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Solche Vorrichtungen gibt en beispielsweise bei Haus-
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Nebenstellenanlagen mit Wählbetrieb (PABX installations).
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Bei Telefonsystemen und insbesondere bei Haus-Nebenstellenanlagen
mit Wählbetrieb ist es erforderlich, den Telefonverkehr zum Zweck der Steuerung,
Gebührenberechnung und statistischer Erfassung zu überwachen.
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Bei bischer bekannten Vorrichtungen dienen zu diesem Zweck elektromechanische
Zähler, die jedem Teilnehmer zugeordnet sind und die Gebührenimpulse zühlen, die
für jeden Teilnehmer durch die Benutzung des Systems anfallen. Diese bekannten Vorrichtungen
sind relativ kompliziert, unflexibel und ermöglichen das Entstehen von menschlichen
Fehlern beim Ablesen der Zähler.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend genannten
Schwierigkeiten zu vermeiden oder wenigstens zu mindern.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß mit den
Gebührenleitungen über ein Interface ein einen Drucker steuernder Prozessor gekoppelt
ist und der Prozessor und das Interface Einrichtungen zum aufeinanderfolgenden Abtasten
der Gebührenleitungen, Einrichtungen zum Feststellen von Gebührenimpulsen auf den
abgetasteten Gebührenleitungen, Einrichtungen zum Speichern von jeden der festgestellten
Gebührenimpulse anzeigenden Daten und Einrichtungen zum Lesen der gespeicherten
Daten umfassen, von denen die Einrichtungen zum Lesen den Drucker antreiben, um
eine dauerhafte Aufzeichnung der gelesenen Daten herzustellen.
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Durch die Erfindung werden menschliche Fehler beim Ablesen der Zähler
vermieden und es wird ein direktes und sofortiges Lesen aller verfügbaren Gebühreninformationen
durch den Drucker ermöglicht. Dabei besteht eine hohe Flexibilität bezüglich der
Auflistung aller Anschlüsse oder verschiedener Gruppen oder Kategorien von Anschlüssen.
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Vorzugsweise weist das Interface eine Anzahl Kreise zum Empfang der
Gebührenimpulses von den zugeordneten Gebührenleitungen auf, die jeweils eine Seriendiode
mit solcher Polarität, daß sie die Gebührenimpulse von der Gebührenleitung überträgt,
einen Serienwiderstand und eine in einem Paralllzweig angeordnete Kombination aus
einer Zenerdiode mit einem parallel geschalteten Widerstand umfassen, die dazu dient,
die Spannung der hinter dem Serienwiderstand erscheinenden Gebührenimpulse zu reduzieren.
Dabei kann auch mit dem Verbindungspunkt zwischen der Seriendiode und dem Serienwiderstand
jedes Kreises zum Empfang von Gebührenimpulsen eine weitere Diode verbunden sein,
an die Einrichtungen zum Zuführen simulierter Gebührenimpulse über die weitere Diode
zu dem Verbindungspunkt angeschlossen sind.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden die von den Gebührenleitungen
empfangenen Gebührenimpulse zugeordneten Eingängen eines ODER-Gliedesm zugeführt,
dessen Ausgang über einen Impulsformer mit dem Eingang eines Flipflop verbunden
ist. Dabei können zwei Eingänge aufweisende NAND-Glieder eine Natrix bilden, in
deren Zeilen und Spalten die NAND-Glieder angeordnet sind. Dabei werden
dann
einem Eingang jedes NAND-Gliedes die Gebührenimpulse von einer zugeordneten Gebührenleitung
und dem anderen Eingang Taktimpulse zugeführt, die nacheinander an die einzelnen
Zeilen der Matrix angelegt werden. Die Ausgänge aller NAND-Glieder einer Spalte
sind mit den Eingängen eines zugeordneten NAND-Gliedes verbunden.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Leitungs-Flipflops
mit den Eingängen eines Multiplexers verbunden, der von dem Ausgangssignal eines
binären Zählers, dem von einem Taktgeber Taktsignale zugeführt werden, gesteuert
wird un die von den Leitungs-Flipflops gelieferten Signale nacheinander seinem Ausgang
zuführt. Ein von dem Ausganssignal des Zählers gesteuerter Decodierer empfängt ein
Ausgangssignal des Prozessors und führt dieser Ausgangssignal allen Leitungs-Flipoflops
unter der Steuerung des Zählers nacheinander zu. Der Ausgang des Multiplexers ist
mit dem Zähler und mit einem Ausgangs-Flipflop verbunden.
