DE2852487A1

DE2852487A1 - Erweiterungsschaltung fuer uebertragungsleitungen

Info

Publication number: DE2852487A1
Application number: DE19782852487
Authority: DE
Inventors: Kenneth Edward Powell
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1977-12-23
Filing date: 1978-12-05
Publication date: 1979-06-28
Also published as: IT1160348B; FR2412887A1; GB2011220A; IT7830876A0; US4144584A; JPS5488039A; CA1104227A; FR2412887B1; GB2011220B

Description

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 1O5O4

te- se

I Erweiterungsschaltung für übertragungsleitungen

Die Erfindung betrifft eine Erweiterungsschaltung für übertragungsleitungen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei einer großen Anzahl von zentralen Datenverarbeitungsanlagen sind entfernte Datenstationen (Datenendstation, Terminal, Eingabestation) vorgesehen, die mit von Hand eingeführten Karten im System aktiviert oder deaktiviert werden. Beispiele für solche Systeme sind die Autorisierung und Aufzeichnung von Transaktionen in Verkaufseinrichtungen, z. B. automatischen Kassen und ähnlichen Daten- und/oder Personenzugangssystemen. Die zur Durchführung der Transaktion notwendigen Daten sind auf den verwendeten Karten entweder als kleine Erhöhungen aufgezeichnet oder eingestanzt, oder die Karten weisen magnetische Aufzeichnungsstreifen auf. Die Einführung einer Karte in eine Datenendstation mit einer Abfühleinrichtung löst ein vorher bestimmtes automatisches Programm aus, das die Identifikation und/oder die Berechtigung des Zugangs prüft, die notwendigen Einzelheiten über die Transaktion aufzeichnet und die verschiedenen anderen kritischen Schritte in dem Prozess durchführt.

Es sind zwar schon Systeme mit einer relativ großen Anzahl von Eingabestationen verfügbar, mit denen eine große Anzahl von Transaktionen in relativ kurzen Zeitabschnitten verarbeitet werden können, doch besteht noch ein Bedürfnis für Erweiterungsschaltungen, mit denen eine noch größere Anzahl von Terminals an die zentrale Datenverarbeitungsanlage angeschlossen werden kann und dadurch mehr entfernte Stationen mit dem System verbindbar werden.

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!Im Stand der Technik sind für derartige Erweiterungen beispielsweise Multiplexor-Anordnungen bekannt, doch erfordern jdiese einen relativ großen Aufwand.

^!In den US-Patentschriften 2 022 991, 2 728 074, 3 117 303, j3 160 793 und 3 428 750 werden Relaisschaltungen für relativ !einfache Alarmanlagen und ähnliche KommunikationsStationen !beschrieben. Untersysteme, die sich gegenseitig sperren und iin sequentieller Folge Nachrichten abgeben, werden darin !erwähnt. Aus diesen Schriften läßt sich das Bedürfnis nach jeiner Erweiterung der dort angesprochenen Funktionen entinehmen.

Die US-Patentschrift 3 314 051 beschreibt ein selektives JRufsystem mit einer Anzahl von entfernten Stationen, bei idem ein "Beiegt-Zeichen" an alle Stationen, nur nicht an die aktive Station übertragen wird. Bei dieser Anordnung findet also eine Art gegenseitige Sperre statt, doch erfolgt die Auslösung dieser Sperre nicht an dem entfernt gelegenen Terminal.

Die US-Patentschriften 3 691 527 und 3 820 071 beziehen sich auf die Überprüfung von Kreditkarten in Kommunikationssystemen mit entfernt gelegenen Stationen. In der erstgenannten Patentschrift sind Vorrichtungen beschrieben, die einer Operation die Priorität entsprechend der Einführung der Karte in die jeweilige Station zuweisen; bei dieser Einrichtung wird jedoch eine Verbindung mit einer Zentralstation durchgeführt, um die Priorität festzustellen, so daß die offenbarte Lehre nicht für eine Erweiterungsschaltung der hier genannten Art verwendbar ist.

Die US-Patentschriften 3 903 499, 3 914 743 und 3 937 889 beschreiben Schaltungsuntergruppen, die auch bei einer Erweiterungsschaltung von Interesse sind, doch unterscheiden sich diese sowohl in ihrer Struktur als auch in ihrer Betriebeweise. Keine dieser Veröffentlichungen beschreibt das

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gegenseitige Sperren der Stationen.

Die vorliegende Erfindung stellt sich dementsprechend die Aufgabe, eine elektronische Erweiterungsschaltung anzugeben, die ein aktives Terminal feststellt, dafür die elektronische Übertragungsverbindung herstellt und zumindest zeitweise alle anderen Terminals sperrt, die über die Erweiterungsschaltung an die zentrale Verarbeitungsstation angeschlossen sind.

Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch gekennzeichnete Erfindung gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die elektronische Erweiterungsschaltung ermöglicht es, an eine für eine einzige Datenstation vorgesehene übertragungsleitung mehrere entfernt gelegene Datenstationen anzuschließen und diese individuell mit dem Zentralsystem zu verbinden. Die Schaltung ist dabei so ausgebildet, daß nur die aktive Datenstation während einer Zeitspanne durchgeschaltet wird, die zum Austausch von Steuersignalen oder zur Eingabe von Daten normalerweise erforderlich ist. Es sind weiterhin Schaltungen vorgesehen, mit denen sehr kurze eintreffende Steuerimpulse in sehr lange Steuerimpulse umgesetzt werden, beispielsweise zur Betätigung von Geräten und/oder von Schaltungen, die von der Datenstation gesteuert werden. Die Datenstationen werden durch Tonsignale identifiziert, die über ein zusätzliches Drahtleitungspaar übermittelt werden. Für Leitungslängen größer als 2 km werden vorzugsweise Telefonleitungen verwendet; hierzu werden vereinfachte Modems beschrieben.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Erweiterungsssfealtung so ausgelegt, daß sie ein bestimmtes Terminal immer danasa aa slie Leifeyyßg anschließt _B i^enn alle anderen Terminals

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!Fehlersuche und ähnliches erleichtert.

