DE2819776C2 - - Google Patents
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- DE2819776C2 DE2819776C2 DE2819776A DE2819776A DE2819776C2 DE 2819776 C2 DE2819776 C2 DE 2819776C2 DE 2819776 A DE2819776 A DE 2819776A DE 2819776 A DE2819776 A DE 2819776A DE 2819776 C2 DE2819776 C2 DE 2819776C2
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B3/00—Line transmission systems
- H04B3/02—Details
- H04B3/46—Monitoring; Testing
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
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- G01R31/58—Testing of lines, cables or conductors
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
- H04M3/00—Automatic or semi-automatic exchanges
- H04M3/22—Arrangements for supervision, monitoring or testing
- H04M3/26—Arrangements for supervision, monitoring or testing with means for applying test signals or for measuring
- H04M3/28—Automatic routine testing ; Fault testing; Installation testing; Test methods, test equipment or test arrangements therefor
- H04M3/30—Automatic routine testing ; Fault testing; Installation testing; Test methods, test equipment or test arrangements therefor for subscriber's lines, for the local loop
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung einer elektrischen
Leitung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine
Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-PS 10 44 896 bekannt.
Dort wird zum Prüfen des ordnungsgemäßen Zustandes von Fernsprechleitungen
an diese eine sinusförmige Prüfwechselspannung
angelegt, die von dem Rufstromgenerator der Vermittlungsstelle
erzeugt wird. Als Kriterium für den ordnungsgemäßen Zustand der
Leitung dienen die beim Arbeiten des Weckers der Teilnehmerstelle
entstehenden Oberwellen. Hierbei tritt das Problem auf,
daß Fernsprechleitungen stets netzfrequente Störsignale (Brummen)
aufnehmen. Arbeitet man mit Meßsignalen niedriger Frequenz, die
an sich über größere Leitungsentfernungen zuverlässigere Ergebnisse
ermöglichen als höhere, beispielsweise im Hörbereich liegende
Frequenzen, so erweist es sich als schwierig, zwischen
Meßströmen und Netzbrummströmen zu unterscheiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw.
eine Vorrichtung zur Prüfung der Qualität von Fernsprech- oder
sonstigen Leitungen über relativ große Entfernungen (mehr als
16 km) durch schnell und einfach und insbesondere ohne Störung
durch die vorherrschende Umgebungsfrequenz durchführbare Messungen
zu schaffen, mit denen sowohl die Existenz als auch der Ort
von Leitungsfehlern feststellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 bzw. im Anspruch 11
angegebenen kennzeichnenden Merkmale gelöst.
Es ist an sich bekannt ein Eingangswechselsignal durch Integration
in ein zu seinem Vollwellenmittelwert proportionales
Ausgangssignal umzuwandeln, wobei die Integrationsperiode gleich
einer ganzen Anzahl von Halbzyklen der Eingangsgrundwelle gewählt
wird (US-PS 36 24 643). Ferner ist es bekannt, in einem integrierenden
Voltmeter ein 60 Hz-Brummsignal durch Wahl einer Meßperiode
zu unterdrücken, welche einen oder mehrere volle Brummzyklen umfaßt
("Handbook of Electronic Test Equipment", Prentice-Hall, Inc.,
1971, Seiten 51-73).
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Telefon-Prüfvorrichtung
nach der Erfindung,
Fig. 2 ein Schaltbild einer a -Ader-Eingangsschaltung zur
Verwendung im Rahmen der Erfindung,
Fig. 3 ein Schaltbild einer Meßschaltung zur Verwendung im
Rahmen der Erfindung,
Fig. 4 ein Schaltbild einer Wechsel- und Gleichspannungs-
Speiseschaltung im Rahmen der Erfindung,
Fig. 5 einen Signalplan zum Schaltbild nach Fig. 4,
Fig. 6 ein Schaltbild eines Halbleiter-Torschalters zur
Verwendung im Rahmen der Erfindung,
Fig. 7 eine graphische Darstellung, welche die Suszeptanz
und die Konduktanz einer zweiadrigen Telefonleitung
als Funktion der Entfernung zeigt.
Die in den Fig. 1-6 gezeigte Vorrichtung stellt eine bevorzugte
Ausführungsform der Erfindung dar und ist zur Durchführung
des Prüfverfahrens nach der Erfindung geeignet. Wie bereits zuvor
ausgeführt wurde, handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen
Prüfverfahren um ein solches, mit welchem die Eigenschaften von
zweiadrigen Telefonleitungen routinemäßig von den Schaltpunkten
des Zentralamtes aus geprüft werden können, an welche
die Leitungen für den Normalbetrieb angeschlossen sind. Die
Leitungen werden nicht nur auf Fehler hin überprüft, zum Beispiel
auf Kurzschlüsse und Unterbrechungen oder kapazitive
oder ohmsche Belastungen, sondern auch zur Bestimmung der normalen
Leitungseigenschaften. In diesem letztgenannten Bereich
erzeugt die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung und das erfindungsgemäße
Prüfverfahren Information, an Hand welcher man sich über
die Leitungslänge, die Art des Leitungsabschlusses und die Anzahl,
den Ort und die Art der an die Leitung angeschlossenen
Endeinrichtung vergewissern kann. Diese Eigenschaften werden
im Wege einer zusammengefaßten Meßserie für jede zweiadrige
Leitung ermittelt. Während die Leitung selber zwei Leiter oder
Adern umfaßt, werden, worauf hingewiesen werden soll, am Zentralamt
zwei zusätzliche elektrische Anschlußpunkte für die Messungen
verwendet. Einer dieser zusätzlichen Meßpunkte ist natürlich
die elektrische Masse, während der andere der Anschluß der
Zentralamt-Batterie ist, die die Leitungen normalerweise mit
Gleichspannung beaufschlagt. In der Telefon-Fachsprache wird
einer der beiden Leiter der zweiadrigen Leitung als a-Ader (Ader
zur Stöpselspitze) und der andere als b-Ader (Ader zum Stöpselring)
bezeichnet. Bei der üblichen Auslegung eines Telefon-
Zentralamtes ist ein Paar Schaltpunkte für jede der a- und der
b-Adern vorgesehen, so daß diese Adern am Zentralamt abgetrennt
und abgetrennt belassen oder jeweils direkt mit der Batterie
oder direkt mit Masse verbunden werden können.
Bei jeder Prüfserie werden drei grundsätzliche Messungen durchgeführt.
Eine erste Messung beinhaltet eine Widerstandsermittlung mit
Gleichstrom. Eine zweite beinhaltet die Messung von Wechselspannungssignalen
auf der Leitung, und eine dritte beinhaltet
die Messung von Konduktanz und Suszeptanz unter Verwendung eines
speziellen, niederfrequenten Wechselspannungssignales, das
zwischen den Telefon-Adern und Erde angelegt wird. Die
ermittelten Meßwerte werden in digitale Signale umgesetzt,
die ihrerseits einem in geeigneter Weise programmierten
Rechner zugeführt werden, um anhand dieser Signale die
speziellen Leitungseigenschaften zu ermitteln, auf die
die Prüfung ausgerichtet ist.
Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild der bevorzugten Ausführungsform
der Prüfvorrichtung. Eine a-Ader-Eingangsschaltung,
kurz a-Eingangsschaltung 11 hat eine Eingangsklemme
13, welche mit der a-Ader der zu prüfenden Telefonleitung
verbunden werden kann. Eine gleichartige b-Eingangsschaltung
12 hat eine Eingangsklemme 14, welche unmittelbar mit
der b-Ader der Telefonleitung verbunden werden kann. Beide
Eingangsschaltungen 11 und 12 sind mit entsprechenden Eingängen
an eine Klemme 18 der Zentralamt-Batterie und an
eine Wechsel- und Gleichspannungs-Speiseschaltung 22 angeschlossen.
Ausgangssignale der a-Eingangsschaltung 11 und
der b-Eingangsschaltung 12 werden einer Meßschaltung 17 zugeführt,
welche außerdem Eingangssignale von der Speiseschaltung
22 erhält. Der Ausgang der Meßschaltung 17 wird einem
A/D-Umsetzer 20 zugeführt, welcher seinerseits ein digitales
Ausgangssignal liefert. Der Betriebsablauf der Schaltung
wird von einer Programm-Steuereinheit 16 kontrolliert, die
über Zweiweg-Verbindungen an die anderen Einheiten angeschlossen ist.
Wie bereits angemerkt wurde, ist die Prüfschaltung so ausgelegt,
daß die a-Eingangsschaltung 11 und die b-Eingangsschaltung
12 unmittelbar an die a- und die b-Adern einer
zu prüfenden Leitung angeschlossen werden können, wobei
die beiden anderen Eingangsklemmen der Prüfschaltung mit
der elektrischen Masse und mit der Batterie-Klemme 18 verbunden
sind. Die beiden Eingangsschaltungen 11 und 12 haben
jeweils die Funktion, Ausgangssignale zu liefern, welche
dem Strom zwischen der a-Ader bzw. der b-Ader und Masse
unter verschiedenen Prüfbedingungen entsprechen. Zu diesen
Prüfbedingungen gehört es, daß die Zentralamt-Batterie
an die eine oder die andere Leitung bzw. Ader angeschlossen
ist, daß ein spezielles Wechselstromsignal
niedriger Frequenz angewandt wird, mit welchem die eine
oder die andere Ader beaufschlagt wird, und daß außerdem
der Strom gemessen wird, wenn beide Adern keine Verbindung
mit einer Spannungsquelle der Prüfschaltung haben.
Diese Stromsignale von der a-Eingangsschaltung 11 und der
b-Eingangsschaltung 12 werden einer Meßschaltung zugeführt,
die ein Gleichstrom-Ausgangssignal erzeugt, das dem Wert
der empfangenen Eingangssignale entspricht, und zwar
wiederum unter verschiedenen speziell kontrollierten
Umständen. Entsprechend kann in der Meßschaltung ein
direkter Gleichstrom-Weg vorgesehen sein, so daß der
integrierte Wert des gemessenen Gleichstromes für eine
spezielle Meß-Zeitspanne durch das Ausgangssignal der
Meßschaltung 17 wiedergegeben werden kann. Der Ausgang
der Meßschaltung 17 stellt, bei bestimmten Meßvoraussetzungen,
den integrierten Wert eines gleichgerichteten
Vollwellen-Signales von der a- oder der b-Eingangsschaltung
dar, und zwar für den Zustand, bei welchem die Leitung
mit keiner Spannung von der Schaltung beaufschlagt
worden ist. Messungen des Stromes während der Beaufschlagung
der entsprechenden a- oder b-Klemme mit einem niederfrequenten
Wechselstromsignal von vorzugsweise 30 Hz
für eine Netzfrequenz von 60 Hz werden sowohl in Phase
als auch mit 90° Phasenverschiebung während bestimmter
Tor- bzw. Durchschaltung-Zeitspannen ausgeführt, um Werte
für Suszeptanz und Konduktanz unter Bedingungen zu erhalten,
die ein hohes Signal/Rausch-Verhältnis ergeben.
Fig. 2 zeigt eine a-Eingangsschaltung 11. Die a -Eingangsschaltung
11 und die b-Eingangsschaltung 12 sind identische
Schaltungen, weshalb der in Fig. 2 gezeigte Schaltungsaufbau
sowohl für die a-Eingangsschaltung als auch
für die b-Eingangsschaltung zutrifft. Die a-Eingangsschaltung
11 umfaßt eine Eingangsklemme 30, welche entweder
mit der a- oder mit der b-Ader verbunden ist und
welche außerdem mit einer Seite eines Paares von Schaltern
32 und 34 verbunden ist. Die andere Seite des Schalters
32 ist über einen Widerstand 44 direkt mit dem inversen
Eingang eines Verstärkers 76 verbunden, bei dem
es sich um einen Operationsverstärker handelt, der mit
negativer Rückkopplung über einen Widerstand 78 geschaltet
ist und als Ausgangsverstärker der Ausgangsklemme
57 der Eingangsschaltung vorgeschaltet ist.
Die Schalter 32 und 34 sind Reed-Relais, während Schalter
79 und 69 Quecksilber-Kontakt-Relais sind. Während die
anderen Schalter, auf die in der Beschreibung der Schaltung
hier Bezug genommen wird, schematisiert als normale
einpolige Ein/Aus-Schalter dargestellt sind, handelt
es sich in der Praxis bei diesen Schaltern gewöhnlich
um serielle Halbleiter-Schalter, die durch ein logisches
Eingangssignal gesteuert werden. Ein derartiger typischer
Halbleiter-Schalter ist in Fig. 6 gezeigt. Gemäß Fig. 6
dienen zwei Feldeffekttransistoren 150 und 150 a als aktive
Elemente, wobei eine Klemme 151 die eine Klemme des
Schalters und eine Klemme 152 die andere Klemme des
Schalters bildet. Ein Schaltsignal wird einer Eingangsklemme
155 eines Inverters 154 zugeführt, dessen Ausgang
sowohl der Gate-Elektrode 153 des Feldeffekttransistors
150 als auch dem Eingang eines Inverters 154 a zur Steuerung
der Nebenschlußstrecke zugeführt wird. Wenn ein logisch
hoher Schaltwert an die Eingangsklemme 155 angelegt wird,
gelangt der Transistor 150 in den leitenden Zustand, wodurch
eine geschlossene Strecke zwischen den Klemmen 151
und 152 entsteht und entsprechend der Schalter geschlossen
ist. Wenn ein niedriger Schaltwert an die Eingangsklemme
155 angelegt ist, bleibt der Transistor 150 im
gesperrten Zustand und die dann zwischen den Klemmen
151 und 152 existierende hohe Impedanz ergibt den geöffneten
Zustand des Schalters, während der Stromweg durch den
Transistor 150 a einen Nebenschluß liefert. Die Logik dieser
Schalter ist so ausgelegt, daß sie mit einer Spannung
von 0 Volt im Bezug auf die Klemme 152 a als hoher Schaltwert
und von -15 V als niedriger Schaltwert arbeiten.
