DE2207255A1 - Stromversorgungssystem - Google Patents

Description

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The Post Office, London (Großbritannien) Stromversorgungssystem

Die Erfindung betrifft ein Stromversorgungssystem zur Einspeisung von Strom aus einer zentralen Quelle in eine oder mehrere Außenstationen über Fernsprechleitungen oder dergleichen, die vorwiegend zur Übertragung von Sprachsignalen oder anderen inf ormatiorishal tigen elektrischen Signalen vorgesehen sind. Das System hat eine Stromversorgunc.ssende-Einheit in der zentralen Quelle und eine Lei« tungsstromversorgungsempfangs-Einheit in der Außenstation,,

Bei Verwendung in eiru-ci Fernsprechnetz ermöglicht die Kr ii η lnit/ , -J-jß von d;n fei's.'precliapparaten verschiedene ftJektroiiische Ausrüstung, die sic-ii in den Teilnehmerstationtin befindet, von dir Veniii ttlun^ss t-βΐ Len- oder Amtsbatterie

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direkt oder über aufladbare Batterien in den Teilnehmerstationen versorgt wird. Die Erfindung ist insbesondere vorgesehen zur Benutzung in einem Fernsprechnetz, um Nickel-Cadmium-Zellen zur Versorgung eines Teilnehmerträgersystems in der Teilnehmerstation zu laden.

Die Erfindung ermöglicht, daß die normalen a- und b-Adern eines Fernsprechnetzes verwendet werden, wenn sie keinen Nachrichtenverkehr führen, ohne daß eine merkliche Verschlechterung der Fernsprechleitung erfolgt, wenn sie für normale Nachrichtenübertragung benutzt wird.

Bekannte Maßnahmen zum Batterieladen verursachen eine Verschlechterung der Fernsprechleitungseigenschaften und können nur sehr niedrige Ladeströme liefern. Die Impedanz der bekannten Ladeschaltungen am Fernsprechleitungsaderpaar äußert sich als dauernde niedrige Isolierung zwischen der a- und b-Ader, was zur Folge haben kann Wählimpulsverzerrüngen, eine Polarisation des Leitungsrelais, durch das der Ladestrom fließt, und in Verbindung mit bestimmten Leitungszuständen ein vorzeitiges Rufauslösen.

Um diese Nachteile mindestens teilweise zu überwinden, sieht die Erfindung ein automatisches Abschalten der Ladeschaltungsimpedanz vor, wenn das Fernsprechleitungsaderpaar sich im Betriebszustand normaler Nachrichtenübertragung befindet. Die erfindungsgemäß benutzte Schaltungsanordnung ist so aufgebaut, daß der Ladestrom nicht durch das Leitungsrelais fließt. Das ermöglicht einen höheren Wert des Ladestroms und dessen Abhängigkeit im wesentlichen von der Batteriespannung und dem Leitungswiderstand.

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Zur Erläuterung der Erfindung werden die Bezeichnungen "besetzt" und "frei" verwendet, um die beiden möglichen Zustände der Nachrichtenübertragung anzudeuten. Die Leitung wird "besetzt" genannt, wenn eine Nachrichtenverbindung hergestellt ist, 7_C B. wenn Wählimpulse auf der Leitung sind, wenn die Nachrichtenübertragung oder ein Leitungsprüfer stattfindet. Die Leitung wird "frei" genannt, wenn sie nicht als Nachrichtenkanal erforderlich ist und wenn ein Nachrichtenkanal, der diese Leitung verwendet, aufgehoben worden ist.

Ein Stromversorgungssystem zur Einspeisung von Strom aus einer Gleichstromquelle in eine zusätzliche Last in einer Außenstation über eine Nachrichtenübertragungsleitung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß eine Stromversorgungssende-Einheit und eine Leitungsstromversorgungs-Empfangs-Einheit an einem von der Sendeeinheit getrennten Ort vorgesehen sind; daß die Sendeeinheit eine erste Einrichtung hat, um den Zustand der Nachrichtenübertragung zu erfassen und um die Stromquelle an die Leitung anzuschalten, wenn die Leitung besetzt ist 5 daß das Anschalten am Ende eines ersten vorbestimmten Zeitintervalls nach Freiwerden der Leitung vorgenommen wird, während das Abschalten erfolgt, wenn =iie Leitung besetzt ist; und daß die Empfangseinheit eine zweite Einrichtung hat, um den Frei- und Besetz izustand der Nachrichtenübertragung zu erfassen und so ausgelegt ist, daß die Last an die Leitung angeschaltet wird, wenn die Leitung frei ist, und Strom von der Stromquelle am Ende eines zweiten vorbestimmten Zeitintervalls nach dem Freiwerden der Leitung fließt, wobei die zweite Einrichtung die Last von der Leitung abschaltet, wenn die

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Leitung besetzt und als Nachrichtenübertragungskanal erforderlich ist»

Die erste Einrichtung kann aufweisen eine erste Fühleinrichtung, einen ersten Zeitgeber und eine erste Schalteinrichtung, bestehend aus einer Festkörpereinrichtung oder einem Relais, angesteuert von einem Schmitt-Trigger, der durch eine Emitterfolger-Transistorschaltung mit einer Spannungspegel-Speicherkapazität gekoppelt ist» Die zweite Einrichtung kann aufweisen eine zweite Fülleinrichtung, einen zweiten Zeitgeber und eine zweite Schalteinrichtung, die aus einem spannungsgesteuerten Halbleiterbauelement wie einem Thyristor besteht«,

Vorzugsweise ist das erste vorbestimmte Zeitintervall nicht kürzer als '♦Ο s und auch nicht größer als 55 s, während das zweite vorbestimmte Zeitintervall nicht kürzer als 60 s und länger als 80 s ist. Das Zeitintervall kann bestimmt werden durch die Zeitkonstante einer Kondensatorschaltung, die lädt oder sich entlädt und so aufgebaut ist, daß der Kondensatorstrom den Betriebszustand eines spannungsempfindlichen Schalters sichert, z. B. eines Thyristors oder eines Relais oder einer anderen spannungsgesteuerten Halbleiterschalteinrichtung.

