DE2530031A1

DE2530031A1 - Signalgeber fuer telefonsysteme

Info

Publication number: DE2530031A1
Application number: DE19752530031
Authority: DE
Inventors: Charles D Pettis
Original assignee: International Teldata Corp
Current assignee: International Teldata Corp
Priority date: 1973-06-18
Filing date: 1975-07-04
Publication date: 1977-01-27
Also published as: NL7507238A; FR2315207B1; BE830578A; US3922490A; GB1503006A; FR2315207A1

Description

Signalgeber für Telefonsysterne

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Signalgeber, welcher bestehende Telefon-Teilnehmerleitungen im aufgelegten Zustand zur Gleichstromsignalgebung mit niedrigen Pegeln benutzt. Der Signalgeber sieht in seinem grundsätzlichen Aufbau einen abgestuften Widerstand vor, der über die Teilnehmerleitung geschaltet ist, wobei mit Hilfe räumlich entfernter Schalter ganz bestimmte Widerstandsstufen kurzgeschlossen werden können.

Unter Verwendung binär codierter Widerstandsstufen kann eine grosse Zahl von Signalzuständen übertragen werden, wobei der abgestufte Widerstand als ein äusserst einfacher Codierer arbeitet. Verbrauchs-

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- 2 zähler können damit in einfacher Art und Weise überwacht werden.

Der Widerstand und Sensorschalter sind zu einer einfachen logischen Anordnung zusammengefasst, wobei viele identifizierbare Signale einschliesslich der Informationen zum Prüfen und über die Betriebssicherheit gesendet werden können.

Das heutige ausgedehnte Telefon-Teilnehmernetz mit seinen vielen Teilnehmerleitungen, an das praktisch jede Wohnung und jedes Geschäft angeschlossen ist, ist lange Zeit neben seiner eigentlichen Aufgabe zur Sprachübertragung ds ein potentielles Datenwiedergewinnungssystem betrachtet worden.

Diese Ansicht gründet sich auf die statistisch gesicherte Tatsache, wonach die typische Teilnehmerleitung nur während eines kleinen Prozentsatzes der Zeit tatsächlich zum Sprechen benutzt wird.

Aufgrund der Verfügbarkeit der Teilnehmerleitungen für zusätzliche Anwendungen wurden etwa Datenübertragungssysteme wie das Bell System Dataphone entwickelt. Private Alarmeinrichtungen benutzen gemietete Telefonleitungen und manche Einrichtungen verwenden die bestehende Teilnehmerleitung zur Alarmsignalgebung, wobei sie dafür Einrichtungen am Teilnehmerapparat benutzen, welche etwa automatisch eine vorgegebene Nummer anwählen und eine aufgezeichnete Nachricht im Falle eines Alarms übertragen.

Es ist kennzeichnend für solche dem Stand der Technik entsprechende Systeme, dass die Installation am Teilnehmerapparat komplex und teuer ist. Dies hat zur Folge, dass Telefon-Teilnehmerleitungen für die zusätzlich mögliche Signalübertragung praktisch immer noch nicht

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genutzt werden. Ein bedeutender. Fortschritt auf denn Gebiet der Signalgebung über Teilnehmerleitungen unter Verwendung vereinfachter' Einrichtungen am Teilnehmerapparat ist in der US-PS 3 484 553 dargestellt. Die in dieser Patentschrift beschriebenen Vorrichtungen sehen eine Vielzahl verschiedener Typen von Signalgebern an der Leitung, die zur Signalübertragung benutzt wird, vor, ohne dass die normale Telefonbenutzung dadurch in irgendeiner Weise beeinflusst oder behindert wird. Diese beschriebenen Vorrichtungen sind im Vergleich zu den Geräten, die dem Stand der Technik entsprechen, schon verhältnismässig einfach aufgebaut. Sie benötigen jedoch alle noch Komponenten, welche teuer oder nach einer einzigen Operation ersetzt oder zurückgesetzt werden müssen und in den Räumlichkeiten des Teilnehmers anzuordnen sind.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Signalgeber für Telefon-Teilnehmerleitungen zu schaffen, in welchem die grundsätzlichen Einrichtungen zur Signalgebung am Teilnehmerapparat aus einem abgestuften Widerstand bestehen, wobei jede Widerstandsstufe durch eine Daten- oder Signalquelle, etwa einen einfachen Schalter, gesteuert wird. Sieht man beispielsweise einen vierstufigen Widerstand vor, so können im Prinzip 16 verschiedene Signale übertragen werden.

Der dieser Erfindung entsprechende Signalgeber ist so aufgebaut, dass weder im aufgelegten noch im abgenommenen Zustand des Hörers des Telefonapparates Beeinträchtigungen der normalen Leitungsparameter auftreten.

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In einem typischen Anwendungsfall enthält die Teil nehmer installation einen mehrstufigen Widerstand mit den binär gewichteten Werten von etwa 8000 Ohm, 4000 Ohm, 2000 Ohm und 1000 Ohm zusammen mit einem einstellbaren Widerstand zur Aufrechterhaltung eines normalen Schleifenwiderstandes von 6000 - 10 000 Ohm an der Teilnehmerstation. Jeder Widerstandsstufe sind zwei Schalterkontakte zugeordnet, die von irgendeinem Signalgeber, etwa einem Feuer- oder Rauchmelder, einem Einbruchmelder, Anwähl-Verbrauchszählern oder JA/NEIN-Schaltern für Antworten auf Fragen, die über dieses oder andere Medien für die verschiedensten Zwecke, wie etwa landesweite Meinungsumfragen, gestellt werden, gesteuert werden.