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Die gesamte Anordnung ist derart getroffen, daß der Zähler angehalten
wird, wenn das Ausgangssignal des Mulltiplexers den Empfang eines Gebührenimpulses
von einem durch den Stand des Zählers identifizierten Leitungs-Flipflop anzeigt,
daß das Ausgangs-Flipflop den Prozessor von dem Empfang eines Gebührenimpulses auf
der durch den Zählerstand identifizierten Gebührenleitung informiert und daß der
Decodierer dem identifizierten Leitungs-Flipflop vom Prozessor ein Rückstellsignal
zuführt. Vorzugsweise bestehen der Multiplexer
und der Decodierer
je aus einer Anzahl von in Reihen angeordneten Multiplexern mit je acht Eingängen,
von denen jede Reihe mit drei oder weniger Eingangssignalen angesteuert wird, die
nacheinander aus dem Ausgangssignal des binären Zählers ausgewählt werden.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und der
Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen einzeln
für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden. Es zeigen
Fig. 1, 2 und 3 Blockschaltbilder von drei Vorrichtungen nach der Erfindung mit
verschiedenem Aufbau, Fig. 4 das Schaltbild eines Kreises zum Empfang von Gegbührenimpulsen
gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 5 das Schaltbild eines Kreises
zur Anzeige des Ampfanges von Gebührenimpulsen, Fig. 6 das Schaltbild einer Anordnung
zur Identifizierung desUrsprungen empfangener Gebührenimpulse, Fig. 7 das Schaltbild
einer Gebührenimpulse simuliereden Anordnung, die zum Anschluß an Kreise nach Fig.
4 bestimmt ist, Fig. 8 das Blockschaltbild eines Interface einer zweiten Vorrichtung
nach der Erfindung,
Fig. 9 und 10 das Blockschaltbild bzw. das
detaillierte Schaltbild einer im Interface nach Fig. 8 enthaltenen Anordnung zum
Empfang von Gebührenimpulsen, Fig. 11 das Schaltbild eines in Interface nach Fig.
8 enthaltenen Multiplexers, Fig. 12 das schematische Schaltbild eines im Interface
nach Fig. 8 enthaltenen Zählers, Fig. 13 das Schaltbild eines in Interface nach
Fig. 8 enthaltenen Taktgebers und Fig. 14 das Schaltbild einer Anordnung zur Spannungsverschiebung
zur Verbindung des Interface nach Fig. 8 mit einen Prozessor.
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Die Fig. 1 und 2 veranschaulichen zwei alternative Ausführungsformen
die sich daraus ergeben, ob die Vorrichtung unabhängig oder als Teil einer zentralen
datenverarbeitenden Anlage arbeiten soll, die auch andere Funktionen ausführt.
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Soll das System unabhängig betrieben werden, dann wird die Ausführungsform
nach Fig. 1 benutzt. Ein Interface 1 ist mit einen Prozessor 2 verbunden, welches
einen Drucker 3 steuert. Das Interface 1 verbindet den Prozessor 2 mit Gebührenleitungen
4, die Gebührenimpulse von einer automatischen Vermittlungszentrale 5 zuführen.
Der Prozessor 2 enthält einen Speicher, in dem Gebührenimpulse und Programmme kzur
Verarbeitung dieser Gebührenimpulse gespeichert sind.
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Wenn die Vorrichtung in Verbindung mit einer zentralen Anlage zur
Datenverarbeitung zusammenwirken soll, wird die Ausführungsform nach Fig. 2 benutzt.
In diesem Fall ersetzt die Zentraleinheit 6 der Anlage den Prozessor 2.
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Die Zentraleinheit steuert außer dem Drucker 3 auch andere periphere
Geräte 7. Bei dieser Ausführungsform bildet das Iiiterface 1 ein zusätzliches peripheres
Gerüt für die Zentraleineheit 6 zur Entgegennahme von Informationen.
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Die Ausführungsform nach Fig. 2 ist jedoch dann nicht zu empfehlen,
wenn die Belastung der Zentraleinheit 6 durch das Interface 1 sehr groß ist. In'diesen
Fall wird die Ausführungsform nach Fig. 8 bevorzugt. Bei dieser Ausführungsform
ist das Interface 1 mit einem Prozessor 8 verbunden, welcher allein der Gebührenerfassung
dient und zugleich einen Puffer zwischen dem Interface 1 und der Zentraleinheit
6 bildet. Der Prozessor 8 arbeitet wie derProzessor 2 der Ausführungsform nach Fig.
1 und es fordert die Zentraleinheit 6 Gebühreninformationen vom Prozessor 8 an,
wenn es erforderlich ist. Auf diese Weise ist es möglich, die peripheren Geräte
7 zu steuern, während die Vorrichtung zur Gebührenfassung arbeitet.
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Diese Möglichkeit besteht bei der Ausführungsform nach Fig. 2 nicht.
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Anschließend wird die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der Erfindung
im einzelnen erläutert. Diese uaführungsform umf.lßt einen Mikroprozessor 2, an
den ein Drucker 3 angeschlossen ist, und ein oder mehr Schaltungsplatten, welche
das Interface 1 zum Telefonsystem, insbesondere einer Hans-Nebenstellenanlage mit
Wählbetrieb, bilden.
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Die Eingänge jeder Schaltungsplatte sind mit den normalen Gebührenleitungen
(C wires) des Telefonsystems verbunden. Wenn Gebührenimpulse auf den Gebührenleitungen
erscheinen, werden sie den Prozessor 2 zugeführt, der sie in einem geeigneten Speicherregister
abspeichert. Die Ausgangsinformation wird über den Drucker aufgrund eines bestimmten
Befehles erhalten.
