DE2936722A1 - METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING CHARACTERISTIC VALUES OF A TELEPHONE LINE - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING CHARACTERISTIC VALUES OF A TELEPHONE LINEInfo
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Description
Bei dem Betrieb eines Fernsprechsystems ist es oft notwendig, den Zustand einer Fernsprechleitung zu überprüfen, insbesondere den Zustand der Teilnehmerschleifen (subscriber loops), die Fernsprechanschlüsse mit einem Zentralamt verbinden. Bisher wurden diese Messungen so durchgeführt, daß verschiedene Zusammenstellungen von Erprobungsausrüstungen oder -Vorrichtungen mit der Leitung nacheinander verbunden wurden, um getrennt jeden der gesuchten Parameter zu bestimmen. Eine ausführliche Analyse umfaßt dabei die Messung von mindestens dreizehn getrennten Parametern, einschließlich etwaiger Streu-Wechselspannungen, -Gleichspannungen, Leckwiderstände und Leitungskapazitäten zwischen Spitzenanschluß und Masse, Ringanschluß und Masse sowie zwischen Spitzen- und Ringanschluß der Teilnehmerschleife sowie der Frequenz der Streu-Wechselspannungen. Es ist offensichtlich, daß die getrennte Bestimmung jedes dieser Parameter zum Ermitteln des Zustands der Teilnehmerschleife ein langwieriges und mühevolles Unternehmen ist.In operating a telephone system, it is often necessary to check the condition of a telephone line, particularly the state of the subscriber loops that connect telephone lines to a central office. So far, these measurements have been carried out using various sets of testing equipment or devices have been connected to the line in succession to separately determine each of the parameters sought. A detailed analysis involves measuring at least thirteen separate parameters, including any stray AC voltages, DC voltages, leakage resistances and line capacitances between the tip connection and ground, ring connection and ground as well as between tip and ring connection of the subscriber loop as well the frequency of the stray AC voltages. It is evident that the separate determination of each of these parameters determining the state of the subscriber loop is a lengthy and arduous undertaking.
In der US-PS 4 028 507 wird eine verbesserte Vorrichtung zur Messung der unterschiedlichen Parameter beschrieben, wobei Spitzen- und Ringanschluß mit verschiedenen*Potentialreihen in Bezug auf Masse beaufschlagt werden und dabei die sich ergebenden Ströme gemessen werden müssen. Aus diesen Meßergebnisse können die verschiedenen Parameter errechnet werden. Bei dieser beschriebenen Anordnung müssen unterschiedliche Reihen von Gleich- und Wechselspannungen angewendetUS Pat. No. 4,028,507 describes an improved device for measuring the various parameters, where the tip and ring connection are acted upon with different * potential series in relation to ground and thereby the resulting currents must be measured. The various parameters can be calculated from these measurement results will. In this described arrangement, different series of direct and alternating voltages must be used
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werden, um die jeweiligen Leckwiderstände und die (in erster Linie kapazitiven) Leitungsreaktanzen zu messen. Zusätzlich sind Filter nötig, um Streuwechselspannungssignale, die in der Leitung auftreten, während der Wechselspannungsmessungen fernzuhalten.to measure the respective leakage resistances and the (primarily capacitive) line reactances. Additionally Filters are necessary to remove stray AC voltage signals that occur in the line during AC voltage measurements keep away.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß durch Anlegen oder Verbinden von nur drei aufeinanderfolgenden Gleichspannungszuständen an die oder mit der Leitung über bekannte Spitzenanschluß- und Ringanschluß-Widerstände (statt Direkt-Anlegen der Spannungen an die Leitung) und Erfassen der sich ergebenden Übergangs-(oder Einschwing-)Ladungen und des Gleichgewichts-Stromes durch diese Widerstände, ausreichend Information, erhalten wird, um die dreizehn angeführten, unterschiedlichen Parameter der Teilnehmerschleife abzuleiten und daß dadurch die getrennte Beaufschlagung mit Wechselspannungssignalen für die Reaktanzuntersuchungen weggelassen werden kann . Bei einer typischen Ausführung dieser Messung wird ein Zeitaufwand von weniger als 3 s erforderlich, wobei der größte Anteil dieser Zeit gebraucht wird, um die Leitung in den Gleichgewichtszustand kommen zu lassen (damit die Übergangs- oder Einschwingladung gemessen werden kann), wenn der Spannungszustand der Leitung geändert wird. Auf diese Weise ist die Meßzeit direkt auf die Leckwiderstände und die Kapazitäten der Schleife bezogen. The invention is based on the knowledge that by applying or connecting only three successive DC voltage states to or with the line via known tip connection and ring connection resistors (instead of direct application the voltages on the line) and recording the resulting transient (or transient) charges and of the equilibrium current through these resistances, sufficient information is obtained for the thirteen listed, to derive different parameters of the subscriber loop and that thereby the separate application with AC voltage signals for the reactance studies can be omitted. In a typical implementation This measurement takes less than 3 seconds, most of which is required is to let the line come into the equilibrium state (so that the transient or transient charge is measured can be changed) if the voltage state of the line is changed. In this way the measurement time is right on related to the leakage resistances and the capacitances of the loop.