Bei jedem dieser Typen von Signalgebern besteht die Einrichtung in den Räumlichkeiten des Teilnehmers grundsätzlich nur aus einem abgestuften Widerstand und einem Schalterfeld.

Ein besonderes Wesensmerkmal dieser Erfindung besteht darin, dass der Signalgeber in keiner Weise mit der normalen Telefonbenutzung in Konflikt gerät. Die Verarbeitung irgendeines Signals erfordert keine Rücksetzung des Kommunikationssystems. Steht während der Telefonbenutzung ein Signal an und bleibt es auch nach dem Auflegen des Telefons bestehen, dann ist es auch weiterhin verfügbar und kann gelesen werden.

Kennzeichnend für den dieser Erfindung entsprechenden Signalgeber ist ausserdem, dass im Zentralamt (Fernsprechvermittlungseinrichtung) grundsätzlich nur die folgenden Komponenten für die Überwachung und Decodierung der Informationen von einer grossen

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Zahl von Teilnehmern ν »rhanden sein müssen:

a) ein Zeitmultiplexer,

b) Strom- oder Spannungsmessgeräte,

c) einfache logische Schaltungen zum Decodieren der Pegelwerte in Signalzustände,

d) ein Speicher zum Sammeln der Signale, wie etwa der Verbrauch von elektrischer Energie oder Gas,

e) irgendeine Wiedergabeeinrichtung.

Ein anderer Aspekt dieser Erfindung beim Einsatz für die Überwachung von Verbrauchsmesseinrichtungen besteht darin, dass mit denn Aufbau von Einweg-Kommunikation auch in einfacher Art und Weise Überwachungs- oder Steuerungssignale zur Teilnehmerstation übertragen werden können. So können beispielsweise beim Erkennen von Energieengpässen die Signalwege durch entsprechende Schalt- und Verteüeinrichtungen beim Teilnehmer zur wahlweisen Steuerung oder Begrenzung des Verbrauchs eingesetzt werden. In Zeiten des Energie-Sp^zenbedarfs könnte etwa ein Steuersignal zur Öffnung der elektrischen Kreise von nicht unbedingt wichtigen Einrichtungen, beispielsweise Klimaanlagen und dergleichen, benutzt werden.

Die vielen verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten dieser Erfindung beruhen alle auf der Tatsache, ein einfaches Daten-Kommunikationssystem mit geringen Kosten an praktisch jedem Telefon-Teilnehmerapparat installieren zu können. Mit einer solchen grundsätzlichen Installation können die zusätzlichen Steuerfunktionen und die Signalgebung irgendwelcher Einrichtungen oder Quellen ohne Schwierigkeit mit berücksichtigt werden.

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Die folgende Beschreibung und die Zeichnungen dienen zur weiteren Erläuterung dieser Erfindung.

In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild der einfachsten Ausführungsform dieser Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer typischen Teilnehmerinstallation in Übereinstimmung mit dieser Erfindung;

Fig. 3 ein elektrisches Schaltbild einer alternativen Ausführungsform eines Teilnehmer-Signalgebersj

Fig. 4 ein elektrisches Schaltbild eines kombinierten Alarm- und Verbrauchsüberwachungssystems}

Fig. 5 die Teilansicht eines senkrechten Schnitts durch ein Wattstunden-Meter mit einem Energieverbrauchssensor in Übereinstimmung mit dieser Erfindung;

Fig. 6 einen Schnitt durch den Sensor von Fig. 5.

Es soll nun auf Fig. 1 der Zeichnungen Bezug genommen werden, wo eine einzelne Teilnehmerstation 10 mit einer Telefoneinrichtung und einem Teilnehmer-Signalgeber 12 in Übereinstimmung mit dieser Erfindung dargestellt ist. Der Signalgeber 12 ist zur Telefoneinrichtung 11 parallel geschaltet und befindet sich entweder an einem bestehenden Wandapparat, in der Einrichtung 11 selbst oder an irgendeiner anderen geeigneten Stelle.

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Die Teil nehmer station 10 ist über eine Leitung 13, welche typischerweise eine verdrillte Doppelleitung ist, rr.it der Fernsprech-Vermittlungsstelle (Zentralamt) verbunden. Der Einfachheit halber ist die Fernsprech-Vermittlungsstelle 14 in ihrer einfachsten Form dargestellt, welche nur die Komponenten enthält, die einer bestimmten Teilnehmereinrichtung zugeordnet sind. Diese Komponenten sind ein Leitungsrelais 15, ein Widerstand 16, eine Batterie für das Leitungsrelais und ein Erdanschluss 21. Der Widerstand ist mit dem Erdanschluss 21 verbunden.

Die Fernsprech-Vermittlungsstelle, die diesem System zugeordnet ist, besteht grundsätzlich aus einer Leitung 22, welche mit einer Leitung des Teilnehmer-Leitungspaares, etwa mit dem Anschluss T, verbunden ist. Diese Leitung führt zusammen mit den anderen Leitungen, die von der gleichen Vermittlungsstelle bedient werden, zu einer Zeitmultiplexeinrichtung 23, welche man sich ganz einfach als einen Kasten mit mehreren Schaltern vorzustellen hat, wobei jeder Schalter sequentiell und für sich geschlossen wird, um den Strom oder die Spannung auf der Leitung 22 und den anderen Leitungen 22a... .n abzutasten.

Der Ausgang des Multiplexers 23 ist mit einem Analog-Digital-Wandler (A/D) 24 verbunden, um den abgetasteten Strom oder die abgetastete Spannung so umzuwandeln, dass sie in einem Digitalrechner 25 bearbeitet werden können. Der Wandler 24 benötigt einen Bezugsstrom oder eine Bezugsspannung, welche über die Leitungen 26 von der Leitungsrelais-Batterie 17 bezüglich Erdpotential 21 erhalten werden.