Durch die Erfindung wird ferner angegeben ein Verfahren zum über eine Nachrichtenübertragungsleitung erfolgenden Aufladen einer wiederaufladbaren Stromversorgungsbatterie in einer Außenstation zu einer elektrischen Gleichstromquelle in einem Nachrichtenübertragungssystem, so daß während normaler Nachrichtenübertragung auf der Leitung der

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Ladestrom unterbrochen und die Impedanz des Nachrichtenkanals unabhängig von irgendeiner zum Aufladen der Batterie verwendeten Einrichtung gemacht wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß festgestellt wird, ob die Leitung besetzt oder frei ist; daß ein erster Schalter betätigt wird, der der Stromquelle zugeordnet ist und die Leitung entweder mit der rufenden Einrichtung oder der Stromquelle verbindet, je nachdem, ob der Zustand der Leitung als besetzt oder frei erfaßt worden ist; und daß ein zweiter Schalter betätigt wird, der der Außenstation zugeordnet ist und von der Leitung die Batterie abschaltet oder an die Leitung die Batterie anschaltet, je nachdem, ob der Zustand der Leitung als besetzt oder frei erfaßt worden ist.

Die Erfindung wird jetzt anhand der Zeichnung in einem Fernsprechnetz erläutert, und zwar in ihrer Anwendung beim Laden von Nickel-Cadmium-Batterien, die sich in der Teilnehmerstation befinden und die Stromversorgung für ein örtliches Leitungsträgersystem bilden. Im einzelnen zeigens

Fig. 1 das Blockschaltbild eines Teils einer Fernsprechvermittlungsstelle oder eines Amts;

Fig. 2 das Blockschaltbild eines Teils einer Teilnehmerstation;

Fig. 3 das Schaltbild einer Stromversorgungssende-Einheit im Amt;

Fig. h das Schaltbild einer Leitungsstromversorgungsempfangs-Einheit in der Teilnehmerstation$

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Fig. 5 ein abgewandeltes AusfUhrungsbeispiel der Schaltung von Fig. 3» und

Fig. 6 ein abgewandeltes AusfUhrungsbeispiel der Schaltung in Fig. k*

Die Erfindung wird in ihrer Anwendung bei einem Nachrichten- oder Fernmeldesystem beschrieben, das als Ortsleitungsträger sy st em bekannt ist.

Fig. 1 zeigt eine Leitungsstromversorgungssende-Einheit 1, die Über Fernsprechadernpaarleitungen 2 und 3 mit einem Stammkreis und über Anschlüsse k und 5 und ein Filter 6 mit Leitungen 7 und 8 verbunden ist, die ein Kabelpaar zu einem Teilnehmer bilden. Eine geeignete 50-V-Stromquelle ist Über Anschlüsse 9 und 10 an die Leitungsstromversorgungssende-Einheit 1 angeschlossen. Eine Abzweigschaltung (nicht gezeigt) ist über Leitungen 11 und 12 mit einer Drahtfunkträgereinheit 13 verbunden, die das Trägersignal an das Kabelpaar 7 und 8 abgibt.

Gemäß Fig. 2 ist in der Teilnehmerstation das Kabelpaar 7 und 8 über ein Filter "\k mit einem (nicht gezeigten) Stammkreis des Teilnehmers verbunden, der an Anschlüsse und 16 angeschlossen ist. Das Kabelpaar 7 und 8 ist auch mit einer Leitungsstromversorgungsempfangs-Einheit 17 und einer Drahtfunkträger-Einheit 18 verbunden. Die Drahtfunkträger-Einheit 18 ist auch über Leitungen 19 und 20 an eine (nicht gezeigte) Abzweigschaltung eines Teilnehmers angeschlossen. Die Leitungsstromversorgungsempfangs-Einheit versorgt die Drahtfunkträger-Einheit 18 Über Leitungen 21 und 22.

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Es werden jetzt die Schaltung in der Vermittlungsstelle oder im Amt und in der Teilnehmerstation im einzelnen anhand von Fig. 3 und k beschrieben, wobei, soweit wie möglich, die in Fig. 1 und 2 eingeführten Bezugszeichen beibehalten sind«

Es sei zunächst die Ausrüstung in der Vermittlungsstelle betrachtet, wobei die a- bzw* b-Fernsprechader 2 und 3 mit Kontakten 23 und 2k eines Relais verbunden sind, das als Schalter arbeitet, um die 50-V-Quelle über die Anschlüsse 9 und 10 an das Kabelpaar zum Teilnehmer mittels der Anschlüsse k und 5 anzuschließen. Die Arbeitsspule des Relais ist schematisch durch einen Block 25 angedeutet. Die Spule 25 liegt parallel zu einer Diode, um einen Transistor 26 vor Gegen-EMK zu schützen. Die Relaisspule und die Diode sind mit dem Kollektorkreis des Transistors 26 verbunden, dessen Basis über einen Widerstand an den Kollektor eines Transistors 28 angeschlossen iet. Die Transistoren 26 und 28 sind als Schmitt-Trigger einschließlich Widerständen 29, 30 und 31 geschaltet. Der Transistor 28 wird von einer Emitterfolgerstufe einschließlich einem Transistor 32 über einen Widerstand 33 angesteuert. Die Basis des Transistors 32 ist mit dem Verbindungspunkt von zwei Dioden 3^ und 35 über einen Widerstand 36 verbunden. Der Verbindungspunkt der Dioden 3^ und 35 ist auch mit dem negativen Versorgungsanschluß 10 über einen Kondensator 37 gekoppelt. Die Diode 3h ist mit dem negativen Versorgungsanschluß 10 über einen Widerstand 39 gekoppelt. Die Diode 35 liegt parallel zu einem Widerstand 38 und ist mit dem positiven Versorgungsanschluß 9 über einen Widerstand k0 und die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors U1 verbunden. Der Emitter des Transistors 41 ist auch mit dem negativen Versorgungsanschluß 10 über