Das Äbfühlen erfolgt vorzugsweise mit Optokopplern, die relativ empfindlich sind und trotzdem im Ruhezustand eine j hervorragende Isolation ergeben; aus diesem Grund werden sie ; j manchmal als Opto-Isolatoren bezeichnet. Der Opto-Koppler '· I löst zum Aufbau einer elektronischen Verbindung einen monojstabilen Flip-Flop mit einer mittleren Periodendauer ι I ι

j aus und schaltet dadurch ein UND-Glied zur Übertragungsleitung j durch. Die Flip-Flop-Schaltungen sind alle so untereinander verbunden, daß bei der Betätigung einer dieser Schaltungen alle anderen für die Dauer des gewünschten Zeitintervalls gesperrt sind.

Ein ähnlicher Opto-Koppler mit einem monostabilen Flip-Flop relativ kurzer Periodendauer fühlt digitale Ausgangsimpulse der zentralen Verarbeitungsanlage ab und gibt sie weiter. Die relativ kurzen Impulse werden mit Hilfe eines monostabilen Flip-Flops mit relativ langer Periodendauer in relativ lange Impulse umgesetzt. Ein derartiger Flip-Flop langer Periodendauer mit den zugehörigen Steuerkreisen ist für jedes Terminal vorgesehen; die Flip-Flop-Kreise mittlerer Periodendauer aktivieren die Flip-Flops langer Periodendauer so, daß diese durch die Flip-Flops kurzer Periodendauer ausgelöst werden. Auf diese Weise können elektromechanische Geräte im Terminal während Zeiten im Sekundenbereich gesteuert werden«,

Wenn gewünscht;, können die Terminals mit einem Toagenerator identifiziert werden„ der in der Erweiterungsschaltung enthalten ist und Tonsignale über ein© weitere übertragungsleitung zu Brkennungsscbaltungen für di® Tonsignal® in der zentralen.Verarbeitungsstation weitergibt«, Der Tongenerator ist. mit den Flip-Flops mittlerer Periodendauer verbunden und wird beim Anstieg des Signals vom aktiven Terminal ausgelöst.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

,Fig. 1 ein logisches Diagramm einer Erweiterungsschaltung nach der Erfindung,

Fig. 2 ein logisches Diagramm der elektronischen ; integrierten Schaltungen für die

Erweiterungsschaltung nach der Erfindung,

:Fig. 3 mit ihren Teilen A, B, C und D ein logisches i Diagramm eines typischen Datensammelsystems

mit einer Erweiterungsschaltung nach der I Erfindung,

Fig. 4 eine graphische Darstellung von Wellenformen,

die bei Betrieb der in Fig. 3 dargestellten Schaltung auftreten.

Die Datenverarbeitungsgeräte, für welche die hier beschriebene Erweiterungsschaltung vorgesehen ist, sind normalerweise mit einem digitalen Dateneingang und einem digitalen Datenausgang versehen, die intern in verschiedenen üblichen Betriebsweisen miteinander kommunizieren. Diese Vorgänge werden an dieser Stelle nicht näher beschrieben, sie werden jedoch im Laufe der folgenden Beschreibung deutlich werden. Zusätzlich zu den beiden digitalen Datenanschlüsseji werden üblicherweise zwei Gleichstromanschlüsse vorgesehen, so daß ein vieradriges Kabel zum Anschluß voa mehreren Terminals an den Prozessor Verwendung findet_s Für das System nach der Erfindung erfüllen zwei Teleforaleitungspaare die Anforderungen in mehr als ausreichender Weise_o

Fig. 1. zeigt ein Beispiel für die Schaltung? mit des· eia zusätzliches entfernfe gelegenes Terminal axt einen

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rechner angeschlossen werden kann, ohne daß sich die Terminals gegenseitig beeinflussen und ohne daß eine Änderung des Prozessors oder der im Prozessor ablaufenden Initiierungs- ! jroutinen notwendig ist. j

Eine (nicht dargestellte) Datenverarbeitungsanlage (Prozessor) !weist einen oder mehrere Anschlußschaltungen 10 auf. Jeder !Anschluß besitzt eine Ausgangsleitung DO 12, eine Eingangs- j leitung DI 14, eine Gleichstromleitung 16 und eine Erdleitung 18, die als Rückleitung für jede der anderen Leitungen dient. Ein Terminal 20 ist normalerweise mit dem anderen Ende der Leitungen verbunden; zwischen den beiden Einheiten laufen vorher festgelegte Signalfolgen ab. Normalerweise werden vier Leiter in der Art von Telefonkabeln verwendet. Der deutlichen Darstellung halber sind nur zwei Leitungen voll eingezeichnet; die Rückkehrleitung 18 wird durch das Massesymbol dargestellt, die Gleichstromleitung 'durch das Symbol + . Eine genau festgelegte Folge von _:Ereignissen im Terminal 20 bewirkt die Übertragung von Signallen über die-Signalleitungen 12 und 14 zum Prozessor 10, so daß zwischen diesen beiden Einheiten eine Wechselwirkung stattfinden kann.

