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Schaltungsanordnung für Schrittmotorzähler kleiner
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Leistung nach dem Teilschrittverfahren bei GebUhrenanzeigern.
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Der Gegenstand der Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für
Schrittmotorzähler kleiner Leistung nach dem Teilschrittverfahren bei Gebührenanzeigern
für Fernmelde-, insbesondere Fernsprechteilnehmeranlagen, bestehend aus einem mit
komplementären Transistoren 1 2, T 4 aufgebauten Schwellwertschalter mit einem vorgeschalteten
in C-Betrieb arbeitenden Uransistorverstärker.
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Gebührenanzeiger sind nach dem allgemeinen Stand der Technik bekannt,
die impulsmodulierte Signale in eine Folge von unipolaren Impulsen umwandeln, die
für den Antrieb eines Schrittmotorzählers geeignet sind und deren Zahl dem Modulationsinhalt
des impulsmodulierten
Eingangssignals entspricht. Handelt es sich
bei dem impulsmodulierten Eingangssignal um einen Wechselstrom-Gebührenimpuls von
z.B. 16 kHz, so werden mittels der Schaltungsanordnung daraus zwei Teilschritte
für den verwendeten Schrittmotorzähler hergeleitet.
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Nach der DT-PS 1 291 367 und 1 299 702 sind Schaltungsanordnungen
bekannt, die mit zuerst schwachen Impulsen angesteuert werden können und/oder bleiben
in den Impulspausen zwischen den impulsmodulierten Eingangssignalen möglichst stromlos.
Letzteres ist besonders wichtig, da bei amtsangesohlossenen Gebuhrenanzeigern für
Fernmelde- bzw. Fernsprechapparate nur ein sehr begrenzter Strom für die Speisung
der Schaltungsanordnungen zur Verfügung steht, weil derselbe über eine Stromversorgungsschaltung
im Zuge der Teilnehmerleitung zwischen Amt und Fernmelde- bzw. Fernsprechapparat
abgenommen werden muB und nur einige Prozent des Schleifetromes betragen darf.
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Die Schaltungsanordnungen gemäß DT-PS 1 291 367 und DT-PS 1 299 702
leiten für jeden GebUhrenimpule zwei einander zeitlich folgende unipolare Impulse
(
Teilschritte) her, von denen jeweils der erste der einen und der jeweils zweite
der anderen Schrittmotorwicklung aufgeschaltet wird. Dabei entspricht die Dauer
des ersten unipolaren Impulses ( 1. Teilschrittes) für die eine Wicklung des Schrittmotorzählers
der Dauer des anstehenden Wechselstromeingangsimpulses (Gebührenimpuls), während
der zweite unipolare Impuls (2. Teilschritt) für die andere Wicklung erst nach Beendigung
des Eingangsimpulses erzeugt wird, mit einer von den Schaltungsgegebenheiten abhängigen,
aber für den Schrittmotorzähler ausreichenden Dauer.
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Zum weiteren Stand der Technik wird die DT-PS 1 291 797 benannt. Die
in dieser Druckschrift offenbarte Schaltungsanordnung arbeitet ebenfalls nach dem
Teilschrittverfahren. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die einzige Wicklung des
Schrittmotorzählers in Reihe zu einem Kondensator gesch21tet ist, und daß parallel
zu dieser über einen für den Aufladestrom des Kondensators durchlässigen Richtleiter
mit dem Verstärkerausgang verbundenen Reihenschaltung die Schaltstrecks eines steuerbaren
Schalters, z.S. Transistors liegt.
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Na=h der DT-PS 1 291 797 wird die Stromversorgung nicht während der
gesamten Dauer eines Einganasimpulses (ebUhreninpulsaes) belastet, da die Stromaufnahme
beendet
ist, sobald der Serienkondensator sich aufgeladen hat. Nach Beendigung eines ZShlimpulses
(Gebührenimpulses) wird der erforderliche zweite Teilschritt durch die Entladung
des Reihenkondensators huber den zu diesem Zeitpunkt geschlossenen, der Reihenschaltung
parallelliegenden steuerbaren Schalters aufgebracht. Der Stromfluß ist auf die Entladezeit
des Reihenkondensators beschränkt.
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Haftet den Schaltungsanordnungen gemäß DT-PS l 291 367 und DT-PS 1
299 702 der Nachteil einer ungiinstigen Energiebilanz an, weil der erste leilschritt
so lange dauert, wie ein Eingangssignal ansteht, so ist in der DT-PS 1 291 797 beschriebenen
Schaltungsanordnung ein zu großer Schaltungsaufwand als Nachteil zu erblicken.
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Infolge der geringen Naturträgheit üblicher Schrittmotorzähler für
Gebühren zählung, sprechen diese bei allen vorerwähnten Schaltungsanordnungen auf
an den Eingang gelangende Wechselstromkurzimpulse von z.B.
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unter 10 ms an, aber evtl. auch auf anders geartete, kurzzeitige Störimpulse.
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Der Erfinder hat sich nun in Kenntnis der aufgezeigten Nachteile die
Aufgabe gestellt, eine verbesserte Schaltungsanordnung für Schrittmotorzähler kleiner
Leistung nach dem Teilschrittverfahren bei Gebührenanzeigern für Fernmelde-, tnqhesondere
Fernsprecheilnehmeranlagen 7;u offenbaren, die aus einem mit komplementären Transistoren
aufgebauten Schwellschalter besteht, dem ein in C-Betrieb arbeitender Transistorverstärker
vorgeschaltet ist.