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Der Mikroprozessor kann in fortgeschrittener LSI-Technologie hergestellt
sein, wie es beispielsweise bei den integrierten, kostengünstigen Versionen der
bekannten PDP 11 Familie der Fall ist, um eine hohe Flexibilität bei der Programmierung
und ein schnelles Realzeit-Verhalten zu haben. Solche Mikroprozessoren haben eine
geringe Größe und leistungsfähige Befehlssätze (mehr als 400 Befehle), direkten
Speicherzugriff (DMA), eine Anzahl von Merkzweckregistern zur Ansammlung der Gebührenimpulse
oder Adressenerzeugung, ein schnelles Unterbrechungsverhalten ohne Gerätabrufung
(fast interrupt response without device polling), einen geringen Energiebedarf und
verursachen geringe Kosten.
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Der Prozessor 2 ist iii t dim Drucker 3 durch eine Serien-Interfaceplatte
verbunden, die sich im Gehäuse des Prozessors 2 befindet, und durch ein doppelpaariges
Kabel (two pair cable.) Die Art der Kommunikation ist ein serieller Vollduplexbetrieb,
so daß der Aufstellungsort des Druckers nicht kritisch ist und ein Abstand von einigen
200 m vom Prozessor möglich ist.
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Der Mikroprozessor kann beispielsweise ein Gerät vom Typ DEC PDP 11/03
und der Drucker ein Gerät vom Typ DEC LA-36 sein. Beide Typen werden von der Firma
Digital Equipment Corporation hergestellt.
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Wie oben angegeben, wird die Verbindung zwischen dem Prozessor 2 und
dem Telefonsystem durch ein oder mehrere Interface-Platten hergestellt. Jede Platte
erlaubt die Herstellung von Verindungen zu 256 Anschlüssen. Sie ist mit dem Prozessor
2 mittels zwei 40 Leiter enthaltende Bandkabel und mit den Telefonsystem über 32-adrige
Kabel verbunden, die in geeigneten Steckern enden. Jede Schaltungsplatte nacht ausschließlich
von der C-MOS Technologie Gebrauch, so daß der Leistungsbedarf vernachlässigbar
ist und eine sehr hohe Unenpfindlichkeit gegen @@uschen erziehlt wird (45% der Spiesespannung).
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Das in Speicher des Prozessor enthaltene Programm spricht auf einen
Satz von Befehlen an, der durch die Tastatur des Druckers eingegeben wird. Diese
Befehle umfassen beispielsweise die Rechnungsstellung, Anfragen und Auflistungen.
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Der Prozessor befindet sich in einem dauernden Schleifenzustand, während
er auf Befehle von der Tastatur wartet.
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Bei Empfang eines Gebühreimpulses, wird ein Unterbrechungsbefehl ausgelöst.
Dies bedeutet, daß das gerade ausgeführte Programm von der Unterbrechungsroutine
überspielt und der Impuls in dem Speicherwort gespeichert wird, das dem richtigen
Anschluß zugeordnet ist. Danach wird das unterbrochene Programm wieder aufgenommen.
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Wenn ein Gebührenimpuls durch eine äußere Leitung gesendet wird, wird
er in einer Nebenstellenanlage in einen Gleichspannungs-Impuls (gewöhnlich 48 V)
ungesetzt, der auf der Gebührenleitung (C wire) erscheint, welche dem Anschluß zugeordnet
ist, der die Amtsleitung benutzt. Die Gebührenleitung ist an den Eingang 9 einer
Interface-Platte angeschlossen.
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Der Gleichspannungs-Impuls gelangt durch eine Diode 10 und einen Widerstand
11 an eine Klemme 12. Dabei wird die Spannung an der Klemme 12 durch eine Zenerdiode
13 und einen dazu parallel geschalteten Widerstand 14 auf 4,7 V begrenzt. Die Diode
10 blockiert jede negative Spannung, die in der Gebührenleitung entstehen könnte,
und isoliert außerden das Telefonsystem von Prüfimpulsen, deren Zweck weiter unten
erläutert wird. Diese Prüfimpulse werden an einer Klemme 15 einer Diode 16 zugeführt,
welche eine Einrichtung zum Zuführen der Prüfimpulse von den Gebührenimpulsen isoliert.
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Der Wert des Widerstandes 11 kann verändert werden, damit die Vorrichtung
auf Gebührenimpulse unterschiedlicher Spannung eingestellt werden kann.
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Der von der Nebenstellenanlage auf jeder Gebührenleitung gelieferte
Strom ist bei Fehlen eines Impulsen Null und beträgt bei Vorliegen eines Gebührenimpulses
etwa 10 mA.
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Das an der Klemme 12 erscheinende Signal wird der Schaltungsanordnung
nach Fig. 5 zugeführt, die dazu dient, den Unterbrechungsbefehl für den Prozessor
zu bilden.
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Das Signal an der Klemme 12 wird der zugeordneten von 256 Dioden 17
zugeführt, die zusammen mit einem Widerstand 18
ein ODER-Glied
mit 256 Eingängen bilden, das ein Ausgangssignal mit hohem Pegel auf einer Leitung
19 erzeugt.
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Eine Spannung von O V wird im folgenden als niedriger Pegel oder als
O-Pegel bezeichnet, während eine Spannung von 5 V hoher oder 1-Pegel bezeichnet
wird.
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Das Signale auf der Leitung 19 wird durch zwei Glieder 20 (HAND-Schmitt-Trigger)
zweimal zum Rechteck geformt und stellt dann ein Flip-Flop 21 hoch. Der Q-Ausgang
des Flipflop 21 wird über einen Puffer 22 und eine Klemme 23 dem Unterbrechungskreis
des Prozessors zugeführt.