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Der Multiplexer 23, der Analog-Digital-Wandler 24, der zentrale Rechner 25 und die zugehörige Wiedergabeeinrichtung und/oder der Drucker können in der Fernsprech-Vermittlungsstelle, in einer privaten Wähl-Nebenstellenanlage, in einer privaten automatischen Wähl-Nebenstellenanlage oder an einer in der Nähe oder entfernt befindlichen Stelle angeordnet sein.

Das wesentliche Merkmal dieser Erfindung ist in der Signalisierungseinrichtung 12 realisiert, welche in ihrer einfachsten Form dargestellt ist. Sie enthält grundsätzlich zwei in Reihe geschaltete elektrische Widerstände 40 und 41, welche bestimmte Werte, etwa 6 Kiloohm und 10 Kiloohm besitzen. Das Widerstandselement 41 wird durch einen normalerweise geöffneten Schalter 42 überbrückt. Der Schalter 42 stellt die eigentliche Signalisierungseinrichtung dar. Die Vorrichtung ist so aufgebaut, dass sie das Schliessen des Schalters 42 als Signal feststellt. Dies wird dadurch erreicht, dass man verschiedene Parameter, die im folgenden beschrieben werden, berücksichtigt. Ist der Schalter 42 geöffnet und befindet sich der Hörer in der Einrichtung 11 im aufgelegten Zustand, dann ist der am Anschluss T festgestellte Schleifenwiderstand eine Funktion des Leitungswiderstandes L , der normalerweise nicht über 1400 Ohm hinausgeht. Der Gleichstrom-Widerstand der Einrichtung 11 bewegt sich im Bereich Unendlich, wenn der Hörer aufgelegt ist, bis zu 100 bis 300 Ohm, wenn der Hörer abgenommen ist.

Der Basiswiderstand 40 der Signalisierungseinrichtung 12 ist für den Zustand eines fehlenden Signals mit 6000 Ohm gewählt, obwohl ein etwas geringerer Widerstand von 4800 Ohm möglich wäre,

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wenn kein Sicherheitsband gewünscht wird. Unter dem Wert von 4800 Ohm würde die Signaleinrichtung 12 der Zentrale als im Zustand des abgehobenen Telefonhörers erscheinen, und zwar mit einem maximalen Schleifenwiderstand. Dabei entstünden Beeinflussungen des normalen Sprechbetriebes. Der theoretisch minimale Wert für den Widerstand 40 liegt also bei 4800 Ohm und der optimale Wert bei 6000 Ohm. Der Wert des Widerstandes 41 kann sich im Bereich des gerade noch in der Zentrale feststellbaren Wertes von etwa 1000 Ohm bis zu 70 000 Ohm bewegen. Der Einfachheit halber ist der Widerstand 41 in Fig. 1 mit einem Wert von 10 000 Ohm dargestellt.

In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform dieser Erfindung besitzt die Signalisierungseinrichtung 12 normalerweise einen Gleichstrom-Widerstand von 15 000 Ohm und während des Signalisierens einen Widerstand von 5000 Ohm. Dies bedeutet eine schrittweise Änderung des Gleichstrom-Schleifenwiderstandes von 10 000 Ohm. Eine solche Änderung kann in der zentralen Fernsprech-Vermittlungsstelle festgestellt und ohne Schwierigkeit in ein solches digitales Format umgesetzt werden, das vom Digitalrechner bearbeitet werden kann.

Wird der Telefonhörer abgenommen, dann kommt sein Gleichstromwiderstand in der Grössenordnung von 100 bis 300 Ohm zum Tragen. Der in der Zentrale festgestellte Schleifenwiderstand ist im Grunde dann derjenige des Telefonanschlusses mit seinem Ausgleichsnetzwerk und der Einfluss der Signalisierungseinrichtung ist vernachlässigbar gering.

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Die Werte der in der Signalisierungseinrichtung 12 befindlichen Widerstände 40 und 41 sind so gewählt, dass sie die Läutsignale und die Sprachübertragung geringfügig dämpfen.

Es sei hier noch einmal festgestellt, dass die Telefoneinrichtung 11 ganz normal betrieben werden kann und die Signalisierungseinrichtung 12 eine stufenweise Änderung des Gleichstrom-Schleifenwiderstandes bewirkt, wenn der Schalter 42 geschlossen wird.

In einer typischen Anwendungsform dieser Erfindung ist der Schalter 42 ein Thermoschalter, welcher irgendeinen Bereich hinsichtlich der Temperatur oder eines Brandausbruches überwacht. Ein weiterer typischer Anwendungsfall ist ein durch Druck oder magnetische Kräfte betätigter Schalter, der einem gesicherten Bereich zugeordnet ist und ein eventuelles Eindringen in diesen Bereich feststellen soll. Der Schalter 42 kann durch irgendeine beliebige Anzahl von Sensoren betätigt werden, und der zentrale Rechner 25 muss nur so programmiert sein, dass er dieser Leitung und ihren Signalzuständen zugeordnet werden kann, um eine geeignete Ausgabe auf der Wiedergabeeinrichtung erzeugen zu können.

Fig. 1 zeigt, wie bereits oben erwähnt, die einfachste Ausführungsform dieser Erfindung. Es muss gesagt werden, dass mit der bestehenden Möglichkeit einer stufenweisen Änderung des Gleichstrom-Schleifenwiderstandes an einer Teilnehmerstation das Konzept dieser Erfindung erweitert werden kann. Es lässt sich darauf aufbauend ein mehrstufiges Widerstandselement mit mehreren Schaltern vorsehen, wobei mehrere verschiedene Signale geliefert werden können. Werden ausserdem die einzelnen Stufen des Wider-

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Standselementes nach einem logischen Prinzip ausgewählt, dann kann die Gesamtzahl der Signale, die ohne Änderung der Signalisierungseinrichtung übertragen werden kann, beträchtlich gesteigert werden. Benutzt man beispielsweise einen vierstufigen Widerstand und verwendet man eine herkömmliche binäre Notation, dann können bis zu 16 verschiedene Signal zu stände erzeugt werden.