Bei der Schaltung nach Fig. 2 ist die zweite Klemme des
Schalters 34 über einen Eingangswiderstand 36 mit dem inversen
Eingang eines Operationsverstärkers 38 verbunden.
Der nicht-inverse Eingang des Operationsverstärkers 38
ist über einen Widerstand 40 an den Arm des Schalters 79
angeschlossen, der mit V Ref bezeichnet ist. Zum Schutz
gegen Überspannung ist dieser gleiche Arm über zwei parallel
geschaltete, entgegengesetzt gepolte Dioden 42 an die inverse
Eingangsklemme des Operationsverstärkers 38 angeschlossen.
Die Klemme V Ref des Schalters 79 kann in einer Stellung
des Schalters direkt mit der elektrischen Masse und in der
anderen Stellung mit dem Arm des Schalters 69 verbunden
werden, der in einer Stellung mit einer Wechselspannungsquelle
an der Klemme 180 und in der anderen Stellung unmittelbar mit einer
Klemme 19 der 50 V-Batterie verbunden ist. Der Arm des
Schalters 79 ist außerdem an den mittleren Punkt einer
Vorspannungsquelle angeschlossen, die zwei Batterien 15
und 19 sowie Klemmen -V F und +V F umfaßt.Während gemäß der
Darstellung die Spannung von Batterien geliefert wird, kann
natürlich jede Art erdfreier Spannungsquelle eingesetzt werden.
Gemäß Fig. 2 werden die Vorspannungen +V F und -V F
außerdem den Verstärkern 38, 46 und 60 zugeführt, wodurch
diese Verstärker erdfrei bzw. schwimmend mit V Ref als Mittelpunkt
arbeiten. Die Verstärker 68 und 76 erhalten
Vorspannungen +V G und -V G ′ die von einer nichtgezeigten
Spannungsquelle geliefert werden, welche für die
Schaltung nach Fig. 2 auf Masse bzw. Erde bezogen ist.
Der Ausgang des Verstärkers 38 ist an den einen Eingang
eines zweiten Verstärkers 46 angeschlossen, dessen andere
Eingangsklemme mit dem V Ref -Arm verbunden ist.
Der Verstärker 46 ist ein Pufferverstärker, der einem
Leitungswiderstand 48 eine hohe Strombelastbarkeit gibt.
Das Ausgangssignal des Verstärkers 46 gelangt über einen Widerstand
50 zur Ausgangsklemme 51, und das dort anstehende
Signal wird über den im Rückkopplungszweig liegenden
Widerstand 48 direkt auf die zweite Klemme des Schalters
34 rückgekoppelt. Zum Schutz gegen Überspannung
liegen zwei Zener-Dioden 52 zwischen der Klemme 51 und
dem V Ref -Punkt. Die Klemme 51 ist über einen Widerstand
56 mit der inversen Eingangsklemme eines Operationsverstärkers
60 verbunden, dessen nicht-inverse Eingangsklemme
über einen Widerstand 63 mit der V Ref -Klemme
verbunden ist. Der Operationsverstärker 60 kann mit
negativer Rückkopplung über einen von zwei Widerständen
62 und 64 betrieben werden. Der Widerstand 64 ist
zehnmal so hoch wie der Widerstand 62, so daß je nach
dem, welcher der beiden Widerstände mittels eines Schalters
61 in den Rückkopplungszweig geschaltet ist, die
dem Operationsverstärker 60 umfassende Verstärkerstufe
einen Gewinn von eins oder einen Gewinn von zehn hat.
Die Ausgangsklemme 53 des Operationsverstärkers 60 ist
über einen Summierwiderstand 66 mit der inversen Eingangsklemme
des Summierverstärkers 76 verbunden. Die
V Ref -Klemme 67 ist über einen Eingangswiderstand 70
mit dem inversen Eingang eines Operationsverstärkers 68
verbunden, der mit einem Rückkopplungswiderstand 72 beschaltet
ist und dessen Ausgangsklemme 55 über einen
Summierwiderstand 74 mit der inversen Eingangsklemme
des Operationsverstärkers 76 verbunden ist. Die nichtinverse
Eingangsklemme des Operationsverstärkers 68
liegt auf Masse.
Insgesamt hat die Eingangsschaltung die Funktion, die
Stromsignale zwischen der a-Ader-Klemme 30 und Masse
in ein auf Masse bezogenes Spannungssignal umzusetzen,
und zwar für die Fälle, daß entweder das Wechselstrom-
Speisesignal oder die Batteriespannung von 50 V der
Klemme zugeführt wird. Wie bereits erläutert wurde,
hat das Anlegen der Batteriespannung von 50 V den
Zweck, Gleichstrommessungen zwischen der a- oder der
b-Ader und Masse bzw. Erde durchzuführen, während das
Anlegen der Wechselstrom-Speisereferenz die Ausführung
von Wechselstrommessungen erlaubt, namentlich von Suszeptanz
und Konduktanz, die durchgeführt werden, um kapazitive
Belastungen der Leitungen zu ermitteln.
Als zu messendes Signal kann im allgemeinen der Strom
angesehen werden, welcher durch den Rückkopplungswiderstand
48 der ersten Stufe fließt und an der Klemme 51
eine Spannung erzeugt, die gleich IR 48+V Ref ist. Beim
Auftreten von Überspannungen verhindern die Zener-Dioden
52 , daß sich die Klemme 51 zu weit vom Arbeitspunkt der
Verstärker entfernt. Das Signal an der Klemme 51 wird
mittels des Verstärkers 60 verstärkt, so daß das an der
Klemme 53 auftretende Signal gleich GIR 48+V Ref ist, wobei
G den Gewinn der Verstärkerstufe 60 bezeichnet, dessen
Wert davon abhängt, welcher der beiden Rückkopplungswiderstände
62 oder 64 eingeschaltet ist. Das am Verbindungspunkt
53 auftretende Ausgangssignal wird über
den Summierwiderstand 66 dem Eingang des Summierverstärkers
76 zugeführt. Das an der Klemme 67 auftretende
Signal V Ref wird über den Widerstand 70, den Verstärker
68 und den Summierwiderstand 74 dem Summierpunkt
am Eingang des Verstärkers 76 zugeführt. Der Widerstand
70 wird so gewählt, daß sein Wert achtmal größer als
der des Widerstandes 72 ist, weshalb entsprechend bei
einem Gewinn des Verstärkers 68 von eins der Wert von
V Ref an der Ausgangsklemme 55 ⅛ des tatsächlichen
Wertes von V Ref ist. Da der Summierwiderstand 66 einen
achtmal höheren Wert als der Summierwiderstand 74 hat,
wird der Wert von V Ref an der Verstärker-Ausgangsklemme
55 genau von dem an der Klemme 53 erscheinenden Signal
subtrahiert, weshalb entsprechend das summierte Eingangssignal des
Verstärkers 76 gleich GIR 48 ist, was eine auf Erde bzw.