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einen Widerstand k2 verbunden, während die Basis des Transistors 41 mit dem Verbindungspunkt zweier Dioden ^3 und kk verbunden ist, die ihrerseits zwischen den Versorgungsanschlüssen 9 und 10 liegen. Das Ansteuersignal für den Transistor 41 wird von der b-Ader 3 über einen Widerstand k5 zur Basis des Transistors k'\ geleitet. Die Relaiskontakte 23 und 2k verbinden die Anschlüsse k und 5 entweder direkt mit den Adern 2 bzw. 3 oder direkt mit Erde bzw. dem nagativen Versorgungsanschluß 10 über den Widerstand 39·

Diese Einheit ist in einer Fernsprechvermittlungsstelle installiert und wird so betrieben, daß sie die Leitung von der Vermittlungsrufeinrichtung abschaltet und sie an die 50-V-Zentralbatterie (nicht gezeigt) anschaltet, die an die Anschlüsse 9 und 10 angeschlossen ist. Das An- und Abschalten wird durch das Relais 25 vorgenommen, das die Kontakte 23 und 2k betätigt. Unter normalen Bedingungen, d. h. wenn kein Anruf vorliegt oder die Leitung nicht geprüft wird, ist die b-Ader 3 von einer Spannung von -50 V, da sie mit der Spule des Vermittlungsrufs des Relais verbunden ist, über das kein Strom fließt, wenn die Kontakte 23 und 2k betätigt sind. Das Relais ist normalerweise betätigt. Da die b-Ader 3 auf -50 V liegt, so daß der Transistor kl gesperrt wird, und da die am Widerstand 39 durch den Ladestrom abfallende Spannung so bemessen ist, daß sie nicht ausreicht, den Schmitt-Trigger über die Diode Jk und den Transistor 32 zu schalten, und da die Spannung an der Basis des Transistors 28 nicht groß genug ist, um diesen einzuschalten, wird der Transistor 26 leitend und die Spule 25 zur Betätigung des Relais erregt.

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Wenn die Vermittlungsstelle einen Rufstrom an die b-Ader 3 abgibt, wird die Leitung positiv, und ein Schaltspannungssignal wird in die Basis des Transistors kl über den Widerstand k5 eingespeist. Dieses Signal macht den Transistor 41 leitend und läßt den Kondensator 37 über den Widerstand ^O und die Diode 35 aufladen. Die Spannung am Kondensator 37 wird über den Emitterfolger 32 an die Basis des Transistors 28 angelegt, so daß der Schmitt-Trigger geschaltet wird. Wenn der Transistor 26 zu leiten aufhört, werden die Spulen 25 nicht länger erregt, und die Relaiskontakte 23 und Zk ändern ihre Stellung, um die Anschlüsse k und 5 mit den Adern 2 bzw. 3 zu verbinden,, Der Ladestrom wird also von der Leitung abgeschaltet, und die Rufspannung wird zum Fernsprechapparat-Stammkreis weitergeleitet. Das Rufen wird verhindert durch eine normale Rufabschaltung» wenn der Fernsprech-Stammkreis "abgehoben" ist. Die Lei« tungsstromversorgungssende-Einheit wird unwirksam gehalten während des stattfindenden Anrufs durch den Strom durch die Übertragungsbrücke, wodurch eine positive Spannung an der b-Ader 3 angelegt wird. Diese Spannung reicht aus, um den Transistor 28 leitend zu halten, daher ist der Transistor 26 gesperrt und das Relais abgefallen, wenn der Strom durch die Spule 25 nicht ausreicht, um das Relais angezogen zu halten. Die Dioden k3 und kk schützen die Basis des Transistors kl vor sehr großen Überspannungen, und der Widerstand k5 stellt einen Eingan^swiderstand von mehr als 2,5 M Ω unter allen Umständen dar. Der Widerstand 26 im Basiskreis des Transistors 32 begrenzt den Strom zur Basis dieses Transistors, um den Kollektor-Basis-Übergang zu schützen, wenn er in Vorwärtsrichtung vorgespannt wird. Die sehr hohe Eingangsimpedanz des Transistors 32 ist vernachlässig-

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bar gegen die parallelen Widerstandswege einschließlich der Bauelemente 38, ko und k2_t die dem Kondensator 37 eine relativ hohe Eingangsimpedanz verleihen, Über die er sich entladen kann.

Beim Schleifen der Stammleitung, d. h. bei abgehobenem Teilnehmerfernsprechapparat, steigt der Strom durch den Widerstand 39 an, so daß der Spannungsabfall am Kondensator 37 ansteigt, was den Schmitt-Trigger schaltet und das Relais freigibt oder abfallen läßt. Die Versorgungseinheit wird dann außer Betrieb gehalten, wobei sie einen Widerstand von mehr als 2,5 Mß zwischen der b-Ader 3 und Erde darstellt.

Das Relais wird an einer Befolgung des Ruftakts und der Wählimpulse durch die Dioden 3k und 35 und den Kondensator 35 gehindert, die es langsam anziehen und schnell abfallen lassen.

Wenn die Leitung von der Vermittlungsstelle aua geprüft wird, werden die a- und b-Adern 2 und 3 geschleift durch eine Prüfanordnung, so daß die b-Ader positiv wird. Dies verursacht ein Aufladen des Kondensators 37 und damit ein Abfallen des Relais. Nachdem die positive Spannung von der Ader 3 weggenommen ist, wird die Diode 35 in Rückwärtsrichtung vorgespannt, und der Kondensator 37 entlädt sich hauptsächlich über die Widerstände 38 und kO mit einer ausreichenden Zeitkonstante (eine Verzögerungsperiode von mehr als 30 s Jedesmal, wenn die b-Ader 3 geerdet wird), um Prüfungen durchzuführen, bevor das Relais anzieht. Venn die VermittlungsstellenausrUstung abgeschaltet ist und die

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Adern 2 und 3 durch die Prüfperson geschleift sind, wird das Relais betätigt infolge eines vorhandenen Widerstands 46, der eine widerstandsbehaftete Erde zur Ader 2 liefert, wenn der Kontakt 23 betätigt wird.

