DE2542387C2 - Anordnung für Fernmeldevermittlung-, insbesondere Fernsprechwählanlagen mit einer kreuzfeldartig aufgebauten Steuermatrix - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung Tür Fernmel- <>s devermittlungs-, insbesondere Fernsprechwählanlagen mit einer kreu/.feldartig aufgebauten aus in unterschiedlichen Richtungen verlaufenden Koordinaienleitungen

(2. B. Zeilen- und Spaltenleitungen) gebildeten Steuermatrix, an deren Kreuzungspunkten elektromagnetische Relais angeordnet sind.

Steuermatrizen dieser Art finden in weitem Umfang bei Relaiskoppelfeldern Verwendung. Bei diesen dienen die RelaisLwiiiakte z. B. als Koppelkontakte zur Durchschaltung von Sprech- und/oder Steueradern. Zu diesem Zweck sind die Relaiskontakle ebenfalls kreuzfeldartig angeordnet und in zwei Koordinatenrichtungen vielfach geschaltet, so daß wahlweise jeder der z. B. den Kreuzfeldzeilen zugeordneten Eingänge mit jedem der z. B. den Kreuzfeldspalten zugeordneten Ausgängen des Kopplers verbindbar ist.

Bei den bekanntesten und am weitesten verbreiteten Steuermatrizen ist jedes Relais mit einer Erregerwicklung zwischen die beiden sich an seinem Lagerort kreuzenden Koordinatenleitungen geschaltet und kann deshalb durch Markierungen dieser Koordinatenleitungen individuell betätig! werden. Um einen Stromfluß durch die Erregerwicklungen benachbarter Relais zu vermeiden, ist jede Erregerwicklung mit einem Entkopplungsgleichrichter in Reihe geschaltet. Falls die Relais bistabil sind und die Möglichkeit bestehen soll, sie individuell abzuwerfen, muß eine zweite Steuermatrix vorgesehen sein, über welche die Abwerferregung kreuzpunkrindividuell zugeführt werden kann. Der Aufwand der an den Kreuzpunkten der Steuermatrix erforderlichen Entkopplungsgleichrichter ist aus Kostengründen unerwünscht. Es sind Steuermatrizen bekanntgeworden, die diesen Aufwand vermeiden. Bei ihnen besitzt jedes Relais zwei Erregerwicklungen, die unabhängig voneinander in die den I.ageort des Relais bestimmenden Koordinatenleitungen eingefügt sind. Damit gleichen derartige Steuermatrizen in ihrem Aufbau den bekannten Magnetkernspeichern. Dementsprechend werden solche Steuermatrizen bevorzugt auch für Relais angewendet, die nach dem sogenannten Ferrecd-Prinzip arbeiten. Der Magnetkreis dieser Relais enthält wenigstens einen Zweig aus ummagnetisierbareni sogenanntem halbharten Magnetwerkstoff mit annähernd rechteckiger Hystereseschleife. Die Erregerstromkreise sind so bemessen, daß die Erregung über nur eine Wicklung zur wirksamen Betätigung des Relais nicht ausreicht, so daß bei gleichzeitiger Einschaltung zweier sich kreuzender Koordinatenleitungen nur das an ihrem Kreuzungspunkt gelegene Relais betätigt wird, bei welchem die Summe beider Erregungen wirksam ist.

Ein entscheidender Nachteil dieses an sich sehr einfachen und preiswerten Prinzips ist seine außerordentlich große Toleranzempfindlichkeit. Diese sei durch folgende Betrachtung veranschaulicht: Die zur Ummagnetisierung eines Magnetwerkstoffes mit annähernd rechteckiger Hystereseschleife erforderliche magnetische Erregung ist gleich dem Produkt aus der Koerzitivfeldsiärke, der Magnetlänge sowie dem sogenannten Rechteckigkeitsgrad des Magnetwerkstoffes. Bei allen drei Faktoren muß mit einer Toleranz von etwa 10% gerechnet werden. Zum sicheren Ummagnetisieren muß daher die magnetische Erregung etwa den l.Jfachen Betrag des Mittelwertes haben. Da diese Erregung über zwei Wicklungen erfolgt, muß jede von ihnen mindestens das 0,b5fache des Mittelwertes beitragen. Da andererseits die empfindlichsten Relais jedoch schon bei dem 0,7fachen Betrag ties Mittelwerts der Erregung ansprechen, ist die Dimensionicrung selbst bei Mromkonslanter Ansteuerung äußerst kritisch.