Masse bezogene Ausgangsspannung bedeutet, die dem Strom
I proportional ist, der zwischen der a-Ader und Erde
bei den ausgewählten Prüfbedingungen fließt.
Einer der Vorteile der erläuterten Schaltung ist der
Überspannungsschutz, der für die gesamte Meßschaltung
selbst unter Bedingungen gegeben ist, bei denen entweder
eine relativ niedrige Spannung, z. B. die Netzspannung
von 110 V, ständig zwischen der a-Ader oder der b-Ader
und Erde angelegt ist, oder bei denen eine gefährliche
Spannung, z. B. eine durch Blitzschlag in einer Ader erzeugte
Spannung, angelegt ist und einen kurzen, sehr
hohen Spannungsstoß erzeugt. Dieser Überspannungsschutz
wird dadurch erzielt, daß der Widerstand 48 mit 1 KOhm
und 10 W Belastbarkeit bemessen ist, während der Widerstand
36 mit 10 KOhm und 1 Watt Belastbarkeit bemessen ist.
Telefonsystem-Normen verlangen das Vorhandensein einer
Schaltungsbegrenzung der Art, daß selbst ein Blitzschlag
keine Spannung auf eine Ader erzeugt, die größer als
600 V ist. Die Widerstände 36 und 48 sind so bemessen,
daß sie einer Blitz-Überspannung von 1 KV oder einer
dauernden Belastung mit 110 V Wechselspannung widerstehen.
Die a-Eingangsschaltung ist also so ausgelegt, daß der
a-Ader eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung zugeführt
werden kann und daß die Schaltung, während die
geeignete Prüfspannung angelegt ist, ein Ausgangssignal
erzeugt, dessen Spannung dem Strom zwischen der angeschlossenen
Ader und Erde proportional ist, wobei diese
Ausgangsspannung auf Erde bezogen ist.
Fig. 4 zeigt das Schaltbild der Wechsel- und Gleichstrom-
Speiseschaltung 22. Die Speiseschaltung hat die Aufgabe,
einen Wechselstrom-Referenzausgang zu erzeugen, der in
der Meßschaltung 17 verwendet wird, ferner einen Wechselstrom-
Prüfsignalausgang zur Beaufschlagung der Telefon-
Adern für die Durchführung der Wechselstrommessungen,
und schließlich Rechteck-Ausgangssignale zur Steuerung
eines phasenempfindlichen Nachweises in der Meßschaltung.
Die Eingangsklemme 118, welche eine sinusförmige Wechselspannung
von 60 Hz führt, ist an den inversen Eingang eines Operationsverstärkers
124 angeschlossen, dessen andere Eingangsklemme
unmittelbar mit Erde verbunden ist. Zwei
entgegengesetzt gepolte Dioden 136 liegen zur Erzeugung
einer negativen Rückkopplung zwischen der Ausgangsklemme
und der inversen Eingangsklemme des Operationsverstärkers
124, wodurch am Ausgang eine Rechteckwelle von 60 Hz entsteht.
Fig. 5 zeigt einen Signalplan zu Fig. 4, aus
dem die Wellenformen an verschiedenen Punkten der Schaltungsanordnung
nach Fig. 4 hervorgehen. An der Eingangsklemme
118 wird also ein Wechselstromsignal von
60 Hz mit der Wellenform A zugeführt, während am Ausgang
des Operationsverstärkers 124 eine Rechteckwelle
von 60 Hz mit der Wellenform B ansteht. Die Rechteckwelle
von 60 Hz an der Ausgangsklemme des Operationsverstärkers
124 wird einer mit dem Faktor 2 arbeitenden
Teilerschaltung 128 zugeführt, die zwei Ausgangssignale
unterschiedlicher Phase abgibt. Jedes der beiden Ausgangssignale
ist eine Rechteckwelle von 30 Hz, wobei
die Rechteckwelle C der Rechteckwelle C′ um 90° voreilt.
Die Eingangssignale an einem Summierpunkt 153 am Eingang
eines Verstärkers 130 stammen von einem Kanal, welcher
an der den Wechselstrom von 60 Hz führenden Klemme 118
beginnt, und von einem zweiten Kanal, der an einer
Gleichstrom-Klemme 116 beginnt. Die inverse Eingangsklemme
eines Operationsverstärkers 126, der mit einem
Widerstand 125 zur Erzeugung negativer Rückkopplung beschaltet
ist, ist über einen Widerstand 158 mit der den
Wechselstrom von 60 Hz führenden Klemme 118 verbunden.
Die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 126 ist
über einen Widerstand 141 mit einer Klemme eines Schalters
138 verbunden. Die andere Klemme des Schalters 138
ist über einen Widerstand 139 unmittelbar mit der Eingangsklemme
118 verbunden. Der Schalter 138 wird durch
die Ausgangs-Wellenform C betätigt und öffnet und
schließt daher dreißigmal pro Sekunde, wodurch an seinem
Ausgang die Wellenform E erzeugt wird. Die Wellenform
E ist eine volle Periode des Wechselstromsignales
von 60 Hz, gefolgt von einer invertierten vollen Periode
des Wechselstromsignales von 60 Hz. Dieses Signal wird
über den Summierwiderstand 127 dem Summierpunkt 153 am
Eingang des Operationsverstärkers 130 zugeführt.
Die Gleichspannungs-Referenz-Klemme 116 wird mit einer
Spannung V₁ beaufschlagt, welche über einen Widerstand
155 unmittelbar einer Klemme eines doppelpoligen Ein/Ausschalters
134 zugeführt wird. Dieses gleiche Signal wird
über einen Operationsverstärker 120, der mit einem Widerstand
121 zur Erzeugung negativer Rückkopplung beschaltet
ist, und von dort über einen Widerstand 157
einer zweiten Klemme des Schalters 134 zugeführt. Die
Arme des Schalters 134 werden von der Wellenform C
(Rechteckwelle von 30 Hz) zwischen diesen beiden Stellungen
bewegt, so daß als Ausgang eine Rechteckwelle von 30 Hz
entsteht, die genau eine Amplitude von V₁/R₁ hat, wobei
R₁ der Widerstandswert der Widerstände 155 und 157 ist.