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Wenn der Prozessor den Unterbrechungs-Befehl erhält, sendet er einen
positiven Impuls über die Klemme 24 zurück, der das Flipflop 21 zurückstellt.
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Der Prozessor muß nun feststellen, welcher der 256 Eingänge der Schaltungsplatte
den Unterbrechungs-Befehl auslöste. Die 256 Eingangssignale von den Klemmen 12 (Fig.
4) werden entsprechenden Gliedern 25 einer Matrix zugeführt, die 256 Glieder in
der Anordnung 16 x 16 umfaßt (Fig. 6). Taktsignale mit hohem Pegel werden nacheinander
den Eingängen 26 zugeführt. Wenn ein hoher Pegel beispielsweise an Eingang 26 der
Reihe 1 erscheint, erscheinen die Pegel, die den Pegeln an den Klemmen 12 der Glieder
dieser Zeile anliegen, an der Ausgängen 27.
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Die Glieder 25 sind HAND-Schmitt-Trigger, wogegen die Glieder 28 HAND-Glieder
mit sechzehn Eingängen sind, deren Ausgangssignale über Puffer 29 geleitet werden.
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Die Unterbrechungsroutine liest oder tastet die Pegel dieser 256 Eingangssignale
an den Klemmen 12 fortlaufend ab und speichert eine Zahl, die angibt, wie oft ein
hoher Pegel für jeden Anschluß festgestellt worden ist. Diese Abtastatur wird wiederholt,
bis alle Eingangssignale niedrig sind. Zu dieser Zeit stellt der Prozessor fest,
wie oft jeder Impuls gelesen worden ist. Wenn diese Zahl nicht größer ist als eine
im Programm festgelegte Zahl, wird sie als "Rauschen" unbeachtet gelassen. Ist die
Zahl größer als die vorbestimmte Zahl, wirs das dem Anschluß zugeordnete speicherwort
um die Zahl 1 erhöht. Die Unterbrechungsroutine endet, nachdem dieser Vorgang abgeschlossen
ist.
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Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß das System in der Lage ist,
256 gleichzeitig vorliegende Impulse zu verarbeiten. Diese Zahl ist sehr viel größer
als die Anzahl von abgehenden oder Wechselsprech-Leitungen, die Nebensprechenlagen
normalerweise aufweisen und welche die theoretische Höchstgrenze für die Anzahl
gleichzeitig eintreffender Gebührenimpulse bilden.
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In dem umwahrscheinlichen Fall, daß ein Eingangssignal seinen hohen
Pegel beibehält, weil in der Nebenstellenanblage ein Fehler vorliegt, setzt die
Unterbrechungsroutine das Lesen dieses Eingangssignales fort und stellt einen Vergleich
mit einer im Programm vorbestimmten Zahl an. Wenn diese vorbestimmte Zahl überschritten
wird, erkennt die Unterbrechungsroutine, daß der Anschluß defekt ist, und findet
ihr Ende. Wenn dann eine Information über
den Drucker angefordert
wird, wird die Angabe ausgedruckt daß der Anschluß fehlerhaft ist, bis der Pehlerzustand
behoben wird.
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Um zu prüfen, ob die von allen Eingängen des Systems empfangenen Impulse
korrekt verarbeitet werden, enthält das System eine in Fig. 7 dargestellte eigene
Prüfvorrichtung. Wenn der Befehl zur Durchführung einer Prüfung eingetastet wird,
führt der Prozessor ein Signal mit hohem Pegel einer Klemme 30zu. Hierdurch wird
ein Transistor 31 leitend, der seinerseits einen Transistor 32 zum Leiten bringt.
Daher erscheint an einer Klemme 34 die an einer Klemme 33 anliegende Spannung von
+48 V. Diese Spannung wird des Klemme 15 in Fig. 4 zugeführt. Daher empfangen alle
256 Eingänge der Interface-Platte einen simulierten Gebührenimpuls.
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Sollte einer der Ausgänge 27 in Fig. 6 nicht einen Impuls empfangen,
veranlaßt der Prozessor das Ausdrucken der Nummer des fehlerhaften Anschlusses.
Nachdem diese Prüfung erfolgt ist, stellt der Prozessor das Signal an der Klemme
30 (Fig. 7) auf einen niedrigen Pegel zurück.
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Diese Selbstprüfung stört nicht den normalen Vorgang der Gebührenerfassung
und kann daher zu jeder Zeit ausgeführt werden.
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Der Speicher ist aus MOS-Bauelementen aufgebaut. Daher ist ein batteriergespeistes
Hilfsnetzgerät vorgesehen, um im Falle einer Störung des Liclitnetzes einen Verlust
des Speicherinhaltes zu vermeiden.
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Im speicher des Prozessors ist ein Benutzerprogramm enthalten, das
den zweck hat, in Abhängigkeit von Befehlen, welche über die Tastatur des Druckers
eingegeben werden, über den Drucker Informationen zu liefern. Der Dialog zwischen
dem Benutzer und de; Prozessor ist durch diese Befehle möglich.