In der Druckschrift »The ßell System Technical Journal«, Januar 1964, Seite 4 ff. ist ein Koppelrclais beschrieben, das diese Schwierigkeilen vermeidet. !Dieses als Differential-Ferreed bezeichnete Relais besitzt in seinem Magnetkreis zwei Zweige aus halbhartem Magnetwerkstoff, die unabhängig voneinander ummagnetisierbar sind. Diese Zweige können im Magnetkreis entweder in Reihe oder parallel angeordnet sein. Zur Umsteuerung der Rehiiskontakte ist es erforderlich, einvn dieser beiden Zweige umzumagnetisieren. Beide Zweige sind von je zwei in entgegengesetzter Richtung wirkenden Wicklungen umschlungen. Die Windungszahl der eii.en Wicklung ist halb so groß wie die der anderen. Die die kleinere Windungszahl aufweisende Wicklung des einen Zweigs ist mit der die größere Windungszahl aufweisenden Wicklung des anderen Zweigs in Reihe geschultet, wobei beide Wicklungen den Magnetkreis in entgegengesetztem Sinn beeinflussen. Die beiden Reihenschaltungen sind in die dem Relais zugeordneten Koordinatenleilungen L-ingeschleift. Die Wicklungen sind so bemessen, daß die der kleineren Windungszahl entsprechende magnetische Erregung ausreicht, um den betreffenden Magnetzweig umzuniagnetisieren. Wenn nun die Koordinatenleitungen mit Strom beaufschlagt werden, sind in jedem der beiden Magnetzweige des im Kreuzungspunkt der Koordinaten gelegenen Relais zwei entgegengesetzt gerichtete magnetische Erregungen wirksam, von denen die eine dem Betrag nach doppelt so groß ist wie die andere. Die resultierenden magnetischen Erregungen sind so gerichtet, daß die betreffenden Magnetzweige in eine Richtung ummagnetisicrt werden, in der der magnetische Fluß über den bzw. die von den Kontakten gebildeten Luftspaltc verläuft, so daß die Kontakte geschlossen werden. Bei den übrigen Relais, die mit den eingeschalteten Koordinatenleitungen verbunden sind. ist in jedem Magnetzweig nur eine Wicklung stromdurchflossen. Die entsprechenden magnetischen Erregungen sind voraussetzungsgemäß groß genug, um die Magnetzweige umzuniagnetisieren. Der sich nach dieser Ummagnetisierung einstellende Magnetfluß ist so gerichtet, daß die Relaiskontakte geöffnet werden, falls sie nicht ohnehin bereits offen sind.

Dieses Differentialprinzip stellt keine sehr hohen Anforderungen an die Gleichmäßigkeit der Werkstoffeigenschaften und der Stromwerte, da lediglich Mindestwerte der Erregung überschritten werden müssen. Das Prinzip ist also vergleichsweise loleranzunempfindlich. Dem steht jedoch der schwerwiegende Nachteil eines sehr hohen l.eisiungsbedarfs gegenüber: Die zur Betätigung eines Koppelpunkis erforderliche magnetische Erregung ist 6mal so groß wie bei dem obenerwähnten Koinzidenzkoppler. Die erforderliche elektrische Leistung hat den 36fachen Wert, da sie dem Quadrat der magnetischen Erregung proportional ist. Dementsprechend ist auch die maximale Größe der Steuermatrix, die durch einen Schaltverstärker gegebene Leistung ansteuerbar ist, erheblich kleiner, bzw. es müssen zur Ansteueiung einer nach dem Differentialprinzip arbeitenden .Steuermatrix wesentlich mehr oder wesentlich kräftigere Schaltverstärker eingesetzt wer den, als für emc gleich große Steuermatrix.die nach dem obene "wähnten einfachen Koinziden/prinzip arbeitet. I Inter den genannten Bedingungen kann die Zahl der an eine Koordinatenleitung angeschlossenen Relais bei einer nach dem einfachen Koinzidenzprin/ip arbeiten den .Steuermatrix 11:11 das Jbfache größer sein als hei einer Steuermatrix, die nach dem Differentialprinzip arbeitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, die sich sowohl durch große Toleranzunempfindlichkeit als auch durch geringen Ί Leislungsbedarf auszeichnet. Ausgehend von einer Anordnung der eingangs genannten Art, bei der jedes der an den Kreuzungspunkten der Steuermatrix angeordneten elektromagnetischen Reluis wenigstens zwei Erregerwicklungen besitzt, welche über die seinen

ίο Lageort kennzeichnenden Koordinatenleitungen der Steuermatrix unabhängig voneinander einschallbar sind, wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Damit ist die Identität jedes Relais außer durch seine

z. B. orthogonalen Lagekoordinaten in der Steuermatrix durch wenigstens eine weitere Bestimmungsgröße — nämlich die Ordnungszahl der ihm zugeordneten weiteren Steuerleitung bzw Steucrleilungen gekennzeichnet, wobei diese weitereu Bestiinmungsgrößeri und die Lagekoordinaien einander umkehrbar eindeutig zugeordnet sind.