Diese Wellenform wird einem Integrier-Verstärker 122
zugeführt, dessen Ausgangs-Wellenform D über einen Summierwiderstand
129 dem Summierpunkt 153 am Eingang des Operationsverstärkers
130 zugeführt wird. Auch der Operationsverstärker
130 ist so geschaltet, daß er als Integrator
arbeitet. Am Ausgang dieses Integrators 130 entsteht die
Wellenform G. Die Addition der Wellenformen D und E am
Eingang 130 erzeugt eine Eingangs-Strom-Wellenform F , bei
welcher die dreieckige Wellenform D durch die Kompensations-
Wellenform E leicht abgerundet ist. Die integrierte Ausgangs-
Wellenform G vom Integrator 130 ist daher ein verzerrungsarmes,
sinusförmiges Signal von 30 Hz, das als 30 Hz-Ausgangs-
Wechselstrom-Referenz dient. Dieses Signal wird über
ein Schaltnetzwerk auch dem Eingang eines Verstärkers 132
zugeführt. Am Ausgang dieses Verstärkers 132 erscheint die
Ausgangswellenform H, die gegenüber dem Wechselstrom-Referenz-
Ausgang um 180° phasenverschoben ist. Die Bedämpfung der
Stufe 132 hängt davon ab, welcher der beiden Eingangswiderstände
133 und 135 mittels des Schalters 142 in die Schaltung
eingeschaltet ist. Bei Anwendung des Eingangswiderstandes
133 wird eine Dämpfung von zehn erzielt, wobei das
kleinere Signal angewandt wird, wenn die Wellenform
längeren Telefonleitungen zugeführt werden soll. Die
Wellenform H wird als Prüfsignal der Klemme 180 der
in Fig. 2 gezeigten a-(oder b-)Eingangsschaltung zugeführt
und ist außerdem die Wellenform, die der Klemme
79 im Referenzkanal der in Fig. 3 näher gezeigten
Meßschaltung zugeführt wird.
Es ist darauf hinzuweisen, daß von der Speiseschaltung
nicht nur zwei um 180° gegen einander phasenversetzte
Wellenformen von 30 Hz erzeugt werden, sondern auch
Rechteckwellen der gleichen Frequenz, die beide genau
gleichphasig und 90° phasenverschoben mit bzw. gegenüber
dem Wechselstrom-Referenzausgang sind. Da die Frequenz
der hergestellten Wechselstromausgänge 30 Hz beträgt,
und da das Speisesignal für diese Schaltung die Frequenz
von 60 Hz hat, bilden die Nulldurchgänge des
60 Hz-Signales eine ideale, genaue Referenzquelle zur
Erzeugung der um 90° phasenverschobenen Rechteckwelle.
Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 sind die Schalter
144 und 140, die parallel zu den Operationsverstärkern
122 bzw. 130 liegen, Zentrier-Schalter, die so programmiert
sind, daß sie für eine kurze Zeitspanne schließen, typischerweise
für wenige Mikrosekunden, und zwar zu einem
Zeitpunkt, wenn die Eingangs-Wellenform durch den Nullspannungs-
Pegel geht. Zu diesem Zeitpunkt sollte die
Spannung am zugeordneten Kondensator praktisch null sein
und daher keine Unterbrechung der Wellenform auftreten.
Durch Schließen des Kurzschluß-Schalters zu diesem speziellen
Zeitpunkt wird sichergestellt, daß der Nulldurchgang
beim Gleichspannungs-Pegel null auftritt, und es wird
eine allmähliche Drift der Operationsverstärker weg von
einem Null-Gleichspannungspegel-Arbeitsmittelpunkt vermieden.
Fig. 3 zeigt das Schaltbild einer geeigneten Auslegung
der Meßschaltung 17. Die Meßschaltung 17 hat die Aufgabe,
analoge Ausgangssignale an einem getasteten Integrator
92 für den A/D-Umsetzer 20 zu erzeugen. Die Signale
werden dem getasteten Integrator 92 sowohl über einen
Signalverarbeitungs-Referenzkanal von der Wechsel- und
Gleichstrom-Speiseschaltung 22 als auch über einen
Signalverarbeitungs-Prüfkanal von einer ausgewählten
Klemme zugeführt, die entweder dem Ausgang der a-Eingangsschaltung
11, dem Ausgang der b-Eingangsschaltung
12 oder der Batterie-Klemme 18 entspricht. Das Signal
von dem an der Speiseschaltung 22 beginnenden Referenzkanal
stellt für den getasteten Integrator 92 ein
Referenzsignal dar, während das Signal vom Prüfkanal ein
Signal darstellt, dessen Wert ermittelt werden soll. Daher
liefert der getastete Integrator 92 am Ausgang ein
analoges Signal, das für einen Abschnitt der Periode
einem aus der Referenzquelle hergeleiteten Signal entspricht
und während einem anderen Abschnitt seiner
Periode einem Signal, das von dem Messungs-Prüfsignal
abgeleitet ist. Diese Ausgangssignale vom getasteten
Integrator 92 können dann als Eingangssignale für den
A/D-Umsetzer 20 verwendet werden, wodurch ein genaues digitales
Ausgangssignal entsteht, das dem Wert des gemessenen
Prüfsignales entspricht.
In der Meßschaltung 17 ist das Signal von der Speiseschaltung
22, das an der Klemme 180 angelegt ist, wie bereits
erläutert, durch die Wellenform H gegeben. Die Klemme 180
ist über einen Eingangswiderstand 81 mit der inversen
Eingangsklemme eines Puffer-Verstärkers 80 verbunden,
der durch einen Gewinn von 0,8 charakterisiert ist und
deshalb an seiner Ausgangsklemme eine Wellenform abgibt,
deren Amplitude das 0,8-fache der Eingangsamplitude beträgt
und die um 180° gegenüber dem Eingangssignal
phasenverschoben ist. Der Ausgang des Puffer-Verstärkers
80 wird über einen Eingangswiderstand 85 der
inversen Eingangsklemme eines Operationsverstärkers 82
zugeführt. Der Ausgang des Operationsverstärkers 82
ist mit zwei Rückkopplungsstrecken verbunden, von
denen jede eine von zwei einander entgegen-gesetzt
gepolten Dioden 106 und 108 sowie einen Widerstand 89
bzw. 87 enthält. An der Verbindungsstelle zwischen
Widerstand 87 und Diode 108 wird ein Ausgangssignal
abgegriffen und über einen Widerstand 93 einem Summierpunkt
65 zugeführt. Dem gleichen Summierpunkt 65 wird ein
Signal unmittelbar vom Ausgang des Operationsverstärkers
80 über einen Widerstand 91 zugeführt. Die Werte
der Widerstände 85, 87 und 93 sind so gewählt, daß das
zwischen dem Widerstand 87 und der Diode 108 abgegriffene
Signal, so wie es am Summierpunkt 65 ansteht,
zweimal so groß ist, wie das über den Widerstand 91
ankommende Signal. Die der Klemme 65 zugeführte
Wellenform entspricht einerseits einer halben Periode der
Strom-Wellenform vom Verstärker 80, die gleich V/R ist,
und andererseits einer vollen Periode der Strom-Wellenform
mit einer Amplitude gleich V/2R. Die Summations-
Wellenform an der Klemme 65 ist dann eine durch
Vollweggleichrichtung gebildete Version des 30 Hz-Wechselstromsignales,
das an der Ausgangsklemme des
Verstärkers 80 auftritt.