Häufig besitzt der Prozessor 10 nicht genug Anschlüsse, um eine große Anzahl von Terminals zu bedienen. Der hier beschriebene Schaltkreis erlaubt den Anschluß von zusätzlichen Terminals, sofern es der Umfang des dann zu erwartenden Datenverkehrs auf den Leitungen erlaubt.

Die Signalleitungen 12 und 14 werden dazu mit den Kontakten 22, 24 eines zweipoligen Zweiwege-Relaisstapels verbunden, der in der Nähe des Terminals 20 angeordnet ist; die entsprechenden Signalleitungen 12' und 14* sind mit den anderen Kontakten verbunden. Xn .der Zeichnung ist die Kontaktstellung ©afegegea der Konvention siageaeicimefej, mach der die Darstel-Imag bei aicht-akfei^riostss Sptsle 28 d@s Relais Q2?f£©3L®es seilte

Die entsprechenden Leitungen 22' und 24' eines weiteren Terminals 30 sind mit den nicht-verbundenen Kontakten des Relais in der gezeichneten Weise verbunden. Das Hauptterminal 20 ist nun mit dem Anschluß 10 des Prozessors verbunden;; jdie Erweiterungsschaltung ist dabei so aufgebaut, daß das !zusätzliche Terminal 30 den Betrieb des Terminals 20 nicht unterbrechen kann.

Die Spule 28 wird beaufschlagt, indem ein NOR-Glied 32 ihren unteren Anschluß mit Masse verbindet. Die monostabilen Flip-Flops 34 und 36 stellen sicher, daß das zuerst beaufschlagte Terminal ausreichend Zeit hat, um die gewünschte Aktion durchzuführen, bevor das andere Terminal aktiviert wird. Kreuzverbindungen zwischen den Flip-Flops 34 und 36 über die NOR-Glieder 32 und ein weiteres NOR-Glied 38 stellen sicher, daß zu jedem Zeitpunkt nur ein Terminal mit der CPU verbunden ist.

Die Opto-Koppler. 42, 44, 46 und 48 stellen fest, ob auf den DO-Leitungen 12' und 22' und den DI-Leitungen 14' und 24' Signale anstehen. Entsprechende Trigger-Verstärker 52, 54, 56 und 58 mit Pegelumkehrung übersetzen die abgefühlten Signalpegel für die Flip-Flops 34, 36. Diese sind der Deutlichkeit halber mit externen logischen Kreisen dargestellt; in Wirklichkeit handelt es sich um interne Verbindungen.

Typischerweise kann der Betrieb der Einrichtung mit der Aktivierung des Terminals 20 beginnen. Die DI-Leitung 14* wird auf Massepotential gelegt und Flip-Flop 34 aktiviert, sofern der andere Flip-Flop 36 nicht aktiv ist. Die Treiberschaltung mit NOR-Glied 32 aktiviert dann Relais 28-26, um die in der Zeichnung dargestellten Verbindungen herzustellen (die Darstellung ist entgegengesetzt zu der für Relaisschaltungen vereinbarten Zeichnungsnorm). Die DO-Leitung 14' nimmt später als die DI-Leitung 12' Massepotential an, wenn die Daten auf der DO-Leitung als gültig erkannt wurden, aber

bevor Flip-Plop 34 zurückschaltet, und erlaubt so dem Rechner, den Übertragungsvorgang zu beenden; die Betätigung des Terminals 30 führt zu ähnlichen Vorgängen mit der Ausnahme, daß das Relais nicht aktiviert wird, da es in Ruhelage auf den normalerweise geschlossenen Kontakt des Relaisstapels 26 liegt.

Fig. 2 ist ein logisches Diagramm der grundsätzlichen Erweiterungsschaltung, in der nur elektronische Festkörperjelemente verwendet sind und mit der vier oder mehr entfernte Terminals an eine übertragungsleitung für ein Terminal angeschlossen werden. Vier Terminals 21-24, beispielsweise kartenbetätigte Stationen, warden über die Erweiterungsschaltung an eine einzige übertragungsleitung mit mehreren Leiterzügen angeschlossen, an die normalerweise nur Terminal 21 anschließbar ist; dabei wird zu jedem Zeitpunkt immer nur ein Terminal durchverbunden. Die Terminals 21-24 sind normalerweise durch Opto-Koppler 61-64 abgeklemmt«, Die Ausgangskreise der Opto-Koppler werden individuell mit jedem der vier UND-Glieder 65-68 verbunden, deren Ausgangsleitungen direkt einem ODER-Glied 70 zugeführt werden. Der Ausgang dieses ODER-Gliedes 70 ist mit einer Ausgangsklemme 69 verbunden, die schließlich zur Eingangsklemme "Digitaler Eingang" (DI) der (nicht gezeigten) Datenverarbeitungsanlage führt. Durch den Anschluß der UND-Glieder an die positiven Ausgangsklemmen der monostabilea Flip-Flops (MFF) 71-74 werden die UND-Glieder jeweils 75 Millisekunden lang aktiviert. Die genannten Flip-Flops und die zugehörigen UND-Glieder 75-78 sind so raitein ander verbunden„ daß sich eine gegenseitige Sperre ergibt und nur jeweils einer der Flip-Flops 71-74 zu jedem Zeitpunkt aktiv istο Die Ausgangskreise der Opto-Koppler 61-64 sind jeweils snit d®n UND-Gliedern 75-78 verbunden. Jedes dieser UND-Glieder hat drei weitere Eingänge,, die mit den negativen (invertierten) ausgangsklemmen der Flip-Flops verbunden sind, die nicht von äessi jeweiligen UND-Glied beaufschlagt werde»= Auf diese Weis© aktiviert beispielsweise Opto-Koppler 62 UND-Glied 76?

