DE2739234C2 - Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von matrixartig angeordneten elektromagnetischen Schaltungselementen, insbesondere Koppelrelais in Koppelfeldern für Fernsprechvermittlungsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von zu ihrer Betätigung einen Erregungsgleichstrom benötigenden, matrixartig angeordneten elektromagnetischen Schaltungselementen, insbesondere Koppelrelais in Koppelfeldern für Fernsprechvermittlungsanlagen.

Schaltungselemente, die matrixartig angeordnet sind, sind bekanntlich jeweils einzeln an den Kreuzungspunkten von in zwei Koordinatenrichtungen verlaufenden Stromleitern, nämlich Spalten- und Zeilenleitungen, angeordnet Derartige Matrizen werden z. B. zur Steuerung der Koppelrelais von Koppelfeldern benötigt, deren Koppelkontakte ebenfalls in matrixartig aufgebauten Kontakt- oder Koppelvielfachen zusammengefaßt sein können.

In derartigen Matrizen ist die Lage jedes Schaltungselementes (z. B. jedes Koppelrelais) durch die Angabe von zwei Koordinaten bestimmt, und seine Beeinflussung wird durch die Anschaltung der beiden sich an seinem Lageort kreuzenden Stromleiter an eine geeignete Steuerspannungsquelle ermöglicht In Reihe mit dem zwischen die beiden Stromleiter geschalteten Schaltungselement sind im allgemeinen Entkoppelschaltmittel vorzusehen, mit deren Hilfe die durch den matrixartigen Aufbau des Koppelfeldes bedingten parallelen Stromzweige gegeneinander entkoppelt werden. Zu diesem Zweck dienen in aller Regel Gleichrichter, deren Ventilwirkung einen Stromfluß in die dem ausgewählten Kreuzungspunkt parallelliegenden Stromzweige verhindert In diesen Stromzweigen, deren kleinste drei in Reihe geschaltete Schaltungselemente mit ihren Entkoppelschahmitteln umfassen, ist nämlich mindestens einer der als Entkoppelschaltmittel dienenden Gleichrichter in Sperrichtung gepolt
Die erwünschte entkoppelnde Wirkung bedingt allerdings die individuelle Zuordnung eines Entkoppelelementes zu jedem der Schaltungselemente innerhalb einer solchen Matrix, was einen erheblichen Aufwand, sowohl in wirtschaftlicher als auch in technischer Hinsicht mit sich bringt. Der wirtschaftliche Aufwand ist

so zum einen durch den erforderlichen Bauelementeaufwand, zum anderen durch die in der Fertigung durch Löhne, Lagerhaltung usw. entstehenden Mehrkosten zu begründen. Der technische Aufwand ist im wesentlichen darin zu sehen, daß ein nicht unerheblicher Platzbedarf für die Entkoppelelementc aufzuwenden ist Dieser Gesichtspunkt fällt insbesondere in modernen Fernmeldeanlagen ins Gewicht, in denen als Koppelrelais gasgeschützte Miniaturrelais verwendet werden, deren. Volumen etwa nur das Zwei- bis Dreifache eines

Entkoppelelements beträgt.

Abgesehen von dem wirtschaftlichen und dem technischen Aufwand, der durch die Verwendung solcher Entkoppelelemente entsteht ist außerdem noch nachteilig, daß die Störanfälligkeit solcher Entkoppelelemente relativ groß ist, da gerade solche Relaistypen, die als Koppelrelais in Koppelfeldern verwendet werden, in der Regel beim Ausschalten ihres Erregungsstromkreises infolge ihrer hohen differentiellen Flußän-

