaltern, die beim Übertragen der Achsimpulse in die Einrichtung Störimpulse, deren Amplituden Meiner als die Ansprechschwelle des Schwellwertschalters sind, unterdrücken. Amplituden der Störimpulse, die grosser als die Ansprechschwelle des Schwellwertschalters sind, können zu falschen Zählergebnissen oder Störungen· führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, auch Störimpulse, deren Amplituden die:Schwellwertschalter durchschalten würden und deren Impulsdauer kleiner als die ■ kürzeste Nutzimpulsdauer ist, beim Übertragen von Nutzimpulsen in die .Auswerteeinrichtungen zu unterdrücken. / . / :

In einer bekannten Schaltungsanordnung zur Steuerung von kippbaren bistabilen Multivibratoren durch mechanische Kontakte (deutsche Auslegeschrift 1 O56 18O) werden die Kontaktprellungen beim Betätigen dieser Kontakte dadurch unterdrückt, dass ein Laufzeitglied, bestehend aus kapazitiven undohmschen Schaltelementen parallel zu dem steuernden Impulskontakt angeordnet ist, dessen Zeitkonstante grosser ist als die Prellzeit des steuernden Kontak«= tee. Diese Schaltungsanordnung ist zum Übertragen von Rechteckimpulsen und zum Unterdrücken der von dem Schliessen und Öffnen der Kontakte abhängigen Kbntaktprellungen geeignet. . - .'."■'.

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Die Erfindung löst die Aufgabe, Nutzimpulse beliebiger Form ab einer bestimmten Amplitude zu übertragen, dabei beliebige Störimpulse, deren Impulsdauer kleiner als die kürzeste Nutzimpulsdauer ist, zu unterdrücken und bei einem wirtschaftlichen Aufwand an Schaltelementen, mittels einer bistabilen Kippstufe abhängig von den Nutzsignalen Rechteckimpulse entsprechender Impulsdauer zu erzeugen. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der bistabilen Kippstufe ein Schwellwertschalter mit einem Steuereingang und zwei antivalenten Ausgängen vorgeschaltet ist, dass beim Ankommen eines Signals an dem Eingang des Schwellwertschalters das an dem einen Ausgang des Schalters auftretende Signal über ein Laufzeitglied dem einen Eingang der bistabilen Kippstufe zugeführt wird und diese verzögert umschaltet, dass beim Wegbleiben des Signals am Eingang des Schwellwertschalters das an dem anderen Ausgang auftretende Signal über ein weiteres Laufzeitglied' dem zwei- ten Eingang der bistabilen Kippstufe zugeführt wird und die Kppstufe verzögert zurückschaltefund dass an den Ausgängen der bistabilen Kippstufe ein mit einer bestimmten Verzögerung der Vorder- und Rückflanke gegenüber dem Eingangsimpuls entsprechendes Signal anliegt.

In der weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, dass die Laufzeitglieder aus an sich bekannten Verzögerungsgliedern mit Widerständen und Kondensatoren bestehen, wobei parallel zu den Widerständen Dioden derart geschaltet sind, dass die Zeitkonstanten der Verzögerungen beim Aufladen der Kondensatoren grosser als beim Entladen sind. Um die Wirkungen der an'den„ Laufzeitgliedern anliegenden Spannung auf die bistabile·Kippstufe zeitweise zu vermeiden, sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung in den Verbindungsleitungen zwischen den Laufzeitgliedern und den Eingängen der bistabilen Kippstufe Dioden angeordnet.

In manchen Fällen ist es vorteilhaft·, dass^die Impulsdauer der abgegebenen Rechteckimpulse abhängig'von der unterschiedlichen Nutzimpulsdauer ist. Dies

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wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Laufzeitglieder derart m ' dimensioniert sind, dass die Impulsdauer der an den Ausgängen einer bistabilen Kippstufe anliegenden Impulse gleich der Impulsdauer des dem Eingang des ..._. Schwellwertschalters zugeführten Nutzimpulses ist.

Die Erfindung sei anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Figuren sind nur die wesentlichen Teile aufgenommen, die unbedingt zum Verständnis der Erfindung erforderlich sind.

Fig. 1 zeigt an dem Schwellwertschalter ankommende Impulsformen und deren Verarbeitung in der Einrichtung, Fig. 2 bis 4 verschiedene Schaltungsbeii spiele der Erfindung. . φ - - -

Von den' im oberen Teil der Fig. 1 an den Schwellwertschaltereingang E 1 ankommenden Impulsen seien beispielsweise die Impulse I 1 und I 2 Nutzsignaie und die Impulse I 3 und 1.4 Störimpulse. Überschreitet die Impulsspannung UE 1 am Eingang des Schwellwerts chapters die Grosse US, die dem Schwellwert des Schalters entspricht, so wird der Schwellwertschalter durchgeschaltet und wieder gesperrt, wenn die Impulsspannung unter die Schwellspannung US absinkt.