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der zugehörige Flip-Flop 72 wird aber nur aktiviert, wenn sich die Flip-Flops 71, 73 und 74 im stabilen, d. h. zurückgesetzten Zustand befinden und damit UND-Glied 76 aktivieren.

Die Q-Ausgangsklemmen( das nicht-invertierte Ausgangssignal) I der Flip-Flops 71-74 werden jeweils den Eingangsklemmen von

'vier UND-Gliedern 85-88 zugeführt, die ihrerseits jeweils

' I

Imit einem monostabilen Flip-Flop 81-84 verbunden sind.

;Die letztgenannten Flip-Flops sind spannungsvariabel und

I bleiben bei den meisten Anwendungen zwischen 1 und 15 Sekunden im unstabilen Zustand. Die Q-Ausgangsklemmen der Flip-Flops 81-84 sind mit den jeweiligen Terminals 21-24 über als Stromquellen wirkende Schaltungen verbunden, die hier einfach als Transistoren 91-94 dargestellt sind. Das , digitale Ausgangssignal (DO) der zentralen Rechenanlage wird einer Eingangsklemme 97 zugeführt und gelangt von dort zu ; einem weiteren Opto-Koppler 98. Der Ausgangskreis dieses Opto-j Kopplers ist mit der Klemme zum Setzen eines monostabilen , Flip-Flops 98 mit einer Periodendauer von 2 Millisekunden ver-, bunden. Der Ausgangsimpuls des Flip-Flops 99 wird UND-Gliedern 85-88 zugeführt, mit denen die zugehörigen Flip-Flops 81-84 getriggert werden. Diese Flip-Flops sind ebenfalls spannungsvariabel ; abhängig von der jeweiligen Anwendung bleiben sie 1 bis 15 Sekunden im unstabilen Zustand. Der Eingangsimpuls an der Klemme 97 braucht deshalb nur eine Länge aufzuweisen, die ausreicht, um Flip-Flop 99 zu triggern, mit dem die UND-Glieder 85-88 aktiviert werden; dadurch werden die zugehörigen Flip-Flops 81-84 für eine sehr viel längere Zeit aktiviert und gewährleisten daher die richtige Arbeitsweise der Terminals 21-24» Die folgende Beschreibung wird noch zeigen, daß durch Verwendung von handelsüblichen komplizierteren Halbleiterschaltungen dieser grundlegende Schaltkreis Inoch wirtschaftlicher hergestellt werden kann.

In Fig. 3 ist eine zentrale ¥erarb@ituagsanlage 100 nur in solchen Einzelhexten dargestellt,, wie ©s zvlx Erläuterung der JErwsiiaspiafssahaXtan.g er£o£<äesMcfe

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besitzt eine Stromversorgung zur Lieferung von Gleichspannung (48 V) bezüglich eines festen Bezugspotentials, das in der Zeichnung als Masse dargestellt ist. Diese Spannung kann den entfernten Datenterminals 100-104 zur Stromversorgung zugeführt werden. Es kann aber auch nach Wunsch eine lokale Stromversorgung verwendet werden. Die entfernten Datenterminals werden üblicherweise im Hinblick auf ihre Verwendung mit einer bestimmten Zentralverarbeitungsanlage konstruiert. Hier sollen nur solche Eigenschaften besprochen werden, die zum Verständnis der Erfindung notwendig sind. Die zentrale Verarbeitungsanlage 100 besitzt eine Anzahl von Daten-Eingangs/Ausgangsanschlüssen, von denen nur vier dargestellt sind. Jeder Anschluß umfaßt mindestens eine Leitung "Digitaler Eingang" (DI) und eine Leitung "Digitaler Ausgang" (DO). Zur Überwindung kurzer Entfernungen werden daher zwei Leitungspaare von der zentralen Verarbeitungsanlage 100 zu jedem entfernt gelegenen Datenterminal 101 und zu ähnlichen Terminals gelegt, um digitale DI/DO-Signale auszutauschen und das Terminal mit Gleichspannung zu versorgen. Als Alternative kann auch eine lokale Stromversorgung 116 am Ort des Terminals verwendet werden, wie es in Fig. 3(a) dargestellt ist. Es stehen heute Regelkreise zur Verfügung, mit denen die Ausgangsspannung der lokalen Stromversorgung ohne Schwierigkeiten innerhalb des gewünschten Toleranzbereichs bezüglich der Ausgangsspannung dei zentralen Verarbeitungsanlage gehalten werden kann. Die lokaler logischen Spannungspegel können somit ausreichend genau auf die Spannungspegel der zentralen Verarbeitungseinheit ausgerichtet werden, so daß keine Fehlerbedingungen auftreten. Datenterminals 101-104 (kartenbetätigt oder vom ähnlichen Typ), die kompatibel mit der zugehörigen zentralen Verarbeitungsanlage sind, können ohne weiteres mit der Erweiterungsschaltung nach der Erfindung angeschlossen werden; in der Figur sind zwar System-Eingangsschaltkreise 121-124 als externe Schaltkreise in den Terminals 101-104 dargestellt, diese können jedoch auch ohne weiteres als interne Schalt-

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preise aufgebaut sein. Der System-Eingangsschaltkreis 122 umfaßt beispielsweise ein Relais 126 mit einem einfachen Kontaktstapel zur Betätigung eines Eingabegeräts, das hier beispielsweise als einfache Spule 128 dargestellt ist.