Ein Schalter 110 wird von der Programm-Steuereinheit 16
betätigt und dient als Tor, das periodisch für eine
Zeitspanne τ m geöffnet wird, die im Normalfall gleich der
Dauer einer vollen Periode des 30 Hz-Referenzsignales,
mit anderen Worten auf 33,33 ms eingestellt wird. Wenn
ein Schalter 112 geöffnet ist, was während des
Wechselstrombetriebes der Fall ist, gelangt die an der Verbindung
65 auftretende gleichgerichtete Wellenform zum
Integrator 84, wobei der integrierte Ausgangspegel ein
Referenzsignal darstellt, das von der gleichen Wechselstromquelle
wie das 30 Hz-Prüfsignal abgeleitet ist.
Dadurch werden Veränderungen der Quelle im Wege einer
Doppelsteigungs-Integration kompensiert, da das Referenzsignal
und der zu messende Wert von der gleichen Wechselstromquelle
abgeleitet sind. Ein Schalter 161 dient dazu,
den getasteten Integrator 92 zu geeigneten Zeitpunkten im
Betriebszyklus mit dieser Referenzquelle zu beaufschlagen.
Beim üblichen Doppelsteigungs-Umsetzer wird zuerst das
Prüfsignal für eine bestimmte Zeitspanne und anschließend
eine Referenzquelle entgegengesetzter Polarität dem
Integrator zugeführt, bis ein Nulldurchgang auftritt,
wobei die zum Erreichen des Nulldurchganges erforderliche
Zeit digital als Wert des Prüfsignales wiedergegeben wird.
Im Prüfkanal der Meßschaltung 17 kann entweder das Ausgangssignal
der a-Eingangsschaltung 11 oder der b-Eingangsschaltung 12
der Meßschaltung zugeführt werden. Um den Strom-Unterschied
zwischen der a- und der b-Ader zu ermitteln, können
geeignete Schaltungen zur Messung des Unterschiedes
dieser Schaltungen angewandt werden, um dieses Differentialeingangssignal
der Meßschaltung 17 zuzuführen. Wenn beispielsweise
die a-Eingangsschaltung 11 angeschlossen werden soll,
wird ein Schalter 94 geschlossen und die Schalter 118 und
96 werden offen gelassen. Das Signal von der a-Eingangsschaltung
11 gelangt dann über eine Puffer-Verstärker-Stufe
86 und einen Widerstand 103 zur inversen Eingangsklemme
eines Verstärkers 88. Der Verstärker 88 ist mit
einer Rückkopplungsstrecke beschaltet, die eine Diode
102 und einen Widerstand 115 enthält, sowie ferner mit
einer zweiten Rückkopplungsstrecke, die einen Schalter 98
eine Diode 104 und einen Widerstand 105 enthält. Ein
zweiter Schalter 100 ist so angeordnet, daß er im
geschlossenen Zustand die Diode 102 kurzschließt. Am
Verbindungspunkt zwischen der Diode 102 und dem Widerstand
115 wird ein Ausgangssignal abgegriffen und
über die Serienschaltung zweier Widerstände 109 und
111 einem Summierpunkt an der inversen Eingangsklemme
eines Verstärkers 90 zugeführt. Das Ausgangssignal des
Verstärkers 86 wird außerdem unmittelbar über einen Widerstand
107 diesem gleichen Summierpunkt zugeführt. Ein
Schalter 114 liegt zwischen der Verbindungsstelle der
Widerstände 109 und 111 einerseits und Masse andererseits
und wird, was noch erläutert werden wird, von
den 30 Hz-Rechteckwellen-Ausgängen C und C′ so betätigt,
daß er als phasenempfindlicher Detektor für die durch
den Prüfkanal hindurchgehenden Signale wirkt. Die
Ausgangssignale vom Verstärker 90 werden dann über einen
Meßschalter 163 dem getasteten Integrator 92 zugeführt.
Der Schalter 163 wird so betätigt, daß er Signale aus
dem Prüfkanal zum getasteten Integrator 92 während einer
Zeitspanne hindurchläßt, die genau gleich τ m ist. Der
Schalter wird für diese Zeitspanne τ m zu einem Zeitpunkt
geschlossen, an dem der Schalter 161 geöffnet ist, und
dabei in einer geeigneten Abfolge, daß sich die Wirkung
eines Doppelsteigungs-Umsetzers, wie oben erläutert,
einstellt.
Die Schalter 98 und 100 werden von der Programm-Steuereinheit
16 gesteuert. Während des Anliegens des 30 Hz-
Prüfsignales bleibt der Schalter 98 geöffnet und der
Schalter 100 geschlossen. Unter diesen Umständen
arbeitet der Verstärker 88 mit einem Gewinn von eins als
Inverter-Verstärker, so daß das dem Summierpunkt am
Eingang des Verstärkers 90 zugeführte Signal ein 30 Hz-Signal
darstellt, das gegenüber dem Eingangssignal des
Verstärkers 88 um 180° phasenverschoben ist. Ein
mit dem Signal am Eingang des Verstärkers 88 phasengleiches
Signal wird dem gleichen Summierpunkt über
einen Widerstand 107 zugeführt. Der Wert des
Widerstandes 107 ist doppelt so groß wie die Summe der
Werte der Widerstände 109 und 111. Dies bedeutet,
daß der gewichtete Beitrag des über den Widerstand
107 ankommenden Signales halb so groß wie der des
über die Widerstände 109 und 111 ankommenden Signales
ist. Im Betrieb wird der phasenempfindliche Detektor-
Schalter 114 für eine halbe Periode während des 30 Hz-
Prüfsignales geschlossen, wodurch der Beitrag des
Inverterverstärkers zum Verstärker 90 kurzgeschlossen
wird, und, während dieser halben Periode, wird die
phasengleiche Halbperiode des 30 Hz-Signales, das vom
Ausgang des Verstärkers 86 mit einem Gewinn von eins
abgeleitet wurde, dem Eingang des Verstärkers 90 zugeführt.