Eine solche Signalisierungseinrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. Diese Einrichtung enthält mehrere Widerstandselemente 51 bis 55, welche wahlweise durch zugeordnete Schalter 60 bis 63 überbrückt werden können. Die Widerstandsstufe 51 ist vorzugsweise in einem Wertebereich von 6000 bis 10 000 Ohm einstellbar, um Änderungen des Leitungswiderstandes ausgleichen und den gesamten Gleichstrom-Schleifenwiderstand auf einen bevorzugten nominalen Wert von beispielsweise 6000 Ohm bringen zu können. Die übrigen Widerstandsstufen 52 bis 55 besitzen unterschiedliche Werte, etwa

Widerstand 52 1000 Ohm

Widerstand 53 2000 Ohm

Widerstand 54 4000 Ohm

Widerstand 55 8000 Ohm

Die Betätigung der Schalter 60 bis 63 bewirkt eindeutige, feststellbare Änderungen des Schleifenwiderstandes:

Schalterstellung Signalgeber 12 Widerstand in Ohm

Alle Schalter geöffnet 21 Kiloohm

Alle Schalter geöffnet bis auf 60 20 Kiloohm Alle Schalter geöffnet bis auf 61 19 Kiloohm

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Alle Schalter geöffnet bis auf 62 1 7 Kiloohm

Alle Schalter geöffnet bis auf 63 13 Kiloohm

Da der Wert jedes Widerstandes 52 bis 55 in bestimmten Abstufungen, die in logischem Zusammenhang stehen, gewählt ist, sind zusätzliche eindeutige Codierungen möglich, wobei ein geöffneter Schalter den Zustand O und ein geschlossener Schalter den Zustand 1 wiedergibt. Die Summe der Möglichkeiten ergibt sich wie folgt:

4-Bit-Binärcode ergibt Schleifenwiderstand variiert

16 Möglichkeiten von 21 Kiloohm bis 6 Kiloohm

in Abstufungen von 1 Kiloohm

Es ist einzusehen, dass eine grosse Zahl von Signalzuständen bei Verwendung eines derartigen einfachen Stufenwiderstandes zur Zentrale übertragen werden kann, wenn der dort befindliche Analog-Digital-Wandler in der Lage ist, so viele binär gewichtete Werte des Widerstandselementes zu unterscheiden.

Die übrigen Komponenten entsprechen der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform mit einer Telefoneinrichtung 11, der Glocke 11a, Gabelkontakten 11b und einem Telefonleitungspaar 13, mit dem diese Komponenten gekoppelt sind. In der Zentrale werden grundsätzlich mehrere gleichartige Leitungen im Multiplexer 23, der mit einem Rechner 25 verbunden ist, zusammengeführt. Der Rechner 25 muss Adresseninformationen und die Daten vom Multiplexer 23 erhalten. Die Daten sind die Gleichstrompegelwerte entsprechend der Schalterkombination.

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In einer typischen Ausführungsform dieser Erfindung betragen die Pegelwerte:

Widerstand Zustand Strom aus einer 48V-

Batterie der Zentrale

75 Kiloohm Kreis geöffnet

6-69 Kiloohm Verschiedene Signal- 0,7-8 mA

zustände

6 Kiloohm Geringster Schleifen- 8 mA

widerstand

4,8-6 Kiloohm Überwachungsband

2,4-4,8 Kiloohm Minimaler bis maxi- 10-20 mA

maler Schleifenwidei— stand für zuverlässigen Betrieb des
Leitungsrelais

100-300 Ohm Normaler Widerstand 30-10OmA

der Telefoneinrichtung im abgehobenen Zustand

Es ist einzusehen, dass das Signalisierungsband vollkommen ausserhalb des Bereiches der Strompegel für den normalen aufgelegten oder abgenommenen Zustand der Telefoneinrichtung liegt und es daher keine gegenseitige Beeinflussung in irgendeiner Betriebsart der Vorrichtung gibt.

Es ist ausserdem einzusehen, dass die Teilnehmerstation einen äusserst einfachen Codierer, nämlich einen abgestuften Widerstand mit einem oder mehreren ereignisgesteuerten Schaltern besitzt. Alle komplexen Einrichtungen befinden sich in der Fernsprech-Vermittlungszentrale. Mit den heute vorhandenen Minirechnern können

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ausserdem bestimmte logische Operationen in der Fernsprech-Vermittlungszentrale vorgenommen werden, um eine Information über Prioritäten zu erhalten. Die Codierungs- oder Signalisierungseinrichtung beim Teilnehmer, die zur Feststellung von Prioritäten in den Signalen erforderlich ist, ist in Fig. 3 dargestellt. So wie in Fig. 2 gezeigt, können schrittweise Änderungen bis herunter zu etwa 1000 Ohm eintreten. Die grösste schrittweise Änderung des Widerstandes tritt dann ein, wenn der Schalter 63 geöffnet oder geschlossen wird, wobei sich der Widerstand um 8000 Ohm ändert. Irgendeine grössere Änderung tritt nur dann ein, wenn zwei Sensoren gleichzeitig während eines Abtastzyklus des Rechners 25 und des Multiplexers 23 betätigt werden. Wo die Sensoren, welche die Schalter schliessen, von Natur aus einander nicht ähnlich sind und auch anders funktionieren, ist eine solche gleichzeitige Schliessung unwahrscheinlich. Ist beispielsweise der Schalter 63 ein Schalter für die Einbruchsicherung und der Schalter 64 beispielsweise ein Sensor für Temperatur oder Feuer, dann ist die Wahrscheinlichkeit des gleichzeitigen Auftretens beider Alarmzustände (etwa innerhalb weniger als einer Sekunde) sehr gering.