Es soll jetzt der Betrieb der Leitungsstromversorgungsempfangs-Einheit anhand von Fig. 4 erläutert werden* Die Einheit ist in der Teilnehmerstation installiert und dient zum automatischen Abschalten der Ladekreisimpedanz durch Schalten eines Thyristors 47 in den gesperrten Zustand. Fig. 4 zeigt auch eine Hilfs- oder Zusatzbatterie 48, die durch mehrere Niekel-Cadmium-Ze11en gebildet ist, die zusammen eine wiederaufladbare Spannungsversorgungsquelle bilden, deren Spannung nicht größer als die Vermittltingsstellen-Zentralbatteriespannung ist und die zwischen Leitungen 49 und 50 liegt. Die Leitungsstromversorgungsempfangs-Einheit von Fig. 4 hat einen Brückengleichriciiter 51 » der mit der a- und b-Ader 2 bzw. 3 über Widerstände 52 und 53 verbunden ist. Das Auegangssignal vom Brückengleiclirichter 51 wird in Leitungen 54 und 55 eingespeist» Die Leitung 54 ist mit der Leitung 49 über den Thyristor 4? ηηά einen Widerstand 56 verbunden. Die Leitung 55 ist mit der Leitung 50 über eine Diode 57 verbunden. Ein Kondensator 58 liegt zwi~ sehen der Leitung 50 und dem Verbindungspunkt des Widerstands 56 und der Anode des Thyristors 47, Dieser Verbindungspunkt ist auch mit einer Leitung 59 verbunden, um ein Gleichstrom-Serienregel-Ausgangssignal zn ergeben. Ein Unijunction-Transistor oder Thyristor 6ö ist vorgesehen, um vor einem Fehlbetrieb des Thyristors 45 während des Wählens durch den Teilnehmer und während einer Prüfung ven der· Vermittlungsstelle aus zu schützen. Die Anode des Tra.nsist.crs

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ist über einen Widerstand 61 mit der Leitung k9 verbunden. Die Kathode des Transistors 60 ist über einen Widerstand 62 mit der Leitung 5k verbunden. Das Gatter des Transistors 60 ist mit dem Verbindungspunkt von Widerständen 63 und 6k verbunden, die den Thyristor kl und den Widerstand 56 zwischen den Leitungen ky und 5k überbrücken. Ein Kondensator 65 liegt zwischen der Kathode des Transistors 6O und der Leitung 49. Das Schalten des Thyristors k7 wird durch einen weiteren Unijunction-Transistor oder Thyristor 66 erreicht, der in Reihe mit einem Widerstand 67 und dem Widerstand 62 an der Anoden-Kathoden-Strecke des Thyristors kj liegt. Die Gatterelektrode des Thyristors ^7 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 67 und der Anode des Transistors 66 verbunden. Das Gatter des Transistors 66 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen Widerständen 68 und 69 verbunden, die ihrerseits parallel zu den Widerständen 63 und 6k liegen. Ein Kondensator 70 ist mit dem Gatter des Transistors 66 gekoppelt und parallel zum Widerstand 69 geschaltet.

Beim Betrieb unter normalen Arbeitsbedingungen, d. h. wenn kein Anruf oder keine Leitungsprüfung stattfindet, leiten der Thyristor kj und die Diode 571 um so Strom der wiederaufladbaren Batterie k8 zuzuführen, sowie im Bedarfsfall einem Gleichstrom-Serienregler (nicht gezeigt), der an die Leitung 59 angeschlossen ist. Der von der Amtsbatterie über das Brückennetzwerk 51 gezogene Strom hängt vom Wert der Widerstände 52, 53 und 56 ab, aber auch von der Differenz zwischen der Spannung der wiederaufladbaren Batterie und der Spannung der Amtsbatterie.

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Die Widerstände 52 und 53 sind vorgesehen, wenn ein Trägerkanal der Leitung überlagert wird, um den Nebenschlu,. effekt des Trägerkanals der Teil nehme rl ade einheit zu replizieren· Wenn ein größerer Strom erforderlich ist, können diese Widerstände durch kleine Induktivitäten oder Spulen mit einer Impedanz von mehr als 1,4 kO, bei der Trägerfrequenz ersetzt werden. Der Brückengleichrichter 51 n:ae'ii" di * Einheit unempfindlich gegenüber Änderung in der La χ ttiE ? ?- Polarität.

Eine Verringerung in der Ϊeitungsspannung der Thyristor kl ausgeschaltet wird und die Diode 57 β⁴.π5 hohe Impedanz annimmt, die einen Widerstand an der L-^.'.t" ing von mehr als 2,5 M Cl ai<abilden läßt. Die Diode 57 ist· vorzugsweise eine Z-Diode, die eine hohe Impedanz im negativen Zweig der Schaltung darstellt, wenn kein Strom fließt* IXi. βά gewährleistet, daß der Ladekreis eine abgeglichene Last für die Leitung im Zustand hoher Impedanz aarstellt. Dieser Zustand tritt ein, wenn eine der folgenden Bedingungen auftritt:

a) Schleife an der Leitung

b) Auftreten von Rufstrom

c) Leitungsoffenschaltung.

Wenn die Spannung an den Adern 2 und 3 fällt, wird der Thyristor hl schnell aufgrund des Umstände ausgeschaltet, daß der durch ihn fließende Strom unter den Wert des Haltestroms fällt, und ferner deswegen, daß er in Rückwärtsrichtung vorgespannt wird, wenn die Anodenspannung unter die Kathodenspannung fällt, die momentan auf einem höheren Pegel durch den Kondensator 58 gehalten wird.