Während der nächsten halben Periode wird der
Schalter 114 geöffnet, wodurch dem Summierpunkt am
Eingang des Verstärkers 90 über die Widerstände 109
und 111 eine invertierte halbe Periode mit einer effektiven
Spannungsamplitude zugeführt werden kann, die
doppelt so groß wie die des über den Widerstand 107
gelieferten phasengleichen Signales ist. Entsprechend
stellen während der zweiten Halbperiode die summierten
Beiträge von den zwei Eingängen des Summierpunktes eine
Halbperiode mit dem Gewinn eins dar, die um 180° gegenüber
dem Ausgangssignal des Verstärkers 86 phasenverschoben
ist. Während einer vollen Meß-Zeitspanne
erzeugt die 30 Hz-Wellenform demnach zwei Halbperioden
der gleichen Polarität am Eingang des Verstärkers 90.
Der Verstärker 90 dient als Puffer-Verstärker. Sein
Ausgangssignal gelangt über den Schalter 163 zum getasteten
Integrator 92. Der Schalter 163 wird während einer
Zeitspanne τ m betätigt, wobei t m so festgelegt wird, daß es
genau einer Periodendauer des 30 Hz-Signales gleicht.
Demnach stellt das dem Integrator 92 vom Verstärker 90
zugeführte Signal zwei Halbperioden der gleichen Polarität
für jede Messung dar.
Diese Arbeitsweise hat den Zweck, ein durch
Vollweggleichrichtung gebildetes 30 Hz-Signal zu erzeugen, ohne
jedoch Signale höherer Frequenz der Vollweggleichrichtung
zu unterziehen. Deshalb ergeben 60 Hz-Störungen oder
-Signale auf den Leitungen keinen Nettobeitrag zum Ausgangssignal,
weil jede Meßzeitspanne ein geradzahliges
Vielfaches einer vollen Periode umfaßt und damit gleiche
Beiträge von beiden Polaritäten aufweist. Außerdem wird
jede Gleichvorspannung, die auf der a- oder b-Ader
erscheint, eliminiert, da die Polarität für jede Halbperiode
der 30 Hz umgekehrt wird und entsprechend eine Gleichvorspannung
während der ersten Halbperiode positiv und während
der zweiten Halbperiode negativ ist.
Selbstverständlich kann man eine Meßzeitspanne τ m nicht
nur als eine volle Periodendauer bei 30 Hz festlegen, sondern
sie auch länger machen, wenn die Verlängerung in
geraden Vielfachen von vollen 30 Hz-Perioden geschieht.
Wenn eine Gleichvorspannung kein Problem darstellt, kann
die Meßzeitspanne außerdem so festgelegt werden, daß sie
einer Hälfte einer vollen Periodendauer bei 30 Hz gleicht,
wobei dann immer noch der Vorteil erzielt wird, daß die
Beiträge von 60 Hz und von deren Harmonischen unterdrückt
werden.
Der phasenempfindliche Detektor-Schalter 114 wird von
30 Hz-Rechteckwellen mit der Wellenform C und C′ betätigt.
Deshalb wird das Tor im einen Fall gleichphasig mit dem
30 Hz-Treibersignal und im anderen Fall unter 90° Phasenverschiebung
gegenüber dem Treibersignal geöffnet und geschlossen.
Das Tor 163 wird von einer Wellenform
betätigt, die derjenigen zur Betätigung des Schalters
114 gleicht, wobei jedoch das Tor 163 auf der Basis
voller Perioden anstatt auf der Basis halber Perioden
betrieben wird. Der gleichphasige integrierte Wert
liefert dann eine Messung der Konduktanz zwischen der
ausgewählten Ader (a- oder b-Ader) und Erde, während
das um 90° phasenverschobene Signal eine Messung der
Suszeptanz liefert.
Für Gleichstrommessungen zur Prüfung der Impedanz der
a- und b-Adern wird die jeweils zu prüfende Leitung
durch Schließen einer der Schalter 94 und 96 ausgewählt,
wobei der phasenempfindliche Detektor-Schalter 114 geschlossen
bleibt und das Gleichspannungssignal unmittelbar der
Eingangsklemme des Verstärkers 90 über die
Impedanz-Stecke mit dem Widerstand 107 zugeführt wird. Der
Schalter 163 wird für eine geeignete Meßzeitspanne geschlossen
gehalten. Unter diesen Umständen bleibt im Referenzkanal
der Schalter 110 offen und der Schalter 112 geschlossen,
um ein Gleichspannungs-Referenzsignal von der
Referenz V 1Ref zu liefern.
Bei der Gleichstrom-Betriebsart kommt die Spannung,
welche den a- und b-Eingangsschaltungen zugeführt wird, von
der Klemme 19 der Zentralamt-Batterie, vgl. Fig. 2. Bei
der Meßschaltung nach Fig. 3 ist dafür Sorge getragen,
daß ein Signal von der Klemme 18 der Batterie zum Eingang
des Operationsverstärkers 86 kommt, was eine
unabhängige Messung des Gleichspannungswertes dieser Batterie
ermöglicht. Der Widerstand 119 hat einen zehnmal höheren
Wert als die Widerstände 97 und 99 und reduziert daher
die Spannung von der Batterie-Klemme 18 um den Faktor 10,
was die Spannung am Ausgang des Verstärkers 86 dicht an
die Spannung von 5 V bringt, welche die zweckmäßige Arbeitspunkt-Spannung
ist. Durch Schließen des Schalters
118 kann das Signal unmittelbar der inversen Eingangsklemme
des Verstärkers 86 zugeführt werden.
Selbstverständlich wird bei Gleichstrommessungen der
Schalter 163 für Zeitspannen t m betätigt, wodurch
Störkomponenten von 60 Hz und deren Harmonische
unterdrückt werden.
Um den Wert von Wechselspannungs-Rauschen auf der zu
prüfenden Leitung zu messen, wird einer der entsprechenden
Schalter 94 oder 96 geschlossen, der Schalter
67 in Fig. 2 auf Masse gelegt, der Schalter 114 offen
gelassen, ebenfalls der Schalter 100, und der Schalter
98 geschlossen. Unter diesen Bedingungen werden alle
Wechselstromsignale auf der angeschlossenen a- oder b-
Ader einer Vollweggleichrichtung mit dem Gewinn eins
unterzogen. Im Referenzkanal ist der Schalter 112
geschlossen und der Schalter 110 geöffnet, so daß ein
Gleichspannungs-Referenzsignal V₁ Ref geliefert wird.
Nochmals sei darauf hingewiesen, daß die Wechselstrommessungen
gemäß der vorangegangenen Beschreibung zwar
mit sinusförmigen 30 Hz-Signalen durchgeführt werden,
jedoch auch im Rahmen der Erfindung 30 Hz-Signale anderer
Wellenformen, z. B. von rechteckiger Wellenform, verwendet
werden können, so lange nur die Wellenform im wesentlichen
symmetrisch ist.