derung Abschaltspannungen in der Größenordnung von einigen hundert Volt erzeugen. Durch solche Abschaltspannungen in Sperrichtung belastete Entkoppelelemente müssen nun entweder eine entsprechend große Sperrspannungsfestigkeit besitzen — was in der Regel einen höheren Stückpreis bedingt —, oder es müssen sogenannte Controlled Avalanche-Dieden verwendet werden. Solche Dioden haben bekanntlich bei spannungsmäßiger Überlastung in Sperrichtung einen nicht zur Zerstörung führenden Lawinendurchbruch, der jedoch im ungünstigen Fall gerade das bewirkt, was man ursprünglich mit dem Einsatz von Entkoppelelementen verhindern will, nämlich einen ungewollten Stromfluß durch nichtausgewählte Schaltungselemente.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile zu vermeiden. Es soll eine Schaltungsanordnung geschaffen werden, bei der matrixartig angeordnete elektromagnetische Schaltungselemente, z. B. Koppelrelais in Koppelfeldern mit ihren Steueranschlüssen unmittelbar an die ihnen jeweils zugeordneten Spaltenleitungen bzw. Zeilenleitungen ohne Zwischenschaltung eines individuell zugeordneten Entkoppelelements angeschlossen sind. Dabei soll trotz der fehlenden Entkoppelelemente sichergestellt sein, daß durch keins der nichtausgewählten Schaltungselemente ein Gleichstrom fließt, der zu einer ungewollten Betätigung dieser Schaltungselemente führt Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung soll eine derartige Wirkung haben, daß auch Schaltungselemente, die ein ausgeprägt großes Verhältnis von Ansprechstrom zu Fehlstrom haben, mit Sicherheit nicht fälschlich betätigt werden.

Die vorliegende Erfindung geht von einer Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von zu ihrer Betätigung einen Erregungsgleichstrom benötigenden, matrixartig angeordneten elektromagnetischen Schaltungselementen, insbesondere Koppelrelais in Koppelfeldern für Fernsprechvermittlungsanlagen, aus.

Der Gegenstand der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungselemente jeweils mit einem ihrer beiden Steueranschlüsse unmittelbar an die ihnen zugeordnete Spaltenleitung und jeweils mit dem anderen ihrer beiden Steueranschlüsse unmittelbar an die ihnen zugeordnete Zeilenleitung angeschlossen sind, daß zur Ansteuerung eines ausgewählten Schaltungselements in alle Spaltenleitungen und alle Zeilenleitungen jeweils ein Wechselstrom einzuprägen ist, dessen Halbperiodendau*!r kleiner als die kleinste aller individuellen Reaktionszeiten der Schaltungselemente ist, und daß dem ausgewählten Schaltungselement über dieses Schaltungselement betreffende Markierschaltmittel ein allen Schaltungselementen gemeinsam zugeordneter stromrichtungsabhängiger Widerstand parallelgeschaltet ist.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß keine den Schaltungselementen individuell zugeordneten Entkoppelelemente aufzuwenden sind.

Damit sind geringere Kosten und ein kleinerer Raumbedarf gegeben. Ein kleinerer Aufwand an Bauelementen bedeutet darüber hinaus eine geringere Wahrscheinlichkeit für Betriebsstörungen. Vorteilhaft ist außerdem, daß aufwendige Überwachungsschaltungen, die bei der bisher üblichen Technik von Matrizen erforderlich waren, entfallen können.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Wechselstromgenerator vorgesehen ist, dessen eine Klemme jeweils über einen jeder Spaltenleitung individuell zugeordneten Widerstand an alle Spaltenleitungen und dessen andere Klemme jeweils über einen jeder Zeilenleitung individuell zugeordneten Widerstand an alle Zeilenleitungen angeschlossen ist.

Die Weiterbildung der Erfindung ist insofern vorteilhaft, als eine einfache und damit im hohen Maße betriebssichere Anordnung gegeben ist, mit deren Hilfe die Wechselströme in die Spalten- und Zeilenleitungen einzuprägen sind.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstromgenerator hedarfsweise Wechselstrom in die Spaltenleitungen and die Zeilenleitungen liefert

Diese Weiterbildung der Erfindung bietet den Vorteil, daß zum weitaus überwiegenden Teil der Betriebszeit der Schaltungsanordnung keine Leistung verbraucht wird.

Kennzeichnend für eine andere Weiterbildung der Erfindung ist, daß der Wechselstromgenerator eine rechteckförmige Wechselspannung erzeugt

Mit dieser Weiterbildung der Erfindung ist der Vorteil gegeben, daß ein verhältnismäßig einfacher und kostensparender Wechselstromgenerator, nämlich beispielsweise ein astabiler Multivibrator mit nachgeschalteten Leistungstransistoren oder Thyristoren, verwendbar ist

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung betreffender Figuren erläutert
Fig. 1 zeigt

— ein matrixartig angeordnetes Koppelfeld KF mit Schaltungselementen KW ... Kmn und den Spaltenbzw. Zeilenleitungen individuell zugeordneten WiderständenRx 1...Rxm;Ry i ...Rynsowie

— einen Wechselstromgenerator W,

— einen stromrichtungsabhängigen Widerstand G
und

— Markierschaltmittel X1... Xm; Y1... Yn.