Durch eine derartige Anordnung ist gewährleistet, daß ein ausgewähltes Relais durch die koinzidente Einschaltung der betreffenden Koordinaten· und Steuerleitungen sicher betätigt wird, während alle anderen mit denselben Koordinaten- bzw. Steuerleitungen verbundenen Relais eine magnetische Erregung erhalten, die um einen durch die Anzahl der je Relais vorgesehenen Erregerwicklungen gegebenen Faktor

ίο kleiner ist als die zur wirksamen Betätigung erlorderliche Erregung. Hieraus resultiert eine entsprechend große Toleranzunempfindlichkeit. Ein weiterer wichtiger Vorteil der erl'indungsgemä'ßen Anordnung besteht darin, daß die Zeitkonstante gegenüber einer gleich großen Steuermatrix, die nach dem Differentialprinzip arbeitet, erheblich kleiner ist.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleilungen i;. Richtung einer Diagonalen durch die Steuermatrix verlaufen, derart, daß sie fortlaufend die weiteren Erregerwicklungen solcher Relais miteinander verbinden, die durch ansteigende und/oder abfallende Werte ihrer beiden Lagekoordinaten gekennzeichnet sind. Obwohl diese diagonale Anordnung der weiteren Steuerleitungen die denkbar einfachste Möglichkeit darstellt, die erforderliche eindeutige Zuordnung einer .Steuerleitung /u zwei Lagekoordinaten der Steuermatrix zu realisieren, sind selbstverständlich auch andere Leitungsführungen denkbar.

so Eine andere Weiterbildung der Erfindung isi dadurch gekennzeichnet, daß jede der diagonalen Steuerlcitun gen, die nur einen Teil der Koordinatenleitungen der Steuermatrix kreuzt, sich in einer oder mehreren parallelen diagonalen Steuerleitungen fortsetzt, welche

5.S die übrigen Koordinatenleitungen kreuzen. Damit ist bei einer quadratischen Steuermatrix die Zahl der weiteren Steuerleitungen gerade so groß wie die Zahl der in einer Koordinatenrichtung verlaufenden Koordinatenleitungen. Bei einer nichtqnadratischen Stcuerma-

<"· trix Liitspricht die /ah! der weiteren Sieuerleilimgcn der Zahl der 111 der kleineren Matrixseite mündenden Koordinatenleitungen.

Stall einer zusätzlichen Ii regerw icklung kann jedes Relais auch mit zu ei zusätzlichen F.rregerwicklimgen

'^ ausgestattet sein. Die den \icrten Erregerwicklungen der Relais /ii.neordneien Stcuei leitungei. werden vorzugsweise in Richtung der anderen Diagonalen durch die Sieuermatrix geführt.

Alle einer Koordinaten- oder Steucrk-itiing zugeordneten Erregerwicklungen sind vorzugsweise miteinander in Reihe geschaltet. Damit können alle zusammenhangenden Wicklungen automatisch mit Hilfe einer programmgesteuerten Wickelmaschine in einem Zuge erstellt werden.

Es ist ein weiterer Vorteil der Anordnung gemäß der Erfindung daß die verwendeten Relais - anders als bei nach dem Differentialprinzip arbeitenden Steuermatri zen — nur einen magnetischen Zweig aus ummagnciisierbarem Werkstoff benötigen und der andere magnetische Zweig aus permanentmagnetischem Material bestehen kann. Derartige Relais sind einfacher und billiger in ihrer Herstellung. Es ist selbstverständlich nicht ausgeschlossen, daß die Erfindung kennzeichnende Anstcuerprinzip auch mit herkömmlichen Relais. z. B. mit normalen Haftrelais, zu realisieren.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert:

F i g. 1 zeigt in schcmatischcr Darstellung das Prinzip der verwendeten Relais;

Fig. 2 zeigt eine orthogonale Stcuermatrix, bei der den einzelnen Kreuzungspunkten nicht nur Zeilen- und Spaltenlcitungcn sondern zusätzlich in Richtung einer Krcuzfclddiagonalcn verlaufende Stcuerlcitungen zugeordnet sind;

Fig.3 zeigt eine Sleuermatrix, bei der den Kreu zungspunkten weitere in Richtung der anderen Krcuzfelddiagonalcn verlaufende Stcuerleitungen zugeordnet sind.