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i:;s versteht sich, daß diese Programme auf die speziellen Erfordernisse
des jeweiligen Benutzers zugeschnitten sein können. Beispielsweise kinn bei der
Anwendung in Itotels der Prozessor so programmiert sein, daß er zwei Arten von Anschlüssen
unterscheidet, nähmlich die Anschlüsse der Gäste und der Verwaltung, und beide Arten
unterschiedlich verarbeitet. Die Anschlüsse der Gälte können täglich in Rechnung
gestellt werden, wogegen Anschlüsse der Verwaltung weniger häufig und nur für Kontrollzwecke
verarbeitet werden.
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Jedem Anschluß ist in einer Speicherzone des Prozessors ein 16 Bit
umfassendes Wort zugeordnet, das um 1 erhöht wird, wenn über eine Gebührenleitung
ein Gebührenimpuls empfangen wird. Die maximale Anzahl von Impulsen, die pro Tag
und Anschluß gespeichert werden kann, beträgt 65535, sofern oiiie tägliche Berechnung
erfolgt, was der Allgemeinen Praxis in Ilotels entspricht. Trotz dieser schon sehr
hohen Zahl kann ein Überlauf-System vorgesehen werden, so daß Anschlüsse diese Zahl
überschreitet und 65535 x 65535 Gebühreneinheiten erreichen können. Die Erfahrung
zeigt, daß bei einem Anschluß nur selten die erstgenannte Zahl erreicht wird.
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Wenn beispielsweise eine individuelle Zimmerrechnung erstelt wird,
tastet der Angestellte einen geeigneten Befehl ein, der den Drucken veranlaßt, das
Wort ZIMMER auszudrucken, wonach die Zimmernummer eingetastet wird.
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Dann wird erneut ein Befehl eingetastet, und es druckt der Drucker
den Betrag bezüglich des Raumes aus, um eine fortlaufende Aufzeichnung zu erhalten,
die dem Gast übergeben wird, wenn er seine Rechnung erhält. Weitere Programme können
eine vollständige Zimmer-Abrechnungsliste oder eine Kostenliste für die Verwaltungsanschlüsse
ergeben.
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Nunmehr wird anhand der Fig. 8 bis 14 eine weitere Ausführungsform
der Erfindung erläutert. Hierbei wird die Abtastschaltung mehr in einzelnen beschrieben
als bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 7.
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Fig. 8 zeigt Einzelheiten des Aufbaues des Interface 1 nach Fig. 1
Das Interface stell jeden der Gebührenimpulse fest, die auf Leitungen 35 erscheinen,
welche den Leitungen 4 in Fig. 1 entsprechen und von der Vermittlungszentrale kommen,
und bildet daraus ein binäres Ausgangssignal 36, welches der Nummer des Anschlusses
entspricht, von dem der Gebührenimpuls empfangen wurde.
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Ein binärer Zähler 37 hat eine Kapazität, welche der Anzahl der Anschlüsse
entspricht. Dies bedeutet, daß die Anzahl n der Bitstellen des Zählers so gewählt
ist, daß 2n größer ist als die Anzahl N der Anschlüsse. Der Zähler 37 liefert das
Ausgangssignal 36. Der Zähler 37 zählt Impulse, die mit einer Frequenz von 100 kHz
von
einem Taktgegeber 38 geliefert werden. Das Ausgangsignal 36
des Zählers 37 wird einem Multiplexer 39 zugeführt, der ebensoviel Eingänge 40 aufweist,
wie Leitungen 35 vorhanden sind. Das Ausgangssignal 41 des Multiplexers 39 unfaßt
eine Folge von Signalen, welche den Zustand jedes der ihm zugeführten Signale 40
nacheinander angeben. Wenn beispielsweise das Ausgangssignal den Zählers 37 auf
die Zahl 15 schaltet und die fünfzehnte Leitung 35 einen entsprechenden Leitungskreis
42 veranlaßt, dem Multiplexer 39 ein Signal von O V zuzuführen, dann ist auch das
Ausgangssignal des Multiplexers O V. Wenn jedoch einere der Eingänge 40 des Multiplexers
im 1-Zustand ist, was bei dieses Beispiels einer Spannung von 12 V entsricht, ist
auch der Ausgang 41 in 1-Zustand, wenn das Ausgangssignal des Zählers mit der Nummer
des Eingangssignales 40 übereinstimmt. Im letzten Fall hält das Ausgangssignal 41
den Zähler 37 an und es führt ein Flipflop 43 dem nicht dargestellten Prozessor
einen Unterbrechungsbefehl zu, indem er ein 1-Signal auf eine Leitung 44 gibt. Der
Prozessor wird hierdurch unterbrochen.
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Das Ausgangssignal des Zählers 36 gibt die Nummer des Anschlusses
an, von dem der dem Prozessor zugeführte Impuls stammt. Wenn der Prozessor den Impuls
gespeichert hat, führt er auf der Leitung 45 ein Signal zu, das das Flipflop 43
zurücksetzt und einen Decodierer 46 aktiviert.
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Wie später beschrieben wird, stellt der Decodierer 46 ein Flipflop
zurück, das sich im Leitungskreis 42 befindet, über welchen derGebührenimpuls empfangen
wurde, der den Unterbrechungs-Befehl ausgelöst hat.
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Fig. 9 veranschaulicht in Form einen Blockschaltbildes einen der Leitungskreise
42 in Fig. 8. Jeder Leitungskreis enthält einen Spannungsteiler 47, einen Schmitt-Trigger
48 und ein Flipflop 49. Einzelheiten des Aufbaues dieser drei Komponenten sind in
Fig. 10 dargestellt.