Obwohl nicht absolut notwendig, werden häufig System-Status- S indikatoren 131-134 vorgesehen, mit denen dem Bediener des

Terminals zu jeder Zeit der Systemzustand angezeigt werden { kann. Die Schaltungen der System-Statusanzeige 132 sind j schematisch dargestellt. Die logischen Pegel im System betragei[ + 48 V für "inaktiv" und 0 V oder Masse für "gültig". Unter statischen Bedingungen ist die DO-Leitung (Systemantwort) "inaktiv" oder auf 48 V. Diese positive Spannung öffnet einen Transistor 142 über einen Widerstand 144, der so gewählt ist, daß er den'Basisstrom auf einen sicheren Wert begrenzt (ungefähr 500 Mikroampere). um die DO-Leitung nicht aufzuladen und dadurch ein falsches Signal zu erzeugen, führt das Leiten des Transistors 142 zum Schließen des Transistors 146. Ein weiterer Transistor 148 wird dann leitend, da seine Basis parallel zur Basis des Transistors 142 liegt. Bei gesperrtem Transistor 146 und leitendem Transistor 148 fließt ein Strom durch eine Diode R (rote Kathode) einer lichtemittierenden Diode (LED) 150 und wird in seinem Wert durch einen Widerstand 154 begrenzt. Unter diesen Bedingungen leuchtet der Indikator rot auf und zeigt damt einen "normalen" Systemstatus an. Wenn eine Karte in die entfernt gelegene Datenstation 102 eingeführt wird und die Gültigkeitsprüfung durch die zentrale Verarbeitungsanlage 100 erfolgreich ist, wird die Anzeige durch einen Pegel von 0 V oder Masse auf der DO-Leitung (gültig) dargestellt. Dadurch werden die Transistoren 142 und 148 in Sperrichtung gepolt. Transistor 146 ist über Widerstand 154 leitend. Bei leitendem Transistor und gesperrtem Transistor 148 wird die zweite Diode (grüne Kathode) des LED 150 in Vorwärtsrichtung gepolt. Der Strom wird durch Widerstand 156 begrenzt. Unter diesen Bedingungen

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leuchtet der Indikator grün auf und zeigt somit eine gültige Anfrage und mit einer entsprechenden Antwort an. Ein Fehler im System führt dazu, daß die 48-Volt-Leitung ihr Potential verliert und beide Dioden rot und grün des Indikators ausgehen; dadurch wird dem Operator angezeigt, daß er eine Aktion ergreifen muß.

Von den Datenterminals 111-114 wird jeweils eines zu einem !Zeitpunkt über eine Erwexterungsschaltung 160 an eine Draht-Ileitung angeschlossen, die vier Leiterzüge 162-168 umfaßt !und zu einer Leitungsempfangseinheit 170 führt, die mit der !zentralen Verarbeitungsanlage 100 verbunden ist. In Fig. 3(b) umfaßt die Erweiterungsschaltung 160 eine Opto-Kopplereinheit 171-174 für jedes anzuschließende Terminal. Der Ausgang jedes !Opto-Kopplers ist jeweils mit einer Dateneingangsklemme (Setzklemme) eines Flip-Flops 181-184 verbunden, sowie mit jeiner Eingangsleitung eines NAND-Gliedes 191-194, dessen ι andere Eingangsleitung mit der Q-Ausgangsklemme der Flip-Flops 181-184 verbunden ist. Die Ausgangsleitungen der NAND-Glieder 191-194 werden gemeinsam einer Ausgangsklemme 196 zugeführt; daran ist Leiter 162a angeschlossen, mit dem das Ausgangs- : signal an den später genauer zu beschreibenden Leiter 162 !weitergegeben wird. Die Flip-Flops 181-184 sind vorzugsweise von einem Typ ähnlich dem kommerziell verfügbaren monoiStabilen Multivibratoren 74123 von Texas Instruments, wobei die C-Klemme über einen internen Inverterschaltkreis mit der D-Signalleitung verbunden ist. Die Äusgangsleitungen von vier NOR-Gliedern 201-204 sind jeweils den Rücksetzklemmen der Flip-Flops 181-184 zugeführt. Die invertierten Ausgangsklemmen P (= Q) der Flip-Flops 181-184 sind ringförmig in der dargejstellten Weise mit anderen Rücksetzklemmen (Löschklemmen) der Flip-Flops 184, 183, 182 und 181 verbunden, wodurch jeweils nur eines der Flip-Flops zu einem bestimmten Zeitpunkt aktiv ist. Die Q-Ausgangsklemmen der Flip-Flops 181-184 sind mit den Eingangsleitungen der NOR-Glieder 201-204 verbunden,

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um die Flip-Flops 181-184 auszuschalten, bis eine ιOpto-Kopplereinrichtung aktiviert wurde.

Eine Leitung 164a verläuft von der Leitung 164 der übertragungsleitung zu den Eingangsklemmen 206 und zu einem weiteren Opto-Koppler 208. Der letztgenannte ist mit der Auslöseklemme ieines weiteren monostabilen Flip-Flops 210 verbunden, an dessen Ausgangsklemme ein Impuls erscheint, der ein digitales lAusgangssignal der zentralen Verarbeitungsanlage 100 anzeigt; dieser Impuls wird zur Betätigung eines der NAND-Glieder 1211-214 verwendet. Das aktive NAND-Glied wird durch den mono- :stabilen Flip-Flop 181-184 bestimmt, der aufgrund der Trigge-Irung durch seinen zugehörigen Opto-Koppler 171-174 aktiv ist* |Auf diese Weise wird ein Signal von der zentralen Verarbeiitungsanlage 100 an die Ausgangsleitung des aktivierten NAND-Gliedes 211-214 gegeben. Die genannten NAND-Glieder sind jeweils mit zugehörigen monostabilen Flip-Flops 221-224 vom spannungsvariablen Typ (WMFF) verbunden. Diese monostabilen Flip-Flops dienen dazu, die Eingangsimpulse für die Treiberkreise 231-234 zu verlängern; die Treiberkreise geben Signale an die Ausgangsklemmen 241-244, an die die entfernten Datenterminals 101-104 angeschlossen sind. Die Erweiterungsschaltung 160 koppelt also nur eines einer Vielzahl von entfernten Terminals 101-104 an eine zentrale Verarbeitungsanlage 100, ohne daß zwischen den Terminals eine Wechselwirkung entsteht.