Das in Fig. 1 dargestellte Relais besitzt einen Dauermagneten 2 sowie einen halbhartcn Magneten 3. Die beiden Magnete 2 iiiui 3 sind über Ankopplungstücke 4 mit einem Kontakt 1 gekoppelt. Der Magnet 3 ist von Wicklungen x, y. wund ν umschlungen und durch deren koinzidente Erregung ummagnetisierbar. Wenn die Magnctisicnmgsrichtung des Dauermagneten 2 der Richtung des eingezeichneten Pfeils entspricht und der umsteuerbare Magnet 3 ebenfalls in Richtung des eingezeichneten Pfeiles magnetisiert ist, blcibi der Kontakt I geöffnet. Falls hingegen der Magnet 3 durch koinzidente Erregung der auf ihm aufgebrachten Wicklungen .v, y. 11 und gegebenenfalls ν gekippt, d. h. ummagnetisierl wird, verlauf! tier magnetische IUiIJ beider Magnete über den Kontakt 1 und schließt diesen.

Die in Fig. 2 dargestellte Stcuermatrix besitz! Zeilcnleitungen y\ bis yb sowie Spaltenleilungen vt bis λ8. An den Krcu/.ungspunklcn der Zeilen- und Spallenleitungen sind Relais angeordnet, die in der Zeichnung schematise!! durch Uechtecke angedeutet sind, Die ,v-Wickliingen (Fig. 1) aller einer Spaltenleitung zugeordneten Relais sind miteinander in Reihe geschaltet. Entsprechendes gilt für die .»-Spulen. Weitere Sleuerleitungen 1; 1 bis 1/6 verlaufen diagonal durch die Stcuermatrix und zwar derart, daß die Zeilen-, Spalten- und DiagonalleiUingen einander umkehrbar eindeutig zugeordnet sind. Diejenigen Diagonalleitun-IiL¹Ii₁ /,.H, 1/1, die bei ihrem diagonalen Verlauf nicht sämtliche Zeilen- und Spaltenlciltingen kreuzen, setzen sich in einer oder mehreren parallelen Diagonallcilungen fent, welche die übrigen Zeilen- und Spaltenleitungen kreuzen. Damit ist die genannte umkehrbar eindeutige Beziehung auf sehr einfache Weise herge ■- sicllt. Ein an einem Kreuzungspunkt der Sleuermatrix z. B. am Kreuzungspunkt der Zeilenleitung yA und der Spaltenleitiing ν 4 gelegenes Relais wird dadurch betätigt, daß außer den zugehörigen Zeilen- um Spallenleitungen die den Kreuzungspunkt weilei

ω kennzeichnende Diagoualleitung u6 eingeschaltet wird Die Wicklungen sind so dimensioniert, daß das Relais nur bei koinzidenter Erregung aller Wicklunger ansprechen kann, und bei Erregung über nur eine Wicklung mit Sicherheit nicht betätigt wird. Es könner

is beispielsweise alle Wicklungen die gleiche Windungszahl haben, so daß bei gleich großem Ansteuerstrorr jede von ihnen die gleiche magnetische Erregung hervorruft. Diejenigen Relais, die an die eingeschalteter Leitungen angeschlossen sind, jedoch nicht in derer Kreuzungspunkt liegen, erhalten dann nur ein Dritte der für das Ansprechen erforderlichen Erregung bleiben also in ihrem Ausgangszustand.

Bei der in Fig.3 dargestellten Stcuermatrix sine weitere in Richtung der anderen Kreuzfclddiagonaler

2s verlaufende Steuerleitungen r 1 bis ν5 vorgesehen, die analog angeordnet sind wie die Stcuerlcitungen υ 1 bi; η 5. Bei dieser Sleuermatrix sprechen die in der Kreuzungspunkten gelegenen Relais durch koinzidente Einschaltung aller vier Wicklungen .v, y, η und ν (F ig. I an. Da alle übrigen mit den eingeschalteten Koordinaten- und Steuerlcinmgen verbundenen Relais nur ctw; ein Viertel der für das Ansprechen erforderlicher Erregung erhalten, ist die Tokranzuncmpfindlichkei noch vergrößert worden ohne daß hierzu eine größen

3S Steuerlcistung erforderlich ist.