Bei diesen Vorgängen treten an dem Ausgang A 2 des Schwellwertschalters in den Fig. 2 bis 4 Signale auf, die entsprechend der am Eingang El des Schwellwertschalters ankommenden Signale I 1 bis I 4 in Rechteckimpulse mit einer Impulsdauer umgeformt werden, die der Zeit der am Eingang E 1 anliegenden Impulsspannung UE i grosser als die Schwellwertspannung US entspricht. Im mittleren Teil der Fig. 1, sind diese Rechteekimpulse, die beispielsweise abhängig von den Impulsen I 1 bis I 4 an dem Ausgang A 2 der Schweliwertschalter SS auftreten, dargestellt. Hierbei habe z.B. das Signal I 2 eine Impulsdauer T 2. Am Ausgang A 1 des Schwell wertschalters werden Rechteekimpulse -¹ antivalenter Form zu den Impulsen am Ausgang A 2 erzeugt.

Mit dem Auftreten eines Signals an dem Ausgang A 2 des Schwellwertschalters SS der Fig. 2 bis 4 wird über ein Laufzeitglied und .den Eingang EJ die bistabile Kippstufe BK verzögert umgeschaltet. In den Fig. 2 bis 4 ist als Laufzeitglied ein Verzögerungsglied, bestehend aus dem Widerstand R 1 und dem Kondensator Cl,

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verwendet. Liegt mit dem am Ausagang A 2 auftretenden Signal beispielsweise die Spannung UB+ am Ausgang an, so wird über den Widerstand R 1 der Kondensator C 1 aufgeladen. Erreicht die Spannung an dem mit dem Eingang -E 3 verbundenen Anschluss' des Kondensators C 1 eine vorbestimmte Grosse, so wird die bistabile Kippstufe umgeschaltet und an den Ausgängen A 3 und A 4 tritt eine Spannungsänderung auf. '

Geht nun die Spannung UE 1 am Eingang E 1 des Schwellwertschalters SS auf die Sahwellspannung US zurück, so wird der Schalter SS gesperrt und die Spannungspotentiale an den antivalenten Ausgängen A 1 und A 2 nehmen wieder ihren Ruhewert ein. Hierdurch wird einerseits de*· Kondensator C 1 entladen und anderersei"^ durch die am Ausgang A 1 anliegende Spannung, die nun beispielsweise den Betrag UB+, Fig. 4, erreichen· kann, über das andere Laufzeitglied, z.B. den Widerstand R 2, Fig. 2 bis 4, und den Kondensator C 2 und den Eingang E 4 die bistabile Kippstufe BK zurückgestellt, wobei der Vorgang in gleicher Weise wie beim Umstellen erfolgen kann. Die Spannungspotentiale an den Ausgängen A 3 und A 4 wechseln wieder auf Beträge, die der Grundstellung der bistabilen Kippstufe zugeordnet sind.

An den Ausgängen A 3 und A4 der Kippstufe BK werden Rechteckimpulse, z.B. I 11, Fig. 1, erzeugt, die den Signalen an dem Ausgang A 2 des Schwellwertschalters SS, Fig. 2 bis 4, und dem dazugehörigen Eingangsimpulsen II, Fig.l, entsprechen. Die einzelnen Flanken der von der Kippstufe BK am Ausgang A 4 abgegebenen Rechteckimpulse- sind jedoch entsprechend der Laufzeitglieder, Mspielsweise entsprechend der Zeitkonstanten RlClbzw. R2C2, zeitlich, z.B. t 1 bzvr. t 11, Flg. 1, zu den Flanken der Impulse des Schwellwertschalters SS versetzt.

Der Betrag der zeitlich versetzten Übertragung der Impulse am Eingang E 1 des Schwellwertschalters SS bis zur Abgabe an den Ausgängen A 3 bzw. k 4 der bistabilen Kippstufe wird abhängig von der zu übertragenden kürzesten Nutzimpulsdauer festgelegt, so dass Störimpulse, z.B. 13 und I 4, deren Impulsdauer kleiner als die kürzeste Nutzimpulsdauer Ist7 von der Schaltungsanordnung unterdrückt werden.

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,In manchen Fällen, bei denen der unterschiedlichen Impulsdauer der Nutz- . ' signale eine Information zugeordnet ist, können in vorteilhafter Weise die

. durch die beiden. Laufzeitglieder gegebenen Verzögerungen der übertragenen Vorder- und Rückflanken der Nutzimpulse gleich gross gewählt werden._."