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
Eingangswiderstand des Schwellwertschalters aus zwei Teilwiderständen besteht, wobei
zwischen den Teilwiderständen und dem Kollektor des Eingangstransistors des Schwellwertschalters
ein Kondensator angeordnet, und daß dem Ausgangstransistor desselben ein komplementärer
Transistor in Reihe hinzugeschaltet ist, dessen Basis huber einen Entkopplungswiderstand
mit dem Kollektor des Eingangstransistors verbunden ist, und daß ferner der Abgriff
des Mitkopplungswiderstandes des Schwellwertschalters zwischen der Antriebsspule
des Schrittmotorzählers und dem Teilschrittspeicherkondensator angeordnet ist.
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Die nachstehende Beschreibung dient zur Erläuterung des Erfindungsgemäßen,
von dem in der Zeichnung ein Ausführungsbelppiel wiedergegeben ist, in dem die zum
Verständnis erforderlichen wesentlichen Bestandteile der Schaltungsanordnung herausgestellt
sind.
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Der Schwellwertschalter als solcher besteht aus dem Eingangstransistor
T 2, dem Ausgangstransistor T 4, dem nach der Erfindung aus zwei Teilwiderständen
R 3, R 4 bestehenden Eingangswiderstand, den Widerständen R 5, R 8 sowie dem Mitkopplungswiderstand
R 6, wobei der übliche Kollektorwiderstand des Ausgangstransistors T 4 erfindungsgemäß
durch einen komplementären Transistor T 3 mit Entkopplungswiderstand R 7 ersetzt
ist.
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Gelangt nunmehr über die Sekundärspule L der an sich bekannten Teilnehmerweiche
Tw ein Wechselstromeingangssignal, z.B. ein 16-kHz-Gebührenimpuls, über den Widerstand
R 1 an die Basis des in C-Betrieb arbeitenden Verstärkertransistores 1 1, so erfolgt
Gleichrichtung des Gebührenimpulses und gleichzeitige Verstärkung.
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Die Diode D schützt die Basis des Transistors T 1 vor eventuellen
Uberspannungen.
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Der aus einer Anzahl von 16-kHz-Schwingungen bestehende Gebührenimpuls
steuert die Kollektor-Emitteratrecke des Transistors T 1 über seine Basis abwechselnd
auf und zu.
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Damit liegt das Kollektorpotential des Transistors T 1 periodisch
an nahezu 0 Uolt oder einem Teil der mit Ub bezeichneten Betriebsspannung, die sich
hauptsächlich an dem Spannungsteiler aus Widerstand R 2 und dem Eingangswiderstand
des Schwellwertschalters ergibt.
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Ist der Transistor T 1 durchgesteuert, kann sich der Kondensator C
1 über die Widerstände R 3 und R 4 entladen. Ist der Transistor T 1 dagegen gesperrt,
so ladet sich der Kondensator C 1 im wesentlichen ueber die Widerstände R 2, R 3
und R 5 wieder auf.
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Da die Entladezeitkonstante des Kondensators C 1 kleiner ist als die
Aufladezeitkonstante, wird das Potential zwischen den Teilwiderständen R 3 und R
4 nach einer bestimmten Zeit den Schwellwert des Schwellwertschalters erreichen
und diesem zum Durchschalten bringen. Die so gewonnene Einschaltverzögerung dient
zur Unterdrückung von Kurz- und Störimpulsen.
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Das erfindungsgemäße Anschalten des Kondensators C 1 zwischen dem
Kollektor des Eingangstransistors T 2 und den Tsilwiderständen R 3, R 4 des Schweliwertschalters
verhindert
durch Gegenkopplung Eigenachwingungen der Schaltungsanordnung in bestimmten Betriebazustanden.
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Im durchgeschalteten Zustand des Schwellwertschalters ladet sich Uber
die Kollektnr-Emitterstrecke des Ausgangstransistors T 4 und der Schrittmotorspuls
des Zählers Za der Teilschrittspeicherkondensator C 2 auf. Der damit durch die Schrittmotorspule
fließende Stromimpuls - dessen Dauer im wesentlichen von der GroBe des Teilspeicherkondensators
C 2 und dem Widerstand der Schrittmotorspule des Zählers Zä abhangig ist - hewirkt
den ersten Teilschritt des Schrittmotorzähler Zä.
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Nach Beendigung des Gebührenimpulses schaltet der Schwellwertschalter
verzögert ab, d.h. der Ausgangstransistor T 4 sperrt wieder Dabei entspricht die
Abschaltverzögerung annähernd der Einschaltverzagerung.
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Nach Abschalten des Ausgangstransistors T 4 des Schwellwertschalters
ist nun der erfindungsgemäß vorgesehene komplementäre Transistor T 3 durchgesteuert,
so daß sich über dessen Kollektor-Emitterstrecke und der Schrittmotorspuls des Zählers
Zä
der Teilschrittspeicherkandensator C 2 wieder entlädt, wobei
der jetzt entgegengesetzt als vorher wirkende Stromimpuls den zweiten Teilschritt
des Schrittmotorzählers Zä bewerkstelligt.
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Die Anschaltung des Mitkopplungswiderstandes R 6 zwischen dem Schrittspeicherkondensatr
C 2 und der Schrittmotorspule des Zählers Zä macht die Schaltung weitgehend unempfindlich
gegen die im Betrieb auftretenden Spannungsschwankungen der Betriebsspannung Ub.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gegenüber dem
Bekannten sind u.a. darin zu erblicken, deß 1) durch die vorgesehene Zeitverzögerung
keine Kurz- oder Storirnpulss eingezahlt werden, 2) durch die Zeitverzögerung nach
Abschaltung des Eingangsimpulses sich derselbe in seiner Auswirkung auf die Schaltungsanordnung
und den Schrittmotorzähler praktisch nicht wer kürzt,
3) der Bauteileaufwand
nach den Leistungsmerkmalen sehr gering ist.
L e e r s e i t e