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Ohne den Transistor 6o ist es für die Gatterspannung des Transistors 66 möglich, unter die Spannung an der Anode zu fallen, die ständig ansteigt, wenn der Kondensator 65 geladen wird. Der Transistor 66 leitet dann augenblicklich, so daß der Thyristor k7 ebenfalls augenblicklich leitet. Dies könnte eine Wählimpulsverzerrung oder falsche Anzeigen während Prüfungen von der Vermittlungsstelle aus bewirken. Der Transistor 6O wird durch die Gatterspannung eingeschaltet, die negativ relativ zur Anode verläuft, die durch die Spannung am Kondensator 65 aufrechterhalten wird. Die Spannung am Kondensator 65 wird Über den Widerstand 61 abgeleitet. Die Gatterspannung, die durch die Impedanz der Widerstände 63 und 6k bestimmt ist, muß fallen, wenn eine Verringerung in der Spannung zwischen den Adern 2 und 3 stattfindet.

Der Kondensator 70 ist vorgesehen, um das Fallen der Gatterspannung am Transistor 66 zu verzögern, so daß der Transistor 60 eingeschaltet wird vor dem Transistor 66, wenn die Eingangsspannung von der Leitung ^k fällt. Das Verhältnis der Impedanzen der Widerstände 63 und 6k ist so gewählt, daß, wenn der Kondensator 65 sich auflädt, im Zustand hoher Impedanz der Teilnehmereinheit der Transistor 66 vor dem Transistor 60 eingeschaltet wird.

Bei einem speziellen AusfUhrungsbeispiel der Erfindung ist der Leitungsstromversorgungsempfanger so beschaffen, daß er ungefähr k5 s nach der RUckkehr der normalen Leitungsspannung an die Adern 2 und 3 eingeschaltet wird. Dies ist der Fall, wenni

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a) eine Schleife an der Leitung aufgehoben wird;

b) Rufstrom aufhört;

c) irgendein Leerlauf-Leitungszustand aufgehoben wird.

Die Leitungsspannung an den Adern 2 und 3 lädt den Kondensator 65 über den Widerstand 62 auf» Venn der Kondensator 65 sich auflädt, steigt die Spannung an der Anode des Transistors 66 an, bis sie positiv zum Gatter ist, bei welcher Spannung der Transistor 66 eingeschaltet wird und der Kondensator 65 über den Widerstand 6? und das Gatter des Thyristors 47 entladen wird, der eingeschaltet wird. Die Diode 57 leitet jetzt wegen des durch sie gezogenen Stroms, und die Einheit befindet sich dann im normalen Zustande Es ist ersichtlich, daß, obwohl das Aufladen einer Hilfsbatterie von einer äußeren Stromversorgung anhand eines Fernsprechnetzes beschrieben worden ist, die Erfindunggleichfalls bei anderen Nachrichtenübertragungssystemen anwendbar ist. Es ist auch ersichtlich, daß die Leitungsstronrversorgungsempfangs-Einheit in der Teilnehmerstation und die Leitungsstromversorgungssende-Einheit in der Vermittlungsstelle jeweils neuartige Schaltungen haben, die einem anderen Betrieb als dem hier im obigen Ausführungsbeispiel beschriebenen angepaßt werden können.

Die Erfindung kann benutzt werden mit Gemeinschaftsbetrieb, wenn die Schaltung von Fig. 3 abgeändert wird, um das Erfassen der Spannungen sowohl an der a- als auch an der b-Ader vorzusehen und in Betrieb genommen ztt werdea, wenn eine

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der erfaßten Spannungen einen Besetztzustand der Leitung anzeigt.

Eine geeignete Abwandlung für Gemeinschaftsbetrieb ist in Fig. 5 abgebildet und besteht aus einem Widerstand 71» der in Reihe mit einem Kondensator 72 liegt, um einen Wechselstrompfad zwischen der a-Ader und der Basis eines Transistors zu schaffen, der benutzt wird, um den Besetzt- und Freizustand der Leitung zu überwachen.

Gemäß Fig. 5 und 6 hat das System grundsätzlich eine Sendeeinheit, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, die in einer Fernsprechvermittlungsstelle installiert ist, und eine Empfangseinheit, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist, die in einer Teilnehmerstation installiert ist. Das System ermöglicht, daß eleJ:t roiiische Ausrüstungen,, die verschieden sind, vom Fernsprechapparat in der Teilnehmerstation von der Vermittlungsstellen- oder Amtsbatterie entweder direkt oder von einer Hilfsstromversorgung wie einer wiederaufladbaren Nikkel-Cadmium-Zelle mit Strom versorgt werden. Diese zusätzliche Ausrüstung, die sich in der Teilnehmerstation befindet, ist als ein Teilnehmerträgersystem anzusehen, das von den örtlichen wiederaufladbaren Batterien gespeist wird. Der Strom wird von einer Puffer-Ni-Cd-Hilfsbatterie gewonnen, die ihrerseits über die Fernsprechleitungen von der zentralen Vermittlungsstellenbatterie während des Freizustands der Leitung versorgt wird. Der Ladekreis für die Batterie wird automatisch abgeschaltet, wenn der Fernsprechkreis oder die Fernsprechleitung in normalem Betrieb ist oder wenn eine Prüfung der Fernsprechleitung durchgeführt wird, wie oben anhand von Fig. 3 und k erläutert wurde.

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Es sei nun weiter Fig. 5 betrachtet, wo die Leitungsstromversorgungssende-Einheit durch das P-Relais mit der a-Ader 2 und durch die b-Ader 3 mit der Vermittlungsstelleneinrichtung verbunden ist. Die Sendeeinheit verbindet die (nicht gezeigte) zentrale Vermittlungsstellenbatterie, die zwischen den Leitungen 9 und 10 liegt, mit dem Teilnehmerkabelpaar k und 5. Die Spule 25 des P-Relais liegt im Kollektorkreis eines Transistors 26, der von der Emitterfolgerstufe angesteuert wird, die Transistoren 28 und 32 aufweist. Das P-Relais betätigt zwei Kontakte 23 und 2k, die gemäß Fig. 5 die a- und c-Ader bzw. die b- und d-Ader verbinden. Die Spule 25 ist durch eine Diode 73 zwischen dem Kollektor des Transistors 26 und der Erdleitung 9 überbrückt.