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform dieser Erfindung mit einem Widerstand 61 für den Schleifenabgleich, welcher dem Widerstand 51 von Fig. 2 ähnlich ist, und mit einer Gruppe von Widerstandsstufen 62, 63 und 64, welche jeweils einen zugeordneten Schalter 65, 66 und 67 besitzen, der durch andere Einrichtungen betätigt werden kann, um ein normales Signal zu liefern. Die Werte der Widerstände können auch hier wiederum in einem logischen Zusammenhang stehen oder irgendeinen Differenzwert besitzen, der im Bereich von 1000 bis 64 000 Ohm liegen kann, um unterschied-

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liehe Änderungen des Schleifenwiderstandes zu bewirken. Die grösste normale Widerstandsänderung während eines einzigen Abtastzyklus der Zentrale entspricht dem grössten der Widerstände 65, 66 oder 67. Ein zusätzlicher Schalter 70 befindet sich in dieser Signaleinrichtung parallel zur Widerstandskette 62 bis 64. Wird der Schalter 70 geschlossen, dann tritt die maximal mögliche Widerstandsänderung ein, welche ein Ereignis höchster Priorität, z.B. einen Brandausbruch, anzeigt. Der Rechner in der Zentrale kann so programmiert sein, dass er die grösste Widerstandsänderung erkennt und diesem Ereignis die höchste Priorität zuordnet. Der Rechner in der Zentrale kann auch so programmiert werden, dass er geringe Widerstandsänderungen feststellt und nicht weiter beachtet oder eine Maßnahme ergreift. Solche geringen Widerstandsänderungen können in Folge Alterung, fehlerhafter Funktion, etwa bei einem geöffneten elektrischen Schaltkreis, oder anderen Abnormitäten auftreten.

Eine weitere Ausdehnung des Konzeptes dieser Erfindung bezieht sich auf das einfache Ablesen räumlich entfernter Verbrauchsoder Benutzungszähler. Es ist bekannt, dass entferntes Ablesen heute bereits möglich ist. Solche denn Stand der Technik entsprechenden Vorrichtungen werden aber nicht allgemein angewendet, weil die Einrichtungen für die Codierung der gelesenen Werte zur Übertragung relativ komplex und die Aufwendungen für jeden Benutzungszähler damit sehr hoch werden. Bei Verwendung der vorliegenden Erfindung kann das Ablesen entfernter Verbrauchs- oder Benutzungszähler relativ billig gemacht werden, wenn man dem zentralen Rechner spezielle Funktionen überträgt.

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Es soll nun auf Fig. 4 im Zusammenhang mit Fig. 5 und 6 Bezug genommen werden.

Fig. 4 zeigt eine Widerstandskette ähnlich Fig. 3. In Fig. 4 sind sieben Widerstände 70 bis 76 in Reihe geschaltet, welche bestimmte Widerstandswerte besitzen. R soll dabei den Wert von 500 Ohm und η die Werte 1, 2, 4, 8, 16, 32 und 64 annehmen. Jedes Widerstandsei ecnent hat einen zugeordneten Schalter 80 bis 86, welche den Schaltern 70 und 65 bis 67 von Fig. 3 ähnlich sind. Ein Widerstandsfeld 77 mit unterschiedlichen Widerstandswerten wird benutzt, um den minimalen Widerstand auf einen Standardwert von etwa 6000 bis 10 000 Ohm zu bringen. Die oben aufgezählten Elemente befinden sich in einer Signaleinrichtung 90, welche mit den Anschlüssen T und R in der Telefoneinrichtung 91 parallel geschaltet sind.

Die Schalter 80 bis 86 sollen die folgenden Funktionen ausüben:

Schalter Funktion Widerstand

86 Feuer 32 Kiloohm

85 Einbruch 16 Kiloohm

84 Arm 85 8 Kiloohm

83 Verbrauchte Energie 10 kW 4 Kiloohm

82 Energieschalter in Ordnung 2 Kiloohm

81 1000 m Gas verbraucht 1 Kiloohm

80 Gasschalter in Ordnung 0,5 Kiloohm

Der Schalter 86 für Feueralarm bewirkt die grösste Änderung des Schleifenwiderstandes, nämlich 32 000 Ohm. Die zweitgrösste Änderung liefert der Schalter 85 für die Einbruchsicherung, welcher

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eine Widerstandsänderung von 16 000 Ohm bewirkt. Der Schalter wird durch einen Schalter 84 aktiviert, der normalerweise vom Hausmeister geschlossen wird.

Die übrigen Schalter 80 bis 83 werden zur Überwachung des Verbrauchs benutzt. Bei der einfachsten Form des Abfühlens und Signalisierens in der Teilnehmerstation werden die Schalter 81 und 83 jeweils mechanisch oder magnetisch mit einer Skalenscheibe in einem Benutzungszähler verbunden, welcher etwa für irgendeine Menge an Energie, Gas, Wasser oder dergleichen eine Umdrehung durchführt. Wenn der Multiplexer in der Zentrale jede Leitung einmal in der Sekunde abtastet, dann darf die gewählte Skalenscheibe an irgendeinem Zähler bei maximalen Verbrauchswerten nicht länger als eine halbe Sekunde für eine volle Umdrehung brauchen. Der Schalter und der Sensor sind so konstruiert, dass sie für eine halbe Umdrehung geöffnet und für die andere halbe Umdrehung geschlossen sind. Deshalb kennzeichnen zwei aufeinanderfolgende Änderungen des Zustandes den Verbrauch, der einer vollen Umdrehung der zugehörigen Skalenscheibe entspricht.