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Der Spannungsteiler 47 vermindert die Spannung des Gebührenimpulses
von 48 V auf 12 V. Eine Zenerdiode 50 und Widerstände 51 und 52 bewirken eine Stabilisierung,
so daß die Spannung des Gebührenimpulses zwischen etwa 40 V und 100 V schwanken
kann, ohne seine Wirkung zu beeinträchtigen. Ein von Kondensatoren 53 und 54 sowie
den Widerständen 51 und 52 gebildetes Filter schützt gegen Rauschen und Spannungsstöße.
Die Kondensatoren werden über die Kombination der Widerstände 51 und 52 auf 12 V
aufgeladen und entladen über den Widerstand 52.
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Die Zeitkonstante für die Ladung liegt in der Größenordnung von 5
ms, wogegen die Entladungs-Zeitkonstante 3 ms beträgt. Dieser Teil der Schaltungsanordnung
glättet den Gebührenimpuls fiir eine weitere Formung durch den Schnitt-Trigger 48,
der aus Widerständen 55 und 56 und zwei in Serie geschalteten Nicht-Gliedern oder
Invertern 57 besteht. Die Hysterese dieses Kreises beträgt 50%, was bedeutet, daß
ein Auslösen stattfindet, wenn das Eingangssignal bis auf 75% der maximalen Eingangsspannung
ansteigt oder auf 25% der maximalen Eingangsspannung abfällt.
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Der Eingangswiderstand des Schnitt-Triggers ist sehr hoch. Aus diesem
Grund sicht die Gebührenleitung 35 nur den davor liegenden Kreis, nämlich den Spannungsteilet
47. Der Verbrauch dieses Kreises ist bei Fehlen
eines Gebührenimpulses
Null. Liegt ein Gebührenimpuls vor, beträgt er etwa 13 nA. Eine Diode 58 isoliert
die Leitung 35 bei Fehlen eines Gebührenimoulses, da die Leitung 35 in bezug auf
Erde auf einem negativen Potential gehalten wird.
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De Schnitt-Trigger 48 stößt ein Flipflop 49 an, bei dem es sich um
eine D-Schaltung handelt. Das Flipflop ist nur für die Vorderflanke des Ausgangssignales
des Schnitt-Trigger empfindlich, so daß in dem unwahrscheinlichen Fall, daß der
Prozessor zunächst keine Kenntnis von dem Impuls nimmt, der Impuls im Flipflop gespeichert
ist und daher der Prozessor bis zum Eintreffen den nächsten Impulses auf der gleichen
Leitung Zeit zum Antworten hat.
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Das Flipflop 49 wird durch Zuführen einer hohen Spannung (12 V) zu
seinem Rückstell-Eingang 58 vom Decodierer 46 zurückgestellt.
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Der Multiplexer 39 ist im einzelnen in Fig. 11 dargestellt. Er verbindet
jeden der Ausgänge der Leitungskreise 42 mit seinem eigenen Ausgang 41. Wenn der
Ausgang 41 des Multiplexers den Logischen Zustand 1 aufweist, bedeutet dies, daß
ein Gebührenimpuls zu verarbeiten ist, so daß der Zähler 37 angehalten wird und
sein Inhalt die Leitung 35 bezeichnet, von welcher der Gebührenimpuls empfangen
worden ist. Das Unterbrechungs-Flipflop 43 nimmt dann den Zustand 1 an, wodurch
es den Prozessor informiert, daß ein Gebührenimpuls zu registrieren ist. Nachdem
der Impuls verarbeitet worden ist, stellt
der Prozessor das Unterbrechungs-Flipflop
43 und das Flipflop 49 des Leitungskreises 42 zurück. Hierdurch wird verhindert,
daß der gleiche Impuls zweimal gezählt wird.
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Der Multiplexer 39 weist ebensoviele Eingänge 40 auf, wie Leitungen
35 existieren, und einen einzigen Ausgang 51.
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Unter der Annahme, daß 256 Leitungen vorhanden sind, umfaßt der Multiplexer
vier Reihen integrierter Schaltungen, die CHOS-Multiplexer 59 mit acht Eingängen
bilden. Die untere Reihe in Fig. 11 empfängt die erste binäre Ziffer des Ausgangssignals
36 des Zählers (siehe Fig. 8). Die zweite Reihe von unten empfängt die zweite Ziffer
des Zähler-Ausgangssignals 36, die dritte Reihe von unten empfängt die dritte, vierte
und fünfte Stelle des Ausgangssignals 36 des Zählers und die oberste Reihe empfängt
die sechste, siebente und achte Stelle dieses Ausgangssignals. Daher wird ein Signal
an einem Eingang 40 dem Ausgang 41 nur bei einem einzigen der 256 möglichen Ausgangssignale
des Zählers zugeführt.
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Der Decodierer 46 (Fig. 8) hat eine Funktion, die als Umkehrung der
Funktion des Multiplexers 39 beschrieben werden kann. Ein Signal am Eingang 45 wird
nur dem Eingang 58 eines einzigen Leitungskreises zugeführt, der von Ausgangssignal
36 des Zählers bestimmt wird.