Beim geschilderten Ausführungsbeispiel wurden für eine
Netzfrequenz von 60 Hz 30 Hz-Signale verwendet; es können
jedoch auch Signale verwendet werden, die ein
ungerades Vielfaches oder ein ungerades Subvielfaches (eine
ungerade Subharmonische) von 30 Hz sind, allerdings
unter der Voraussetzung, daß die Meß-Zeitspanne nicht
unter 33,3 ms absinkt. Sie kann jedoch, wie oben
ausgeführt, vergrößert werden. Wenn die Frequenz über
90 Hz hinaus erhöht wird, verringert sich die effektive
Leitungslänge, die ohne Zweideutigkeit geprüft werden
kann. In Fällen, in denen die umgebende Stör-Grundfrequenz,
regelmäßig die Netzfrequenz, von 60 Hz
abweicht, z. B. 50 Hz beträgt, sollen die Ansteuer- bzw.
Treibersignale und Meßzeitspannen in der gleichen
Beziehung zur Netzfrequenz festgelegt werden, wie die
30 Hz zu den 60 Hz, nämlich auf die Hälfte der
Netzfrequenz oder auf ungerade Vielfache oder auf alle
Subvielfachen der Hälfte der Netzfrequenz. Fig. 7
zeigt in Form einer graphischen Darstellung die
Veränderungen der Suszeptanz und der Konduktanz als
Funktion des Abstandes längs einer künstlichen Linie,
ausgedrückt als Änderungen der Impedanz. Hieraus ist
ersichtlich, daß niederfrequente Signale unzweideutige
Ergebnisse über 16 km und mehr hinaus ergeben, während
höherfrequente Signale die Messungen bei diesen
Entfernungen mehrdeutig werden lassen.
Beim erläuterten Ausführungsbeispiel wird das Prüfsignal
während zweier aufeinander folgender Halbperioden gemessen,
wobei eine hinsichtlich der Polarität umgekehrt
wird, wodurch sich Gleichspannungsstörungen im Ergebnis
auslöschen. Das System kann jedoch auch mit einer Messung
nur einer Halbperiode arbeiten, wobei dann allerdings
ein Verlust an Störunterdrückung und Signalempfindlichkeit
eintritt.
Die Beschreibung von Erfindungsmerkmalen läßt sich dahingehend
zusammenfassen, daß ein zweiadriges Telefon-Prüfsystem
mit einem niederfrequenten Prüfsignal arbeitet,
welches eine Subharmonische der Netzfrequenz ist.
Dieses Prüfsignal wird an die beiden Adern oder an
eine der beiden Adern und einen Referenzpotentialpunkt
(Masse) angelegt. Eine Messung des
integrierten Wertes des Stromes zwischen den
Anschlußpunkten wird dann für eine Zeitspanne gleich einer
Halbperiode des angelegten Signales mit einer Polarität
und einer Halbperiode mit umgekehrter Polarität
des Meßsignales durchgeführt. Die Integrier-Perioden
werden so festgelegt, daß sie zur Bestimmung der
Konduktanz in Phase mit dem zugeführten Signal und zur
Bestimmung der Suszeptanz um 90° phasenverschoben sind.
Außerdem können Gleichstrommessungen während der
gleichen Zeitspannen durchgeführt werden.
Claims (13)
1. Verfahren zur Prüfung einer elektrischen Leitung, insbesondere
einer Fernsprechleitung, mit dem Ziel der Bestimmung
ihrer elektrischen Eigenschaften in einer Umgebung,
in welcher eine Leistungsverteilung mit der
Frequenz f₁, wie z. B. 50 Hz oder 60 Hz vorherrscht,
wobei die Leitung zur Erzeugung eines Meßsignals mit
einem periodischen elektrischen Eingangssignal einer festgelegten
Frequenz f₂ beaufschlagt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz f₂ gleich ½f₁′
einer Subharmonischen von ½ f₁ oder einer ungeraden
Harmonischen von ½ f₁ ist und daß ein Ausgangssignal
gebildet wird, das dem Mittelwert des erzeugten Meßsignales
über eine Zeitspanne proportional ist, die gleich
der Dauer einer ganzzahligen Anzahl voller Perioden von
f₁ und gleich der Dauer einer ganzzahligen Anzahl halber
Perioden von f₂ ist, bei der
der Mittelwert nicht Null wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zeitspanne gleich der Dauer einer ganzzahligen Anzahl
voller Perioden von f₂ ist, und daß die Polarität
des erzeugten Signales in jeder zweiten halben
Periode von f₂ umgekehrt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zeitspanne in Nullphasenbeziehung zum Eingangssignal
steht.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
ein zusätzliches Ausgangssignal vorgesehen ist, das dem
Mittelwert des erzeugten Signales über die genannte
Zeitspanne proportional ist, die in 90°-Phasenbeziehung
zum Eingangssignal steht.
5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Leitung zur Erzeugung eines weiteren Signales
mit einem Gleichstromsignal beaufschlagt und ein Ausgangssignal
gebildet wird, das dem Mittelwert des weiteren
Signales über eine Zeitspanne proportional ist, die
gleich einem ganzzahligen Vielfachen der Periode von f₂
ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Eingangssignal sinusförmig ist
und eine Frequenz von 30 Hz oder 25 Hz hat.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zeitspanne gleich der Periode von f₂ ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß f₂ nicht größer als 250 Hz ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Integrator (92) zur Erzeugung eines
Ausgangssignals verwendet wird, das dem integrierten
Wert des Meßsignales über die Zeitspanne proportional ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Eingangssignal als eine Spannung
zwischen einem Referenzpotential-Punkt und einer Ader der
Leitung angelegt und das Ausgangssignal als Spannung gegen
den Referenzpotential-Punkt erzeugt wird.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Eingangsschaltung (11, 12) mit mehreren Eingangsklemmen
(13, 14, 180, 18) vorgesehen ist, die über selektiv
betätigbare Schalter (32, 34, 69, 79) an eine Ader
(a, b) der zu prüfenden Leitung, an den Ausgang einer
das Eingangssignal der Frequenz f₂ erzeugenden Speiseschaltung
(22) und an eine Gleichspannung, wie z. B. an
ein Bezugspotential, anschließbar sind
und daß an eine Ausgangsklemme (57) der Eingangsschaltung
(11, 12) eine mit der Speiseschaltung (22) und
einer Programmsteuereinheit (16) verbundene Meßschaltung
(17) angeschlossen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die Meßschaltung (17) einen getasteten Integrator (92)
enthält.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Speiseschaltung (22) an einer Eingangsklemme
(118) von einer Wechselspannung mit der
Frequenz f₁ beaufschlagt ist.
Priority Applications (1)
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