Der Rechner in der Zentrale besitzt eine Funktion, durch welche der Zählwert jedes Teilnehmers gespeichert und damit dessen Energieverbrauch für Abrechnungszwecke überwacht werden kann.

Eine Schutzfunktion befindet sich in jeder Überwachungseinrichtung in Form der Hilfsschalter 80 und 82, welche normalerweise geöffnet bleiben. Ist einer der Schalter 80 und 82 geschlossen, dann erzeugt er eine eindeutige Widerstandsänderung, welche vom Rechner in der Zentrale als Störung im Betrieb der Messeinrichtung er-

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kannt wird und den Wartungsdienst zwecks Inspektion und Reparatur verständigt. Ein solcher Fall ist bei unbefugtem Eingriff in die Signalisierungseinrichtung gegeben, was in Verbindung mit Fig. und 6 beschrieben wird.

In Fig. 5 und 6 sind mechanische Wesensmerkmale der Überwachungssensoren gezeigt. Die Sensoren eignen sich für den Betrieb mit bestehenden Messeinrichtungen, wobei nur minimale Änderungen erforderlich sind und eine genaue Überwachung ohne elektrischen Kontakt mit dem Messgerät möglich ist.

Fig. 5 zeigt einen herkömmlichen Wattstundenzähler 100 mit einem Glasgehäuse 101 und einem darin untergebrachten Messgerät 102 mit mehreren Skalenscheiben und Zeigern 103. Eine Skalenscheibe besitzt eine normale, maximale Umdrehungsrate, welche gleich einer halben Umdrehung pro Abtastperiode gewählt ist. Eine Betätigungseinrichtung für einen Schalter, in diesem Fall ein Permanentmagnet 104, ist an dem vorspringenden Ende der Zeigerachse der Skalenscheibe angebracht und liegt gegenüber der nicht magnetischen Haube 101. Mit der Aussenseite der Haube 101 ist ein Schalter 105 verbunden, dessen Leitungen 106 mit der Signalisierungseinrichtung von Fig. 4 verbunden sind.

Der Schalter 105 ist im einzelnen in Fig. 6 dargestellt. Er besitzt eine Abdeckung 110 aus ferromagnetischem Material zur Abschirmung. Er kann aber auch nur eine Plastikhaube zum Schutz vor Umwelteinflüssen besitzen. Im Gehäuse 110 befinden sich Schalter 82 und 83, ein Widerstand 72 und ein Widerstand 73, so wie in Fig. 4 gezeigt. Die Schalter 82 und 83 sind vorzugsweise vom Reed-Typ, welcher in der Fernsprechvermittlungstechnik sehr bekannt

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ist. Der Schalter 83 befindet sich am Fenster 101 und wird bei jeder Umdrehung des Magneten 104 betätigt. Der Schalter 83 bleibt für etwa eine halbe Umdrehung der Achse, welche den Magneten 104 trägt, geschlossen. Der genaue Zyklus des Schalters 83 ist nicht kritisch, weil nur zwei Schaltoperationen für jeden halben Zyklus erforderlich sind. Widerstandsänderungen werden in der Fernsprechzentrale oder beispielsweise in der Zentrale für die Verbrauchsüberwachung festgestellt. Der Widerstand 73 besitzt einen Wert von /1000 Ohm, wobei der Rechner in der Zentrale so programmiert ist, dass er jede solche Änderung als Verbrauch einer bestimmten Menge von Energie beispielsweise erkennt.

Der Schalter 82 ist ebenfalls ein magnetisch betätigter Schalter vom Reed-Typ mit einer grösseren Empfindlichkeit als der Schalter 83, aber er ist ausserhalb des Feldes des Magneten 104 oder senkrecht zum Feld des Magneten 104 angebracht und damit unempfindlich gegenüber diesem Magneten bei jeder Drehposition. Tritt irgendein fremdes störendes Magnetfeld, verursacht durch das Messgerät oder irgendeine externe Quelle, auf, dann tritt der Schalter 82 in Tätigkeit und bewirkt eine Änderung des Widerstandes von 6000 Ohm, was in der Zentrale als Fehler erkannt wird. Dieser Fehler wird vermerkt und die Wartung verständigt.

Die in Fig. 5 und 6 gezeigten Schaltungen sind so konstruiert, dass kein elektrischer Kontakt mit der Zähl- oder Messeinrichtung erforderlich ist, um die Möglichkeit von Stromverlusten in der Telefoneinrichtung durch den Benutzungssensor zu vermeiden. Eine magnetische Betätigung ist daher üblich. In den Fällen, wo dies nicht nötig ist, wird ein rotierender Schalter (bei 180 AN, bei 180 AUS) wegen seiner hohen Zuverlässigkeit und seiner geringen Kosten bevorzugt.

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Bei jeder beschriebenen Ausführungsform wurden die naheliegenden Signalformen beschrieben. Die gleiche Signalisierungseinrichtung mit einer einzelnen Widerstandsstufe und einem einzigen Schalter kann natürlich auch dazu benutzt werden, irgendeine binäre Nachricht zum zentralen Rechner zu liefern. So kann der Schalter 81 von Fig. 4 vom Teilnehmer dazu benutzt werden, zu einem bestimmten Zeitpunkt auf eine durch Radio, Fernsehen oder ein anderes Medium gestellte allgenneine Umfrage zu antworten. Von einer grossen Zahl von Haushalten kann ohne Verwendung einer Fernseh- oder Sprachübertragungseinrichtung auf diese Weise sofort eine Stellungnahme eingeholt werden. Weitere Anwendungsmöglichkeiten eines solchen Systems liegen auf der Hand.