In vielen Fällen ist es nicht notwendig, dasjenige der entfernt gelegenen Terminals 101-104 zu identifizieren, das tatsächlich mit der zentralen Verarbeitungsanlage 100 gekoppelt ist; für die anderen Fälle ist eine Identifikationseinheit 250 vorgesehen.

Der Kern der Identifikationseinheit 250 ist ein kommerziell verfügbarer integrierter Schaltkreis 252, der häufig zur Frequenzcodierung von Tastatursignalen (FSK) verwendet wird.

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;Er umfaßt einen spannungsgesteuerten Oszillator 254, dessen Arbeitsbereich durch eine externe Kapazität 256 wählbar ist. !Verstärkerkreise 258 geben den Ausgangspegel an und trennen iden Oszillator 254 von den externen Kreisen. Der spannungsgesteuerte Oszillator liefert eine Reihe von Tönen, wenn ein binärer Stromschalter 260 einen der den Ton bestimmenden iWiderstände 261-264 in den Steuerkreis des Oszillators einjschaltet. Die Ausgänge zweier ODER-Glieder 266 und 268 sind :mit den Eingängen des Stromschalters 260 verbunden. Die ;Eingangsleitungen der ODER-Glieder 266 und 268 sind mit den !positiven Ausgangsklemmen (Q) der Flip-Flops 181-184 in einer jWeise verbunden, die der binär codierten Dezimaldarstellung !entspricht. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, wird ein Ton, F1, der Terminal 101 entspricht, ausgelassen, um einen Echoeffekt zu unterdrücken. Die Schaltung ist so ausgelegt, daß jdie zentrale Verarbeitungsanlage 100 mit Terminal 101 im jLeerlauf verbunden ist.

In Fig. 3(d) wird der Ausgang der Identifikationseinheit 250 in der Leitungsempfangseinheit 170 auf Leitung 166b empfangen und einem Bandpaßfilter 270 zugeleitet. Vorzugsweise wird eine Kapazität 272 oder ein Transformator, wie beispielsweise der alternative Eingangstransformator 273 in die Eingangsleitung eingeschaltet, da nur die Wechselstromkomponente interessiert. Frequenzdecodierer 274, 275 und 276 sind auf die Frequenzen F2, F3 bzw. F4 eingestellt und geben ein Signal ab, das über ODER-Glieder 278 und 279 in Binärform einem Demultiplexer 280 zugeführt wird, der von einer auf vier Leitungen umsetzt. Nach der dargestellten Ausführungsform wird der Demultiplexer 280 nur bei den Terminals 102, 103 und 104 eingeschaltet, da das Terminal 101 immer erkannt wird. Ein zusätzlicher Decodierer für Frequenz F1 kann verwendet werden, wenn keines der entfernt gelegenen Terminals im Normalfall angeschlossen ist. Verstärkerkreise 281, 282, und 284 verstärken den Pegel beim Multiplexor 280 auf ein

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Niveau, das den DI-Anschlussen der zentralen Verarbeitungsanlage 100 angepaßt ist. Der Ausgang der Erweiterungseinheit 160 bei der Klemme 196 wird der Leitungsempfangseinheit 170 über Leiter 162b zugeführt und gelangt zu einem Opto-Koppler 286 und ein ODER-Glied 288 zum Demultiplexer 280. Auf diese Weise werden alle Daten über einen Leiter zum Demultiplexer 280 gegeben, von wo sie je nach Wunsch zur zentralen Verarbeitungsanlage 100 verteilt werden. Ein weiterer Multiplexor 290 in integrierter Bauweise wird durch das binäre Ausgangssignal der ODER-Glieder 278 und 279 geschaltet und verbindet einen der vier Verstärker 291, 292, 293 und 294 zu einem einzelnen Treiberschaltkreis 296 für die DO-Leitung. Der Ausgang des Treiberschaltkreises ist mit Leiter 164b verbunden und gibt das digitale Ausgangssignal von der zentralen Verarbeitungsanlage 100 zu den Eingangsklemmen 206 der Erweiterungseinheit 160.

Die Erweiterungsschaltung nach der Erfindung ist nicht auf kurze Drahtleitungen beschränkt. Der Ersatz der einfachen Drahtleitungen durch Modems und Telefonleitungen ist ohneweiteres durchführbar; die Erfindung schlägt jedoch noch ein einfaches und effektives Modem vor, mit dem der Bereich des Systems erweitert werden kann. In Fig. 3(c) kann Leiter 162a aus der Expandereinheit 160 alternativ den Eingangsklemmen eines Modems 300 zugeführt werden, das einen Eingangs-Opto-Koppler 302 aufweist. Der Ausgangskreis des Opto-Kopplers 302 wird einem integrierten Schaltkreis 310 zur Freguenzcodierung zugeführt, der im wesentlichen der FSK-Einheit 252 ähnlich ist. Die Widerstände 311 und 312 sind mit einem Stromschalter 314 der Einheit 310 verbunden und dienen zur Spannungsänderung am spannungsgesteuerten Oszillator 316. Eine Kapazität 317 dient zur Einstellung des Oszillatorbereichs. Das Auεgangssignal der Datenterminals 101-104 wird nach Umsetzung durch den Oszillator 316 in einem Verstärker 318 verstärkt und der Primärwindung 319 eines Gabelübertragers 320 zugeführt. Dieser Trans-