Im Ruhezustand geben die a- und b-Ader 2 und 3 Erdpotential und die .Batteriebedingungen von der Vermittlungsstellenrufeinrichtung. Die 50-V-Batterie an der Ader 3 bewirkt eine Betätigung des P-Relais. Die Kontakte 23 und Zh werden daher aus ihrer in Fig. 5 abgebildeten Stellung umgelegt, so daß das Batteriepotential und das Erdpotential jetzt am Kabelpaar k und 5 über einen Widerstand 39 und eine Erdleitung angelegt werden, die direkt mit der Leitung verbunden ist.

Die Transistoren 26 und 28 bilden einen Schmitt-Trigger, dessen Emitter verbunden und über einen Widerstand 29 an die -50-V-Batterieleitung 10 angeschlossen sind. Der Kollektor des Transistors 28 ist über einen Widerstand 30 und einen Widerstand 7^ mit der geerdeten Leitung 9 und über einen Spannungsteiler, von dem ein Verbindungspunkt an die Basis des Transistors 26 angeschlossen und der durch Widerstände 27 und 31 gebildet ist, mit der Leitung 10 verbunden. Das

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Potential am Verbindungspunkt der Widerstände 30 und 7k wird durch eine Z-Diode 75 aufrechterhalten, die zwischen diesem Verbindungspunkt und der Leitung 10 liegt. Der Transistor wird von einer Emitterfolgerstufe mit einem Transistor 32 Über einen Widerstand 33 angesteuert. Die Basis des Transistors 32 ist mit dem Verbindungspunkt von zwei Dioden 76 und 77 gekoppelt, die zwischen der Leitung 10 und der Basis eines Transistors k^ liegen. Die Basis des Transistors 32 ist auch direkt mit dem Emitter des Transistors kl und auch über einen Widerstand 78 mit der Leitung 10 verbunden. Eine RC-Zeitkonstante wird in der Schaltung durch einen Widerstand 79 und einen Kondensator 37 in Reihe zwischen der -50-V-Batterieleitung und der Basis des Transistors 32 geschaffen. Eine Diode 80 liegt zwischen dem Verbindungspunkt eines Widerstands 82 und eines Kondensators 83 sowie einem der Kontakte des P-ReI als. Das Potential an der b-Ader 3 wird durch den Transistor kl erfaßt, da dessen Basis mit der Ader 3 Über einen Widerstand 8k verbunden ist. Ein Widerstand 85 liegt zwischen der a- und c-Ader.

Das P-Relais ist normalerweise betätigt, da die -50 V an der b-Ader 3 den Transistor kl gesperrt halten, so daß der Schmitt-Trigger nicht betätigt wird und die Spannung an der Basis des Transistors 26 ausreicht, ihn eingeschaltet zu halten. Wenn die Vermittlungsstelle einen Rufstrom an die b-Ader 3 abgibt, wird die Leitung positiv, und der Transistor 41 leitet, so daß der Kondensator 37 über den Widerstand 79 aufgeladen wird. Der Schmitt-Trigger ist deshalb eingeschaltet und damit der Transistor 26 ausgeschaltet, so daß die Spule 25 entregt wird. Der Ladestrom wird deshalb von dem Teilnehmerpaar k und 5 automatisch abgeschaltet, wenn eine Rufspannung an der Leitung angelegt wird·

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Ein Rufen wird verhindert durch normale Rufabschaltung, wenn der (physikalische oder Stamm-)Fernsprechapparat "abgehoben" ist. Der Strom durch die Sendebrücke sichert eine positive Spannung relativ zur Versorgungsleitung 10 an der b-Ader 3 t wenn der Anruf stattfindet, und dieses positive Signal hält den Transistor 41 leitend« Die Dioden 76 und schützen den Transistor *H vor extremer Überspannung, und der Widerstand Sk hat eine hohe Impedanz (im speziellen Ausführungsbeispiel 2,7 MXy ). Dem P-Relais wird ein langsames Anziehen und schnelles Abfallen durch die Diode 80 und die Kondensatoren 37 und 83 vermittelt, um das Relais daran zu hindern, der Ruftaktgebung und den Wählimpulsen zu folgen« Das P-Relais ist so geschaltet, daß es anzieht und die Versorgungsspannung an das Teilnehmerpaar k und 5 anlegt, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind:

a) Die Vermittlungsstellen-50-V-Gleichstromquelle ist angeschlossen_a

b) Die Anschlüsse c und d sind im Leerlauf.

c) Der Anschluß b ist über das Leitungsrelais der Vermittlungsstelle mit der negativen Versorgungsleitung 10 verbunden.

Das P-Relais ist so beschaffen, daß es abfällt, wenn irgendeiner der folgenden Zustände für mehr als ein vorbestimmtes Minimum (in einem speziellen Ausführungsbeispiel) von 50 ms auftritt.

a) Die b-Ader ist ausreichend positiv zur Versorgungsleitung 10 gemacht, um den Transistor hl zu betätigen,

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b) die b-Ader ist geerdet, oder

c) die a- und b-Ader sind geschleift, oder

d) ein Teilnehmer oder eine Prüflast sind an die Anschlüsse c und d angeschlossen.

In einem speziellen Ausführungsbeispiel der Sendeeinheit haben die einzelnen Bauteile die folgenden Werte:

Widerstand 39	CV	220	η
29	CV	100	Cl
30	CV	10	kQ
lh	CV	3	kn
27	CV	27	kn
31	27	kn
33	39	kn
78	390	kn
79		kn
82	1	Mn
84	2,7	Mn
• 85	27	kO.
71	2,7	μΩ
Kondensator 37	50	/uF
75	0,22	/UF
72	10	pF
Diode 73	8790
75	7106
76	8790
77	8790
80	8790

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Transistor 26 CV 7644

28 CV 10806

32 CV 10806

41 CV 10806

Das P-Relais ist vom (britischen) Niederprofiltyp 225/ TS/22333/3, hergestellt von:

Magnetic Devices Ltd., Newmarket Suffolk (Großbrit.)