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Claims

PATENTANSPR ClCH E

1./ Signalgeber, welcher in Verbindung mit einer Telefoneinrichtung, einem eine Teilnehmerschleife bildenden Leitungspaar und einer Zentrale, in der mehrere Teilnehmerleitungen zusammengeführt werden können, benutzt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass ein Widerstandselement, das aus mehreren in Reihe geschalteten elektrischen Widerständen (40, 41) besteht, vorgesehen ist, das Widerstandselement zu den Leitungen (13) ohne aktive oder reaktive Elemente gleichstrommässig zu der Teilnehmerschleife und zu der Telefoneinrichtung (11) parallel geschaltet ist, wenigstens ein normalerweise geöffneter Schalter (42), der über einen der diskreten Widerstände geschaltet ist, vorhanden ist, der Schalter geschlossen werden kann, um eine stufenweise Änderung des Gleichstromwiderstandes der Teilnehmerschleife herbeizuführen, was einem Signalzustand entspricht, und das Widerstandselement bei geschlossenem Schalter einen Widerstandswert besitzt, der grosser ist als der minimale Wert, der normalerweise beim Anschalten an die Zentrale oder bei der Sprachübertragung zu Beeinträchtigungen führen würde.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement mindestens zwei diskrete Widerstände (52-55) und individuell normalerweise geöffnete Schalter (60-63) parallel zu jedem diskreten Widerstand besitzt, wobei die diskreten elektrischen Widerstände unterschiedliche Werte aufweisen und daher der Gleichstromwiderstand der Schleife unterschiedliche

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Änderungen erfährt, je nachdem, ob der eine oder der andere Schalter geschlossen wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die diskreten Widerstände unterschiedliche Werte besitzen, welche sich um den Faktor "n" unterscheiden, wobei "n" eine ganze Zahl ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dem grösseren der diskreten elektrischen Widerstände zugeordnete Schalter durch das signifikanteste zu signalisierende Ereignis betätigt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch MuI tipi exeinrichtungen (23), welche mit mehreren Teilnehmerschleifen (22, 22b-h) verbunden sind und sequentiell den Gleichstrom-Schleifenwiderstand jeder Teilnehmerschleife abtasten, Einrichtungen (24) zum Umsetzen des abgetasteten Schleifenwiderstandes in ein digitales Signalformat, und Einrichtungen (30, 31) zum Darstellen einer diskreten Änderung des Schleifenwiderstandes als Signalzustand.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einstellbare Widerstandsetnrichtungen (51), welche zum Widerstandselement in Reihe geschaltet sind, um den totalen Gleichstrom-Schleifenwiderstand auf einen vorgegebenen Wert abgleichen zu können.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrale eine Batterie (17) zum Liefern von Gleichstrom zur Teilnehmerschleife besitzt und die Einrichtungen (24) zum Umsetzen des

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Schleifenwiderstandes in ein digitales Signalfornnat mit der gleichen Batterie verbunden sind wie die Teilnehmerschleife.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch zusätzliche Schalter (70), welche mehrere der diskreten Widerstände überbrücken können, wobei das Schliessen eines solchen zusätzlichen Schalters eine grössere Widerstandsänderung bewirkt als die Betätigung irgendeines der individuellen Schalter, so dass ein Signal höherer Priorität und leichterer Feststellbarkeit erzeugt werden kann.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstände sich durch unterschiedliche Werte unterscheiden, wobei das Schliessen irgendeines Schalters oder einer Kombination von Schaltern eine jeweils unterschiedliche Änderung des Gleichstrom-Schleifenwiderstandes bewirken kann.

10. Telefonteilnehmer-Installation, gekennzeichnet durch ein Leitungspaar (13), eine Telefoneinrichtung (11) mit zwei Gabelschaltern zum Verbinden der Einrichtung mit den Leitungen, eine Läuteinrichtung (11a), welche mit den Leitungen verbunden ist, eine Signalisierungseinrichtung (12) ohne irgendwelche aktive oder reaktive Elemente, welche mit den Leitungen zu verbinden ist, ein Widerstandselement in der Signalisierungseinrichtung, welches aus mehreren in Reihe geschalteten elektrischen Widerständen (52-55) mit einem totalen Wert zwischen 5000 und 70 000 Ohm besteht, individuellen Schaltern (60-63), welche über entsprechende Widerstände geschaltet sind, die Möglichkeit der Änderung des elektrischen Widerstandes der Teilnehmer-Installation durch Be-

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tätigung der individuellen Schalten, wenn die Gabelschalter geöffnet sind, unterschiedliche Widerstandswerte der Widerstände, wobei die Betätigung verschiedener Schalter identifizierbar und feststellbar durch die Grosse der Änderung des Schleifenstromes durch die Leitungen ist, wenn eine Gleichstromquelle angeschlossen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalter so betätigt werden können, dass verschiedene Alarmzustände damit ausgedrückt werden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstände unterschiedliche Werte besitzen, wobei jeder Widerstand sich vom nächstniedrigeren Widerstand um den Faktor "n" unterscheidet und "n" eine ganze Zahl ist, und wobei die Betätigung irgendeines einzelnen Schalters oder einer Kombination von Schaltern eine diskrete Widerstandsänderung bewirkt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalisierungseinrichtung einen mit dem Widerstandselement in Reihe geschalteten, einstellbaren Widerstand (51) besitzt, womit der nominale Gleichstrom-Widerstand der Teilnehmerstation abgeglichen werden kann.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch zusätzliche Schalteinrichtungen (70), welche wahlweise mehrere Widerstände überbrücken können, um eine diskrete Widerstandsänderung herbeizuführen, welche grosser ist als eine durch die Betätigung irgendeines der anderen individuellen Schalter herbeigeführte Widerstandsänderung .