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formator ist ein üblicher Gabelübertrager, wie er in Telefonie-· !schaltungen verwendet wird. Eine Sekundärwindung 322 ist mit [einem verdrillten Drahtpaar oder einer ähnlichen übertragungsleitung verbunden, die zwei Leitungsadern 324, 325 aufweist. IAm anderen Ende dieser übertragungsleitung sind die Leiter mit

•einer Primärwicklung 322' eines ähnlichen Gabelübertragers verbunden. Die DO-Datensignale vom Multiplexor 290 werden !den Eingangsklemmen eines weiteren FSK-Schaltkreises 310¹ ^!in integrierter Bauweise zugeführt, der mit dem ersten identisch ist. Der integrierte Schaltkreis 310' ist mit der 'Primärwindung 319' des Gabelübertragers 32O¹ verbunden, der Idas DÖ-Signal an den ersten Gabelübertrager 320 überträgt, iwo es der Sekundärwindung 326 zugeführt wird. Die letztgenannte Wicklung ist mit einem Bandpaßfilter 328 verbunden, ι

jmit dem das gefilterte Signal einem

IFSK-Demodulator 330 in integrierter Bauweise zugeführt wird.

!Die letztgenannte Schaltung enthält einen phasenempfindlichen !Oszillator 332, der mit Hilfe eines einstellbaren Widerstandes ,333 abgeglichen wird. Das Ausgangssignal des phasenempfindlichen Oszillators 332 wird einem Detektorkreis 334 zugeführt, jdas gleichgerichtete Ausgangssignal wird über einen Verstärker ,336 auf einen DO-Treiberschaltkreis 338 gegeben und gelangt |zu den Eingangsklemmen 206 der Erweiterungseinheit 160. Auf [ähnliche Weise ist ein Bandpaßfilter 328' mit der Sekundärwindung 326' des Gabelübertragers 32O¹ in der Leitungsjempfangseinheit 170 verbunden. Das Bandpaßfilter 328* ist mit 'einem FSK-Demodulator 330" in integrierter Bauweise gekoppelt, ,der mit dem ersten identisch ist; das Ausgangssignal DI wird in der dargestellten Weise dem ODER-Glied 288 zugeführt. iDas Ausgangssignal der Identifikationseinheit 250 wird über Leiter 166a einem Transformator 273' zugeführt, dessen Ausigangswindung mit den Leitern 344 und 345 einer verdrillten 'Leitung in einer übertragungsleitung verbunden ist, die zum 'Transformator 273 in der Leitungsempfangseinheit 170 führt.

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IIdealisierte Wellenformen, die mit der in Fig. 3 dargestellten !Schaltung erzielt werden, sind in Fig. 4 dargestellt; diese !Kurven erleichtern auch das Verständnis der Erfindung. Eine : Kurve 300 stellt das Signal dar, das von einem der Terminals '101-104 nach seiner Aktivierung ausgesandt wird. Dieses Signal ' ^triggert den entsprechenden Flip-Flop in der Gruppe 181-184 jzur Übernahme der Daten, wie es durch Kurve 310 dargestellt ; |wird; die Zeit 316 von t₂ bis t₅ steht für die Systemantworten •zur Verfügung. Die Daten für das System sind durch Kurve 320 dargestellt. Die Systemantwortzeit ist durch die Kurve 330 dargestellt; hier ist der enge Zeitimpuls 336 zu beachten. Diese kurze Zeit wird ermöglicht, indem lokal bei dem oder den ; Terminals des Systems ein durch Kurve 340 dargestelltes Antwortsignal erzeugt wird und nicht in der zentralen Verarbei- ; tungsanlage 100. Die abfallende Kante 346 bezeichnet die Zeit, während der das System belegt wäre, wenn keine lokal erzeugten Antwortsignale erzeugt würden. Die folgende Kurve 350 stellt die Zeit dar, in der das System zur Annahme einer neuen Karteneingabe freigegeben ist; die letzte Kurve 360 stellt die Eingabe einer Karte in einem anderen Terminal dar oder die Eingabe einer weiteren Karte im selben Terminal, wenn diese Karte die nächstfolgende ist.

toie Erfindung ist ohne weiteres auch auf Fälle anwendbar, in denen mehr als vier Terminals und mehr als vier Identifikationstonhöhen verwendet werden.

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Claims

P A .T & M T- A M SPRUCH E ;

Erweiterungsschaltung zum Anschluß zwischen mehreren
Datenendgeräten (Terminals) und einer übertragungsleitung zu einer Steuer- oder Rechnereinheit, dadurch
gekennzeichnet,

daß die Ausgangsleitung (14) jedes Terminals einer
Zeitschaltung (z. B. monostabile Flip-Flops 34, 36; ^: 71 - 74) zugeführt wird, deren Ausgangssignal die Verbindung des Terminals mit der übertragungsleitung
während einer vorbestimmten ersten Zeitspanne (T1)
ermöglicht und

daß alle Zeitschaltungen so untereinander verbunden
sind, daß immer nur eine Zeitschaltung aktiv ist. ;

2. Erweiterungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch ge- , kennzeichnet, : daß die Ausgangssignale der ersten Zeitschaltung zur ! Aktivierung von zweiten Zeitschaltungen (81-84;

Fig. 2) während einer zweiten Zeitspanne (T2) dienen, ' daß die Ausgänge der zweiten Zeitschaltungen jeweils
mit der Eingangsleitung des zugeordneten Terminals ver-i

bunden sind und ■

daß die zweiten Zeitschaltungen durch Signale gesetzt \ werden, die auf der übertragungsleitung vom Rechner
empfangen werden. j

3. Erweiterungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ι gekennzeichnet, j daß die auf der übertragungsleitung vom Rechner j empfangenen Signale eine dritte Zeitschaltung (99) j mit einer dritten Zeitspanne (T3) setzen, deren Aus-

gangssignal allen Eingängen der zweiten Zeitschaltungen ^s zugeführt wird.