Fig.2 zeigt die matrixartige Anordnung gemäß

F i g. 1 in übersichtlicherer Darstellung, wobei nur die zum Markieren des Schaltungselementes KH erforderlichen Markierschaltmittel, nämlich Xl und Y\ dargestellt sind.
Wie bereits erwähnt, zeigt F i g. 1 ein matrixartig

■»5 angeordnetes Koppelfeld KF mit Schaltungselemente KW... Kmn, die in diesem Ausführungsbeispiel Koppelrelais einer Fernsprechvermittlungsanlage darstellen, den Spalten- bzw. Zeilenleitungen individuell zugeordneten Widerständen Rx 1... Rxm, Ry \... Ryn,

so dem Wechselstromgenerator W, dem stromrichtungsabhängigen Widerstand G und den Markierschaltmitteln Xi... Xm, YX... Yn. Wie ersichtlich, sind die Schaltungselemente KW ... Kmn mit ihren jeweiligen Steueranschlüssen 0,1 unmittelbar, d. h. ohne Zwischenschaltung von individuellen Entkoppelelementen mit der jeweils betreffenden Spaltenleitung bzw. der jeweils betreffenden Zeilenleitung verbunden. Der Wechselstromgenerator W ist an die diese Widerstände zusammenfassenden Vielfache mit seinen beiden Klemmen angeschlossen. Er liefert also ständig einen Wechselstrom in jede Spaltenleitung ^r 1... xm bzw. in jede Zeilenleitung y 1... yn. Dabei werden die einzelnen Schaltungselemente KW, Km 1, K in, Kmn jeweils von einem Wechselstrom durchflossen, wobei in jedem dieser Schaltungselemente ein Wechselfeld erzeugt wird.

Erfindungsgemäß ist nun die Halbpcriodendauer dieser Wechselströme kleiner als die kleinste aller

10

individuellen Reaktionszeiten der Schaltungselemente. Damit kann keines dieser Schaltungselemente, die gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu ihrer Betätigung einen Erregungsgleichstrom benötigen, reagieren. Erst wenn jeweils ein Markierschaltmittel, z. B. X t, für eine Spaltenleitung und ein Markierschaltmittel, z. B. Vl, für eine Zeilenleitung betätigt wird, wird aus der bis dahin für das so markierte Schaltungselement bestehenden Wechselstromerregung eine Gleichstromerregung. Dies kommt dadurch zustande, daß der stromrichtungsabhängige Widerstand G, der in dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 als Gleichrichterdiode ausgeführt is', über die betreffenden Markierschaltmitteln, z. B. X und Yi. dem an die entsprechenden Leitungen, näml.ch Spaltenleitung χ 1 und Zeilenleitung y 1, angeschlossenen Schaltungselement K11 parallelgeschaltet wird. Durch diese Parallelschaltung, siehe Fig.2, kommt nämlich jeweils für eine der beiden Stromrichtungen, die entsprechend der Phasenlage der Wechselspannung durch die Matrix entstehen, ein Stromfluß durch den stromrichtungsabhängigen Widerstand G zustande. Daraus ergibt sich, daß für das markierte Schaltungselement - in F i g. 2 beispielsweise das Schaltungselement KW — nur ein Stromfluß von dem Steueranschluß 0 zu dem Steueranschluß 1 des betreffenden Schaltungselementes zustande kommt, siehe gestrichelte Pfeile. In der entgegengesetzten Richtung wird das markierte Schaltungselement K11 über den stromrichtungsabhängigen Widerstand G praktisch kurzgeschlossen. Alle übrigen Schaltungselemente Km \, KXn, Kmn werden nach wie vor von Wechselstrom durchflossen, siehe gestrichelte und ausgezogene Pfeile.