Die Zuordnung der Diagonalleitungen u„ bzw. u„ um v„ zu den Koordinaten der Zeilen- und Spaltcnleitungcr kann an zentraler Stelle erfolgen und bringt deshalb mn wenig individuellen Aufwand mit sich.

.40 Zum Abwerfen eines Relais kann dieses entwcdei über ehe Koordinaten- und Diagonalleitungen mi umgekehrter Stromrichtung koinz.ideul angcsteuer werden. Einfacher erscheint es jedoch, die Relais mn über die Zeilen- und Spaltenleilungen oder, falls dii

.)«, Relais Koppelrelais eines Koppelvielfachs sind, über mn eine von ihnen abzuwerfen. Beim Abwerfen über mn eine Wicklung muß diese die gestirnte zum Ummagneli sieren lies Magneten 3 (Fig. I) erforderliche Erreguin aufbringen. Diese Forderung ist ohne übcrmäßigi

v> Erhöhung der SteucrleiMiing des enlspreeheiulei Schaltverslllrkers deshalb realisierbar, weil die Abwcr fcrregung bei Magnetkreisen der in F i g. I ilargestclltci Art in der Praxis immer wesentlich kleiner ist als di< Ansprechcnegung. Dies kann durch folgendes Dili

ss veranschaulicht weiden: Das Uinniagnelisicren de: Magneten \ erfolgt beim Ansprechen des Kelai: »gegen« den Dauermagneten 2, beim Abwerfet hingegen mit dessen I InliTMÜl/.ung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anordnung für Fernmeldevermittlung, insbe sondere Fernsprechwählanlagen, mil einer kreuz- s feldartig aufgebauten aus in unterschiedlichen Richtungen verlaufenden Koordinatenleitungen (z. B. Zeilen- und Spaltenleitungen) gebildeten Steuermatrix, an deren Kreuzungspunkteri elektromagnetischen Relais angeordnet sind, deren jedes in wenigstens zwei Erregerwicklungen besitzt, welche überdieseinen Lageort kennzeichnenden Koordinatenleitungen der Steuermatrix unabhängig voneinander einschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Relais (Fig. 1) außer den genannten mit den seinen Lageort kennzeichnenden Koordinatenleitungen der Steuermatrix verbundenen Erregerwicklungen (x, y) wenigstens eine weitere Erregerwicklung (a bzw. v) besitz!, daß diese weiteren Erregerwicklungen (ubi ,v. v) gruppenweise über weitere Steuerleitungen (u 1 bis </6 bzw. ν 1 !bis ν 6) einschaltbar sind, wobei jeder dieser weiteren Steuerleitungen eine Gruppe von Relais zugeordnet ist, die in der genannten Steuermatrix keine Lagekoordinaten gemeinsam haben und daß die Erregerwicklungen und/oder -Stromkreise so bemessen sind, daß jedes Relais nur durch koinzidente Einschaltung der mit den seinen Lageort iin der Sieuermatrix kennzeichnenden Koordinaienileitungen verbundenen Erregerwicklungen (x, y) :sowie der genannten weiteren Erregerwicklung bzw. Erregerwicklungen (u bzw. u und v) betätigbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Steuerleitungen (u 1 bis u 6) in Richtung einer Kreuzfelddiagonalcn durch die Steuermatrix verlaufen, derart daß sie fortlaufend die weiteren Erregerwicklungen (u) solcher Relais miteinander verbinden, die durch ansteigende und/oder abfallende Werte beider Lagekoordinaten gekennzeichnet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Relais eine vierte Erregerwicklung (v) besitzt und daß diese Erregerwicklungen (v) gruppenweise über Steucrleitungen (vl bis ν5) einschaltbar sind, die in Richtung der anderen Kreuzfelddiagonalen durch die Steuermatrix geführt isind.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der diagonalen Steuerleitungen (z.B. u 3, Fig. 2), die nur einen Teil der Koordinatenleitungen (x 1 bis χ 3 und y4 bis y6) kreuzt, sich in einer oder mehreren parallelen diagonalen Steuerleitungen ((/3') fortsetzt, welche die übrigen Koordinatenleitungen (x 4 bis ν 8 und y 1 bis y 3) kreuzen.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einer Koordinaten- oder Steuerleitung zugeordneten Erregerwicklungen sämtlich miteinander in Reihe geschaltet sind. ho