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15. Vorrichtung zum Feststellen und Signalisieren der Anzeige eines Verbrauchszählers oder -messers als Funktion der Arbeitsweise eines solchen Zählers oder einer solchen Messeinrichtung, gekennzeichnet durch Schalter, welche mit der Zähl- oder Messeinrichtung gekoppelt sind und dabei geschlossen und geöffnet werden, und zwar in Abhängigkeit von einem bestimmten registrierten Verbrauch, ein Widerstandselement, welches wenigstens zwei diskrete, in Reihe geschaltete Widerstände enthält, die Möglichkeit, einen der diskreten Widerstände durch Schliessen der Schalter zu überbrücken, ein Leitungspaar, welches mit einer zentralen Einrichtung zur Aufzeichnung von Verbrauchsdaten verbunden werden kann, das Fehlen irgendwelcher aktiver oder reaktiver Elemente im Widerstandselement, welches mit der Leitung verbunden ist, wobei das Widerstandselement teilweise den Schleifenwiderstand bestimmt, der in der zentralen Einrichtung zur Aufzeichnung von Verbrauchsdaten festgestellt wird, und eine von den Schaltern bewirkte, feststellbare Änderung des Schleifenwiderstandes für jede vorgegebene Verbrauchseinheit.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen eine Telefonleitung darstellen und das Widerstandselement zur Läuteinrichtung der Telefoneinrichtung, welche ihrerseits mit den Leitungen verbunden ist, parallel geschaltet ist.

17. Vorrichtung zum Feststellen und Signalisieren der Anzeige eines Verbrauchszählers oder -messers als Funktion der Arbeitsweise eines solchen Zählers oder einer solchen Messeinrichtung, gekennzeichnet durch Schalter, welche mit dem Zähler oder Messgerät gekoppelt sind, wodurch sie bei einem Isestirnmten registrierte -

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ten Verbrauch geschlossen und geöffnet werden, ein Widerstandsei e— ment mit wenigstens zwei diskreten, in Reihe geschalteten Widerstanden, das Überbrücken eines der diskreten Widerstände beim Schliessen der Schalter, ein Leitungspaar, welches mit einer zentralen Aufzeichnungseinrichtung für Verbrauchsdaten verbunden werden kann, die VerbWÖüng des Widerstandselementes mit den Leitungen, wobei das WlÖerstandselement teilweise den Schleifenwiderstand bestimmt, der in der zentralen Aufzeichnungseinrichtung fur VerbraMQhsdaten -Festgestellt wird, eine von den Schaltern erzeugte feststellbare Änderung des Schleifenwiderstandes bei jeder aufgelaufenen Verbrauchseinheit, und einen magnetisch betätigten Schalter in den Schalteinrichtungen und einen Magneten in der Zähl- oder Messeinrichtung, welcher sich mit einem den Verbrauch überwachenden Element der Zähl- oder Messeinrichtung mitbewegt, um ein sequentielles Öffnen und Schliessen des Schalters bei jeder vorgegebenen, Verbrauchseinheit zu bewirken.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungselement der Zähl- oder Messeinrichtung eine rotierende ^anzeigeeinrichtung und der Magnet darauf montiert ist, so dass er ebenfalls rotiert und den Schalter zyklisch öffnet und schliesst.

19. Vorrichtung zum Feststellen und Signalisieren der Anzeige eines Verbrauchszählers oder -messers als Funktion seiner Arbeitsweise, gekennzeichnet durch Schalter, welche mit der Zähl- oder Messeinrichtung gekoppelt sind, wodurch sie bei einem bestimmten registrierten Verbrauch geschlossen und geöffnet werden, ein Widerstandselement mit wenigstens zwei diskreten, in Reihe ge-

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schalteten Widerständen, das Überbrücken eines der diskreten Widerstände beim Schliessen der Schalter, ein Leitungspaar, welches mit einer zentralen Aufzeichnungseinrichtung für Vei— brauchsdaten verbunden werden kann, die Verbindung des Widerstandselementes mit den Leitungen, wobei das Widerstandselement teilweise den Schleifenwiderstand bestimmt, der in der zentralen Aufzeichnungseinrichtung für Verbrauchsdaten festgestellt wird, eine von den Schaltern erzeugte feststellbare Änderung des Schleifenwiderstandes bei jeder aufgelaufenen Verbrauchseinheit, ein Gehäuse, welches am Fenster eines Verbrauchsmessers oder -zählers befestigt werden kann, um den Schalter durch den Magneten in der Zähl- oder Messeinrichtung zu betätigen, einen zweiten Schalter in den Schalteinrichtungen, ein zweites Widerstandselement, welches durch den zweiten Schalter wahlweise überbrückt werden kann, die Reihenschaltung des zweiten Widerstandselementes mit dem ersten Widerstandselement, und die magnetische Betätigung und die Anordnung des zweiten Schalters, so dass er auf Magnetfelder ansprechen kann, welche von anderen Quellen und nicht vom Magneten des Verbrauchszählers stammen, wobei eine diskrete Änderung des Widerstandes in der Vorrichtung bewirkt wird.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Widerstandselement sich im Wert vom ersten Widerstand unterscheidet, wobei die Betätigung des ersten oder zweiten Schalters unterscheidbar ist.

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