■ Der Einfluss von Betriebsspannungsschwankungen auf die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung kann durch an sich bekannte Stabilisierung der Speisespannung vermieden werden. ■

Wird die Schwellenspannung der Kippstufe BK durch eine Zenerdiode Z 1, Fig. 4, in der gemeinsamen Emitterleitüng der Transistoren dieser Stufe erzeugt, so W kippt dieselbe wieder schnell in ihre andere Lage und man vermeidet eine Hyterese der Schwellenspannung. Wählt man die Schwellenspannung US, Fig. 1, des Schwellwertschalters SS wesentlich kleiner als die der Kippstufe und. schaltet man zwischen die RC-Glieder und die Eingänge E J> bzw. E 4 der Kippstufe je eine Diode D 1 bzw. D 2, Fig. J>₃ die so gepolt sind, dass positive Steuerspannungen an die Eingänge der Kippstufe gelangen können, so erreicht man, dass sich die Kondensatoren C 1 bzw. C 2 an den jeweils nicht angesteuerten Eingängen E J> bzw. E 4 der Kippstufe BK bis auf die Schwellen- · spannung des Schwellwertschalters entladen kann. Der Spannungshub über dem Kondensator wird grosser und man erreicht die gleiche Zeitkonstante mit kleineren Werten der RC-Glieder. . -

κ Weiterhin können die Widerstände R 1 und R 2, Fig. 4, mit einer Diode D 3 und D 4 überbrückt werden, die so gepolt sind, dass die Entladung der Kondensatoren C 1 und C 2 schnell und unabhängig von den Widerständen R 1 und R 2 erfolgen kann. Hierdurch wird erreicht, dass nahezu die volle Verzögerungszeit sofort nach der Übertragung eines Nutzimpulses wieder zur Verfügung steht.

K Patentansprüche

1 Blatt Zeichnung, 4.Fig.

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Claims

~ «' 1S04887 K. Schmidt - 1 Patentansprüche

1. Schaltungsanordnung zum störungsfreien Übertragen von impulsförmigen Signalen, insbesondere für Achszähleinrichtungen in Eisenbahnsicherungsanlagen, bei der zum Unterdrücken von Störimpulsen, deren Impulsdauer kleiner als die Impulsdauer der zu übertragenden Nutzsignale- ist, die ■ Signale über Laufzeitglieder einer bistabilen Kippstufe zugeführt wer_T den, dadurch gekennzeichnet, dass der bistabilen Kippstufe (BK, Fig. 2 bis 4) ein Schwellwertschalter (SS) mit einem Steuereingang (E l) und zwei antivalenten Ausgängen (A 1 und A 2) vorgeschaltet ist, dass beim Ankommen eines Signals "(z.B. II, Pig. l) an dem Eingang (E 1, Fig. 2 bis 4) des Schwellwertschalters (SS) das an dem einen Ausgang (A 2) des .-"..·: Schalters (SS) auftretende Signal über ein Laufzeitglied (z.B. bestehend aus dem Widerstand R 1 und dem Kondensator Cl). dem einen Eingang (E ~5) der bistabilen Kippstufe (BK) zugeführt wird und diese (BK) verzögert umschaltet, dass beim Wegbleiben des Signals (z.B. I 1, Fig.l) am Eingang (E 1, Fig. 2 bis 4) des Schwellwertschalters (SS) das an dem anderen Ausgang (Al) auftretende Signal über ein weiteres Laufzeitglied (R 2 und C 2) dem zweiten Eingang (E 4) der bistabilen Kippstufe (BIi) zugeführt wird und die Kippstufe (BK) verzögert zurückschaltet und dass an den Ausgängen (A 3 bzw. A 4') der bistabilen Kippstufe (BK) ein mit einer bestimmten Verzögerung der Vorder- und Rückflanke gegenüber dem Eingangsimpuls (z.B. I 1, Fig. 1) entsprechendes Signal (z.B. Ί 11 am Ausgang A4) anliegt. .

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufzeitglieder aus an sich bekannten Verzögerungsgliedern mit Widerständen '(z.B. R 1 bzw. R 2, Fig. 4) und Kondensatoren (C 1 bzw. C 2) bestehen, wobei parallel zu den Widerständen (R 1 bzw. R 2) Dioden (D 3 bzw. D 4) derart geschaltet sind, dass die Zeitkonstanten der Verzögerungen beim Aufladen der Kondensatoren (C 1 bzw. C 2) grosser als beim Entladen sind. ·

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3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Verbindungsleitungen zwischen den Laufzeitgliedern und den Eingängen (z.B. E 3 bzw. E 4, Fig. J) der bistabilen Kippstufe (BK) Dioden (D 1 bzw. D 2) angeordnet sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 3* dadurch . gekennzeichnet, dass die Laufzeitglieder derart dimensioniert sind, dass die Impulsdauer (z.B. T 21, Fig. l) der an den Ausgängen (A 3.bzw. A 4, Fig. 2 bis 4) einer bistabilen Kippstufe (BK) anliegende Impulse (z.B. I 21, Fig. l) gleich der Impulsdauer (T 2) des dem Eingang (E 1, Fig. 2 bis 4) des Schwellwertschalters (SS) zugeführten Nutzimpulses (I 2, Fig.l) 'ist.

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