Gemäß Fig 6 dient die Empfangseinheit zum Anschließen und Trennen der a- und b-Ader 2 und 3 an bzw. von einer wiederaufladbaren Ni-Ce-Batterie 48, die ein Teilnehmerträgersystem mit Strom versorgt. Die a- und b-Ader speisen Strom ein über Widerstände 52 bzw. 53 in einen Brückengleichrichter 51· Eine Seite des Ausgangs der Brücke 51 ist über eine Z-Diode 57 mit der Batterie 48 verbunden, während der andere Ausgang über einen Thyristor 47 und einen Widerstand 5^ an den anderen Batterieabschluß angeschlossen ist. Der Thyristor 47 ist durch eine Triggerschaltung gesteuert, die zwei programmierbare Unijunction-Transistoren 60 und 66 aufweist. Der Thyristor 47 wird in den leitenden Zustand durch ein Signal eingeschaltet, das an seiner Gatterelektrode angelegt wird und von der Anode des Transistors 66 abgeleitet wird.

DLe Anode des Transistors 66 ist über einen Widerstand 67 und den Thyristor 47 und über einen Kondensator 58 mit dem negativen Abschluß der Batterie 48 verbunden. Die Diode

86 Liegt zwischen der Anode und dem Gatter des Transistors 66. Der Transistor 66 wLrd durch Bin Signal über eine Diode

87 geschaltet, file zwischen der TrLggereLektrode des Tran-

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sistors 66 liegt. Der Transistor 66 wird durch ein Signal über eine Diode 87 geschaltet, die zwischen dem Gatter des Transistors 66 und dem Verbindungspunkt 88 in einem Spannungsteilernetzwerk liegt, das von Widerständen 68, 89 und 90 sowie einer Z-(Zener)Diode 91 gebildet ist. Ein Kondensator 70 und ein Widerstand 92 liegen parallel zwischen der Gatterelektrode des Transistors 66 und dem Verbindungspunkt des Widerstands 90 und der Diode 91· Der Haltestrom für den Transistor 66 wird vom Verbindungspunkt der Widerstände 68 und 39 über einen Widerstand 93 abgeleitet. Der Haltestrom für den Transistor 60 wird auch vom Verbindungspunkt des Widerstands 93 und eines Widerstands 94 abgeleitet. Ein Kondensator 65 liegt zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände 93 und 94 und dem Verbindungspunkt des Widerstands und der Diode 91. Der Transistor 60 ist vorgesehen, um vor einem Fehlbetrieb des Transistors 66 während der Wahl durch den Teilnehmer und während einer von der Vermittlungsstelle aus durchgeführten Prüfung zu schützen.

In Betrieb unter normalen Arbeitsbedingungen, d. h. wenn kein Anruf oder keine Leitungsprüfung stattfindet, liefern der Thyristor 47 und die Diode 57 Ladestrom an die Batterie 48. Die Widerstände 52 und 53 liegen in den Versorgungsleitungen zur Brücke 51» um den Nebenschlußeffekt auf den Nachrichtenkanal zu verringern, der der Leitung überlagert ist. Wenn eine Verringerung der Leitungsspannung stattfindet, wird der Thyristor 47 ausgeschaltet, und die Diode 57 erzeugt eine hohe Impedanz, die den Widerstand an der Leitung relativ hoch läßt (im speziellen Ausführungsbeispiel mehr als 2,5 m£2 ). Der Thyristor 47 wird schnell ausgeschaltet, wenn der durch ihn fließende Strom unter den Haltestrom

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fließt und auch dann, wenn er von der Batterie 48 und dem aufgeladenen Kondensator 58 in Rückwärtsrichtung' vorgespannt wird. Der Kondensator 70 ist vorgesehen, um den Abfall der Gatterspannung am Transistor 66 zu verzögern, so daß der Transistor 60 vor dem Transistor 66 eingeschaltet wird, wenn die Leitungsspannung abfällt. Das Verhältnis der Impedanz der Widerstände 68, 89 und 90 ist so gewählt, daß, wenn der Kondensator 70 aufgeladen wird, der Transistor vor dem Transistor 60 eingeschaltet wird« Wegen der Zeitkonstante, die in die Empfangseinheit eingeführt ist, wird der Leitungsversorgungsstrom nur der Batterie k8 nach einem vorbestimmten Zeitintervall zugeführt, nachdem die Leitungsspannung an der a- und b-Ader auf den Normalwert zurückgekehrt ist.

In einem speziellen Ausführungsbeispiel haben die Bauelemente von Fig. 6 die folgenden Wertes

Widerstand 52	680	η
53	680	Ω
56	1,2	kü
67	1	kO
68	2,7	Mil
39	560	kI2
90	1	μΩ.
92	10	μΩ
93	4,3	μω.
9h	1	k£2
Kondensator 58	10	/uF elektroly
70	0,1	/uF Polyester
65	15	/uF festes Ta

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Dioden

Brückengleichrichter 51 CV 8805

Diode 57 CV 7138

86 CV 8790

87 CV 8790

91 Zener 11 - 11,5 V ^00 mW

Thyristor kl Typ 11 der britischen Postverwaltung

programmierbare Unijunctions-

Transistoren 66 und 60 Typ 12 der britischen PostVerwaltung

Die Leitungsstromversorgungsempfangs-Einheit ist in einer Teilnehmerstation installiert (z. B. ein Trägerkreisteilnehmer eines 1+1-Teilnehmerträgersystems) und über den a- und b-Anschluß mit dem Fernsprechaderpaar verbunden, im Frei- oder Ruhezustand, wenn der Handapparat aufgelegt ist, wird der Ladestrom der wiederaufladbaren Batterie von der Vermittlungsstellenbatterie zugeführt, die normalerweise mit dem Fernsprechaderpaar verbunden ist. Das P-Relais schickt den Ladestrom auf die Leitung und ist in einem speziellen Ausführungsbeispiel nicht später als 55 s und nicht eher als k0 s nach dem Auftreten von irgendeinem der vorangeführten Zustände betätigt, die zum Betätigen des P.Relais notwendig sind. Die in die Empfangseinheit im speziellen Ausführungsbeispiel eingeführte Verzögerung ist so bemessen, daß Strom nicht vor 60 s und nicht nach 80 s nach dem Anlegen der Gleichspannung zu fließen beginnt.