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ORIGINAL INSPECTED

4. Erweiterungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die dritte Zeitspanne (T3) kleiner als die erste Zeitspanne (T1} ist und diese wiederum kleiner als die zweite Zeitspanne (Ϊ2).

5. Erweiterungsschaltung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet,

daß die ersten Zeitschaltungen über Opto-Koppler (61 ; 64) an die Ausgangsleitungen der Terminals angeschlossen j sind.

|6. Erweiterungsschaltung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet,

daß die dritte Zeitschaltung über einen Opto-Koppler (98) an die übertragungsleitung vom Rechner angeschlossen ist.

7. Erweiterungsschaltung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Ausgänge der zweiten Zeitschaltungen über als Stromquellen wirkende Elemente (91 - 94) mit den Eingangsleitungen der zugeordneten Terminals verbunden sind.

Erweiterungsschaltung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, [

daß die Ausgangsleitungen der Terminals über UND-Glieder (65 - 68) und einem mit deren Ausgängen gekoppelten ODER-Glied (70) an der übertragungsleitung (69) zum Rechner angeschlossen sind, wobei die zweiten Eingänge der UND-Glieder mit dem Ausgang der zugehörigen ersten Zeitschaltung verbunden sind. '

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9. Erweiterungsschaltung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, ; daß die Eingänge zum Setzen der ersten Zextschaltungen das Ausgangssignal des zugeordneten Terminals über UND-Glieder (75 - 78) empfangen, deren weitere Eingänge die invertierten Ausgänge der anderen ersten Zeitschaltungen sind.

10. Erweiterungsschaltung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet,

daß die Eingänge zum Setzen der zweiten Zeitschaltungen '.

mit dem Ausgang von UND-Gliedern (85 - 88) verbunden i

sind, deren erste Eingänge jeweils mit dem Ausgang j

der zugeordneten ersten Zeitschaltung verbunden sind j

und deren zweite Eingänge alle mit dem Ausgang der ; dritten Zeitschaltung verbunden sind.

■ · I

11. Erweiterungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 - 7, |

dadurch gekennzeichnet, !

j daß die ersten Zeitschaltungen (181 - 184; Fig. 3) aus | monostabilen Flip-Flop-Schaltungen mit jeweils einem Setzeingang (D), einem Rücksetzeingang (C), einem Löscheingang, einem Ausgang (Q) und einem invertierten Ausgang (P) bestehen,

daß der invertierte Ausgang jeder Zeitschaltung jeweils mit dem Lüscheingang der vorhergehenden Zeitschaltung zur Bildung eines geschlossenen Rings verbunden ist, ; daß NAND-Glieder (191 - 194) vorgesehen sind, deren ; erster Eingang mit dem Ausgang des zugeordneten Opto-Kopplers und deren zweiter Eingang mit dem Ausgang der zugehörigen ersten Zeitschaltung verbunden ist, daß weitere NAND-Glieder (211 - 214) mit zwei Eingängen vorgesehen sind, deren Ausgänge jeweils der zugeordneter ! zweiten Zeitschaltung zugeführt werden, deren erster Eingang mit dem Ausgang der zugeordneten ersten Zeit-

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schaltung verbunden ist und deren zweiter Eingang mit dem Ausgang der dritten Zeitschaltung, und daß den Rücksetzeingängen der ersten Zeitschaltungen NOR-Glieder (201 - 204) vorgeschaltet sind, deren beide Eingänge jeweils in zyklischer Vertauschung mit den Ausgängen von zwei weiteren ersten Zeitschaltungen verbunden sind (für Zeitschaltung 181 die Ausgänge der Schaltungen 183, 184; für Zeitschaltung 182 die Ausgänge der Schaltungen 181, 184; für Zeitschaltung 183 die Ausgänge der Schaltungen 181, 182 und für Zeitschaltung 184 die Ausgänge der Schaltungen 182, 183).

12. Erweiterungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet,

daß das jeweils mit der übertragungsleitung verbundene Terminal durch übertragung eines frequenzcodierten Signals an den Rechner identifiziert wird.

13. Erweiterungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 -12, dadurch gekennzeichnet,

daß die Eingänge des Frequenzcodierers (250; Fig. 3B) mit den Ausgängen der ersten Zeitschaltungen verbunden sind.

14. Erweiterungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet,

daß die übertragungsleitung über ein Modem (300) angeschlossen ist, dessen Modulations- (31ο) und Demodulations- (330) Einrichtungen mit den Primär- bzw. Sekundärwindungen eines Gabelübertragers (320) verbunden sind.

15. Erweiterungsechaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet ,

daß die Demodulations-Einrichtung (330) einen phasenempfindlichen Oszillator (332) enthält.

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■16. Erweiterungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 - 15,

: dadurch gekennzeichnet,

daß ein ausgewähltes Terminal immer mit der übertra- j gungsleitung verbunden ist, solange keine anderen j Anforderungen vorliegen. >

■ 1

,17. Erweiterungsschaltung nach einem der Ansprüche 1-16, j I dadurch gekennzeichnet,

; daß die Terminals kartenbetätigt sind.

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