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Demgemäß hat der Decodierer den gleichen Aufbau wie dre Multiplexer,
jedoch sind Eingänge und Ausgänge vertauscht. Werden erneut 256 Leitungen angenommen,
so besteht der Decodierer wiederum aus vier Reihen
von Decodieren
mit je acht Eingängen. Der Decodierer 46 wird von dem Ausgangssignal 36 des Zählers
in der gleichen Weine wie der Multiplexer 39 gesteuert, so daß der Leitungsrkreis,
der von dem Decodierer 46 gewählt wird, stets der gleiche ist wie der Leitungskreis,
dessen Impuls vom Multiplexer dem Prozessor zugeführt wird.
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Wie Fig. 12 im einzelnen zeigt, weist der Zähler 37 einen Eingang
60 auf, der von Taktgeber 38 herkommt, während die Ausgänge 36 zum Multiplexer 39,
Decodierer 46 und Prozessor führen. Wenn nur 256 Leitungen zu versorgen sind, werden
nur acht Ausgangsleitungen benötigt. Das Ausgangssignal des Zählers umfaßt nacheinander
die Zahlen von Null bis zur Maximalzahl der Leitungen (Anschlüsse) des Systems (weniger
Eins, um genau zu sein). Hierdurch wird die Funktion des Multiplexers 39 und des
Decodierers 46 bestimmt. Wenn das Ausgangssignal des Multiplexers 39 den 1-Pegel
aufweist und dadurch das Vorliegen eines Gebührenimpulses anzeigt, wird der Zähler
37 angehalten.
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Er teilt dann den Prozessor dieNummer des Anschlusses mit, von welchem
der Gebührenimpuls herstammt. Wie aus Fig. 12 ersichtlich, kann der Zählers aus
zwei Sieben-Bit-Zähleinheiten 61 bestehen, obwohl die Kapazität selbstverständlich
so gewählt wird, daß sie der möglichen Anzahl der Anschlüsse gleich ist.
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Der Zähler 37 empfängt Taktimpulse vom Taktgeber 38 mit einer Frequenz
von 100 kHz. Der Taktgeber kann aus zwei NAND-Gliedern 62, einem Kondensator 63
und zwei Widerständen 64 bestehen, wie es Fig. 13 zeigt.
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Fig. 14 gibt das Blockschaltbild eines Spannungspegel-Unsetzers 65
wieder, der als Interface zwischen dem kreis nach Fig. 8 und dem Prozessor dient.
Je nach dem verwendeten Prozessor kann es geringe Abweichungen geben, jedoch sind
die Ausgangssignale 36 des Zählers und die Signale auf der Leitung 44 von CMOS-Niveau
auf das TTL-Niveau umzusetzen, da das TTL-Niveau dasjenige ist, das von allen Prozessoren
gegenwärtig angenommen wird. Bezäglich des den Empfang eines Impulses anzeigenden
Signals 45 hat eine Anderung von TTL-Niveau auf das CMOS-Niveau zu erfolgen.
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Der Prozessor muf auch Interface-Kreise am Übergang zum Drucker aufweisen.
Der Prozessor überträgt die Informationen parallel auf 16 Bits, also mit Worten
von 16 Bit Länge, wogegen der Drucker mit seriellen Informationen gespeist werden
muß, wenn angenommen wird, daß es sich beim Drucker em einen Fernschreiber oder
eine Druckeinheit handelt, die einem Fernschreiber elektrisch äquivalent ist. Der
Drucker kann beispielweise ein Tastatur-DEC-Schreiber II sein, der von der Firma
Digital Equipment Corporation hergestellt wird und eine Schreibgeschwindigkeit von
30 Zeichen pro Sekunde auf normalen Papier aufweist.
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Die Verarbeitung der Gebührenimpulse geht wie folgt von statten: wenn
ein Gebührenimpuls am Ausgang des Multiplexers 39 festgestellt wird, hält der Zähler
37 an und verlangt eine Unterbrechung des Prozessors. Wenn der Prozessor
die
Ausführung des Befehls beendet hat, den er in diesem moment Learbeitet, wird der
Unterbrechungs-Befehl angenongen. Hierbei handelt es sich um eine Folge, bei welcher
der Prozessor eine vorprogrammierte Unterbrechungsroutine ausführt, bei innend mit
einer Nichtannahme weiterer Unterbrechungen und Festhalten des Inhaltes des Akkumulators.
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Donach wird die naher des Anschlusses bestimmt, die von dem Zähler
37 empfagen wird, und es wird der Inhalt des @@@tp@ares, das diesem Anschuß entspricht,
um 1 erhöht.
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Nach brenschluß dieser Operation wird der Inhalt des Akkumulators
wieder eingespeichert, das Flipflop 43 und des Flipflop 49 des Anschlusses zurückgestellt,
so daß, auch wenn der Impuls noch immer an Eingang des Flipflop vorliegt, er nicht
ein zweitesmal gezält wird.
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Der Zahler 37 stzt dann die Zählung fort und es können weitere Unterbrechungs-Befehle
angenommen werden.
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Es ist wert festzustellen, daß die Frequenz des Taktgebers 38 100
kHz beträgt, was einer Zeit zum Abtasten der Anschlüsse von 10 #s entspricht. Unter
der Annahme, daß die Anzahl gleichzeitig auftretender Impulse 100 beträgt, eine
Zahl die weit über der zu erwartenden Zahl liegt, stehen 40 ms zur Verarbeitung
der Impulse zur Verfügung, da etwa 10 ms benötigt werden, um einem Impuls zu erkennen.