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Claims (8)

Patentansprüche

1./Stromversorgungssystem zur Einspeisung von Strom aus einer Gleichstromquelle in eine zusätzliche Last in einer Außenstation über eine Nachrichtenübertragungsleitung, dadurch gekennzeichnet , daß eine Stromversorgungssende-Einheit (i) und eine Leitungsstromversorgungs-Empfangs-Einheit (17) an einem von der Sendeeinheit getrennten Ort vorgesehen sind; daß die Sendeeinheit eine erste Einrichtung hat, um den Zustand der Nachrichtenübertragung zu erfassen und um die Stromquelle an die Leitung anzuschalten, wenn die Leitung frei ist, bzw. von der Leitung abzuschalten, wenn die Leitung besetzt ist; daß das Anschalten am Ende eines ersten vorbestimmten Zeitintervalls nach Freiwerden der Leitung vorgenommen wird, während das Abschalten erfolgt, wenn die Leitung besetzt ist; und daß die Empfangseinheit eine zweite Einrichtung hat, um den Frei- und Besetztzustand der Nachrichtenübertragung zu erfassen und so ausgelegt ist, daß die Last an die Leitung angeschaltet wird, wenn die Leitung frei ist, und Strom von der Stromquelle am Ende eines zweiten vorbestimmten Zeitintervalls nach dem Freiwerden der Leitung fließt, wobei die zweite Einrichtung die Last von der Leitung abschaltet, wenn die Leitung besetzt und als Nachrichtenübertragungskanal erforderlich ist.

2. Stromversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinheit aufweist eine erste Fühleinrichtung (*m), um den Zustand der Nachrichtenübertragung der Leitung zu erfassen, sowie eine erste Schalteinrichtung,

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um die Stromquelle an die Leitung anzuschalten, wenn die Leitung frei ist, und von der Leitung abzuschalten, wenn die Leitung besetzt ist; wobei das Anschalten erfolgt am Ende des ersten vorbestimmten Zeitintervalls, das durch einen ersten Zeitgeber bestimmt ist, von einer freiwerdenden Leitung.

3. Stromversorgungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zeitgeber aus einer ersten Schaltung besteht, die einen ersten Kondensator (37) hat, dessen Spannung durch eine spannungsempfindliche Schalteinrichtung überwacht wird, die ein Relais (23 - 25) aufweist, das durch eine Emitterfolger-Transistorschaltung (32, 33) von einem Schmitt-Trigger (26, 28 - 31) angesteuert wird, der den ersten Zeitgeber bildet und das vorbestimmte Zeitintervall zwischen kO und 55 s liefert (Fig. 3).

k, Stromversorgungssystem nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Kondensator (72) und ein Widerstand (70 in Reihe zwischen einem Leiter (a) der Leitung und der ersten Fühl einrichtung (Ή) liegen, um einen Gemeinschaftsteilnehmerbetrieb zu ermöglichen (Fig. 5)·

5. Stromversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinheit aufweist eine zweite Fühleinrichtung zur Erfassung des Frei- und Besetztzustands der Nachrichtenübertragung sowie eine zweite Schalteinrichtung, die die Last (48) an die Leitung anschaltet, wenn die Leitung frei ist, und den Strom von der Stromquelle während des zweiten vorbestimmten Zeitintervalls, das durch einen

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zweiten Zeitgeber vorgegeben ist, von der freiwerdenden Leitung fließen läßt, wobei die zweite Schalteinrichtung die Last von der Leitung abschaltet, wenn die Leitung besetzt wird und als Nachrichtenübertragungskanal erforderlich ist (Fig. 4).

6. Stromversorgungssystem nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zeitgeber aus einer zweiten Schaltung mit einem Kondensator (65) besteht, der an einen spannungsgesteuerten Halbleiterschalter gekoppelt ist und das zweite vorbestimmte Zeitintervall zwischen 6O und 80 s erzeugt (Fig. k).

7. S tromvers organgs sys tem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinheit mit der Leitung über einen Brückengleichrichter (51) verbunden ist (Fig. 4).

8. Verfahren zum über eine Nachrichtenübertragungenitung erfolgenden Aufladen einer wiederaufladbaren Stromversorgungsbatterie in einer Außenstation zu einer elektrischen Gleichstromquelle in einem Nachrichtenübertragungssystem, so daß während normaler Nachrichtenübertragung auf der Leitung der Ladestrom unterbrochen und die Impedanz des Nachrichtenkanals unabhängig von irgendeiner zum Aufladen der Batterie verwendeten Einrichtung gemacht wird, dadurch g e kennzeichnet , daß festgestellt wird, ob die Leitung besetzt oder frei ist; daß ein erster Schalter betätigt wird, der der Stromquelle zugeordnet ist und die Leitung entweder mit der rufenden Einrichtung oder der Strom-

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quelle verbindet, je nachdem, ob der Zustand der Leitung
als besetzt oder frei erfaßt worden ist; und daß ein zweiter Schalter betätigt wird, der der Außenstation zugeordnet ist und von der Leitung die Batterie abschaltet oder an die Leitung die Batterie anschaltet, je nachdem, ob der Zustand der Leitung als besetzt oder frei erfaßt worden ist.

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