20

25 In dem markierten Schaltungselement K11 wird aufgrund der Tatsache, daß nur die eine der beiden Stromrichtungen wirksam wird, über die Dauer von mehreren aufeinanderfolgenden Halbperioden ein Gleichfeld aufgebaut Dieser Effekt wi^rd noch dadurch verstärkt, daß jeweils beim Abklingen einer Halbwelle ein sich aus der Selbstinduktion des Schaltungselementes ergebender, das Aufbauen des Gleichfeldes unterstützender Strom vom Steueranschluß 1 über das Markierschaltmittel X1, den stromrichtungsabhängigen Widerstand G und das Markierschaltmittel Yi zum Steueranschluß 0 fließt Nachdem das Gleichfeld in dem markierten Schaltungselement KU die erforderliche Stärke erreicht hat, reagiert das Schaltungselement.

Der Wechselstromgenerator W ist beispielsweise so auszuführen, daß er eine rechteckförmige Spannung erzeugt Das Erzeugen einer solchen Wechselspannung ist bekanntlich besonders einfach, weil hier lediglich ein astabiler Multivibrator mit nachgeschalteten Leistungstransistoren oder Thyristoren benötigt wird. Außerdem ist bei einem solchen Generator die Frequenz bzw. gegebenenfalls das Impuls-Pausen-Verhältnis auf besonders leichte Art und Weise frei wählbar.

Die Erfindung erlaubt jedoch grundsätzlich auch die Verwendung von solchen Wechselstromgeneratoren, die sinusförmige, trapezförmige, dreieckförmige oder sägezahnförmige Wechselspannungen erzeugen.

Als Markierschaltmittel kommen im allgemeinen Relaiskontakte zur Anwendung. In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Markierschaltmittel anstelle von Relaiskontakten als bidirektionale Halbleiterschalter, nrmlich Triacs ausgeführt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von zu ihrer Betätigung einen Erregungsgleichstrom benötigenden, matrixartig angeordneten elektromagnetischen Schaltungselementen, insbesondere Koppelrelais in Koppelfeldem für Fernsprechvermittlungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungselemente (KW... Kmn) jeweils mit einem ihrer beiden Steueranschlüsse (1) unmittelbar an die ihnen zugeordnete Spaltenleitung (x\... xm) und jeweils mit dem anderen ihrer beiden Steueranschlüsse (0) unmittelbar an die ihnen zugeordnete Zeilenleitung (y 1... yn) angeschlossen sind, da- zur Ansteuerung eines ausgewählten Schaltungselements (z. B. K11) in alle Spaltenleitungen (xi ... xm) und alle Zeilenleitungen (y\... yn) jeweils ein Wechselstrom einzuprägen ist, dessen Halbperiodendauer kleiner als die kleinste alier individuellen Reaktionszeiten der Schaltungselemente (KW... Kmn) ist, und daß dem ausgewählten Schaltungselement (XIl) über dieses Schaltungselement (KW) betreffende Markierschaltmittel (Xi, Yi) ein allen Schaltungselementen (KW... Kmn) gemeinsam zugeordneter stromrichtungsabhängiger Widerstand (G) parallelgeschaltet ist

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wechselstromgenerator (W) vorgesehen ist, dessen eine Klemme jeweils über einen jeder Spaltenleitung (xi... xm) individuell zugeordneten Widerstand (Rx 1... Rxm) an alle Spaltenleitungen (xi... xm) und dessen andere Klemme jeweils über einen jeder Zeilenleitung (y\... yn) individuell zugeordneten Widerstand (Ry 1... Ryn) an alle Zeilenleitungen (y 1... yn) angeschlossen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstromgenerator (W) ständig Wechselstrom in die Spaltenleitungen (xi... xm) und die Zeilenleitungen CyI.. -yn) liefert

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstromgenerator (W) bedarfsweise Wechselstrom in die Spaltenleitungen (xi... xm) und die Zeilenleitungen (yi... yn) liefert.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstromgenerator (W) eine sinusförmige Wechselspannung erzeugt

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstromgenerator (W) eine trapezförmige Wechselspannung erzeugt.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstromgenerator (W) eine rechteckförmige Wechselspannung erzeugt

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstromgenerator (W) eine dreieckförmige Wechselspannung erzeugt.

9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstromgenerator (W) eine sägezahnförmige Wechselspannung erzeugt.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierschaltmittel

(X 1... Xm; Yi... Yn) Relaiskontakte sind.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierschakmittel (Xi... Xm; Yi... Yn) bidirektionale Halbleiterschalter, z. B. Triacs, sind.