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Wenn t die Zeit bedeutet, die der Prozessor zur Verarbeitung eines
Impulses benötigt, und angenommen wird, daß eine Zentrale mit 600 Anschlüssen vorliegt,
so gilt 40 x 10-3 # 100 t/600 x 10-5 t # 340 us.
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Dies bedeutet, daß das Programm zur Behandlung einer Unterbrechung
eine Dauer von 340 #s haben kann, was mehr als ausreichend ist.
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Der Rest des Verfahrens ist auf eine Anzahl Programme aufgeteilt,
die von der Tastatur des Druckers abgerufen werden. Es handelt sich grundsätzlich
um zwei Arten von Programmen: 1. Programm zum Bestimmen der für einen Anschluß aufgelaufenen
Gebühren Wenn es in einem bestimmten Augenblick erforderlich ist, Kenntnis darüber
zu haben, welchen Gebühren sich für einen bestimmten Anschluß angesammelt haben,
beispielsweise im Falle eines Hotels beim Abreisen eines Gastes, wird ein Programm
aufgerufen, welches den Inhalt des Wortpaares in dem Speicher liest, das diesem
Anschluß zugeordnet ist. Das Programm wird abgerufen, indem mit der Tastatur die
Nummer des Anschlusses eingegeben wird.
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Das Programm druckt den Betrag in der örtlichen Währung, das Datum
und die Nummer des Anschlusses aus.
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2. Programm für die tägliche Abrechnung Es existiert ein anderes Programm,
durch welches der Gesamtverbrauch aller Anschlüsses seit dem letzen Abruf ausgedruckt
wird.
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Bei Bedarf kann es ein weiteres Programm für die Behandlung der aufgelaufenen
Gebühren geben. Beispielsweise können im Falle eines Hotels die Anschlüsse in drei
Kategorien
unterteilt werden, nämlich in Gästezimmer, Verwaltungsanschlüsse und Geschäftszubehör,
so daß drei Listen und drei Abrechungen vollständig getrennt voneinander erhalten
werden können.
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Die Stromversorgung der Vorrichtung ist sehr einfach, was auf die
Verwendung der CMOS-Technologie zurückzuführen ist. Es werden Spannungen von 12
V und 5 V zugeführt, ohne daß es nötig ist, diese Spannungen zu stabilisieren, weil
CMOS-Kreise große Schwankungen der Arbeitspotentiale zulassen.
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Die Installation von Batterien ist vorgesehen, um das System speisen
zu können, wenn die normale Stromversorgung ausfällt.
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Wie bereits angegeben, machen alle integrierten Schaltungen von der
CMOS-Technologie Gebrauch. Die Vorteile dieser Technologie im Vergleich mit anderen
Technologien, insbesondere der am meisten angewendeten TTL-Technologie, sind die
folgenden: Ein großer möglichen Bereich der Speisespannungen ( 3 bis 15 V), wodurch
der Aufbau in außerordentlich hohem Maße vereinfacht wird, weil keine Notwendigkeit
besteht, die Stromversorgung zu stabilisieren.
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Lin außerordentlich geringer Energiebedarf (in der Größenordnung von
# A pro Glied), was auf der Tatsache beruht, daß ruhende Kreise theoretisch keinen
Verbrauch haben, sondern nur ein Leckstrom zu betrachten ist. Wenn die Kreise in
Betrieb sind, nimmt der Verbrauch ein wenig zu, ist jedoch auch dann noch sehr klein.
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Es besteht eine große Unempfindlichkeit gegen Rauschen.
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Ein tyüischer Wert ist eine Unempfindlichkeit von 45% der Speisespannung,
was bei Anwendungen, wie sie hier vorliegen, äußerst wichtig ist.
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Es besteht ein sehr großer Bereich zulässiger Temperaturen, nämlich
von -40°C bis 85°C, so daß es unnötig ist, die Umgebungstemperatur zu regeln.
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Die maximale Arbeitsfrequenz ist nicht so hoch wie im Fall von TTL-Kreisen,
jedoch ist sie ausreichend hoch (in der Größenordnung von 3 MHz bei 10 V) um zu
gewährleisten, daß keine Probleme auftreten, da die in dem System benutzte Frequenz
100 kHz ist.
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Bezüglich der übringen Komponenten ist darauf zu achten, daß die Verwendung
von Elektrolyt-Kondensatoren im Hinblick auf deren kurze Lebensdauer zu vermeiden
sind.
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Es werden Tantal-Kondensatoren benutzt, sofern nicht geringe Kapazitäten
benötigt werden, wofür Keramik-Kondensatoren Verwendung finden.
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In Hinblick auf die Eigenschaften der CMOS-Kreise brauchen an Widerstände
keine besonderen Anforderungen gestellt zu werden. Es wurden Kohlewiderstände mit
einer Toleranz von 55 benutzt, obwohl auch Widerstände mit 10% Toleranz hätten benutzt
werden können.
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Die gedruckten Schaltungen waren zweiseitig ausgebildet.
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Die gedruckten Schaltungskarten sind in MOTEK-Metallschränken untergebracht.