Erfindungsgemäß wird eine Meß- oder Erprobungsvorrichtung zum Messen einer Fernsprechleitung mit Spitzenanschluß- und Ringanschluß-Leitungen (für den Stöpselanschluß) geschaffen, mit Einrichtungen zum getrennten Messen während eines ersten Zustandes von Streuströmen, die von dem Spitzenanschluß durch einen ersten Referenzwiderstand an Masse fließen und vom Ringanschluß über einen zweiten Referenzwiderstand an Masse fließen. Die Meßvorrichtung enthält Einrichtungen zum Messen der Übergangs-(oder Einschwing)LadungAccording to the invention is a measuring or testing device for measuring a telephone line with tip connection and ring connection lines (for the plug connection) created, having means for separately measuring during a first state of stray currents emanating from the tip port flow through a first reference resistor to ground and from the ring connection via a second reference resistor flow in bulk. The measuring device contains means for measuring the transient (or transient) charge
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und des Gleichgewichtsstromes während eines zweiten Zustandes, die durch den ersten und den zweiten Widerstand fließen, wenn diese in Reihe mit ersten Gleichspannungsquellen zwischen Spitzenanschlußleitung und Masse bzw. Ringanschluß und Masse verbunden sind. Die Meßvorrichtung enthält Einrichtungen zum Messen der Übergangs-(Einschwing)Ladung und des Gleichgewichtsstromes, die durch den ersten und den zweiten Widerstand fließen, wenn diese in Reihe mit zweiten Gleichspannungsquellen zwischen Spitzenanschluß und Masse bzw. Ringanschluß und Masse während eines dritten Zustandes verbunden sind, wobei die zweiten Spannungsquellen eines gegenüber den ersten Spannungsquellen unterschiedliches Spannungsverhältnis besitzen.and the equilibrium current during a second state flowing through the first and second resistors, if these are in series with first DC voltage sources between the tip connection line and ground or ring connection and ground are connected. The measuring device contains means for measuring the transient (transient) charge and of the equilibrium current flowing through the first and the second resistor when these are in series with the second DC voltage sources between the tip connection and ground or ring connection and ground during a third state are connected, the second voltage sources being different from the first voltage sources Have tension.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung sind beide Seiten der Schleife über die Referenzwiderstände zur Messung der Streuströme geerdet, Eine niedrige Gleichspannung wird an beide Seiten der Schleife über die Widerstände während des zweiten Zustandes angelegt und im dritten Zustand wird die niedrige Spannung von einer Seite entfernt. Jeder Zustand ergibt zwei Werte: Einen Übergangs-(Einschwing)Ladungsfluß als Ergebnis der Zustandsänderung und einen Gleichgewichtsstromfluß nach dem übergang (dem Einschwingen). Die Stromwerte ergeben die ggf. vorhandenen Streuspannungen und Leckwiderstände, während die Übergangs-(Einschwing)Ladungen die Kapazitätswerte ergeben.In a particularly advantageous embodiment, both sides of the loop are via the reference resistors for measurement the stray currents are grounded, a low DC voltage is applied to both sides of the loop across the resistors during of the second state is applied and in the third state the low voltage is removed from one side. Any state gives two values: a transient (transient) charge flow as a result of the change of state and an equilibrium current flow after the transition (settling). The current values result in any stray voltages that may be present and leakage resistances, while the transient (transient) charges give the capacitance values.
Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Messung der Parameter, wobei einzeln die durch die jeweiligen, von jeder Seite der Leitung nach Masse geschalteten Referenzwiderstände fließenden Streuströme gemessen und aufgezeichnet werden, worauf einzeln die Übergangs-(Einschwing)-Ladungen und die Gleichgewichtsströme gemessen und aufgezeichnet werden, die durch die jeweiligen, in Reihe mit den ersten Gleichstromquellen von beiden Seiten der Leitung nach Masse geschalteten Referenzwiderstände fließen undThe invention also encompasses a method for measuring the parameters, the individual parameters being determined by the respective, of stray currents flowing through the reference resistors connected to ground on each side of the line are measured and recorded are then individually measured and recorded the transient (transient) charges and the equilibrium currents by the respective ones, in series with the first direct current sources from both sides of the line reference resistors connected to ground flow and
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dann einzeln die Übergangs-(Einschwing)Ladung und Gleichgewichtsströme gemessen und aufgezeichnet werden, die durch die jeweiligen, in Reihe mit den zweiten Spannungsquellen zwischen jeder Seite der Leitung und Masse liegenden Referenzwiderstände fließen, wobei die zweiten Quellen gegenüber den ersten ein unterschiedliches Spannungsverhältnis besitzen, und daraufhin die verschiedenen Parameter direkt aus den aufgezeichneten Meßwerten errechnet werden.then individually the transient (transient) charge and equilibrium currents measured and recorded by the respective ones in series with the second voltage sources between each side of the line and ground Reference resistances flow, the second sources having a different voltage ratio than the first and then the various parameters can be calculated directly from the recorded measured values.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing; in the drawing shows:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einesFig. 1 is a schematic block diagram of a
mit einer Fernsprechleitung verbundenen Meßgeräts zum Durchmessen der Fernsprechleitung, measuring device connected to a telephone line for measuring the telephone line,
Fig. 2 typische, sich an den ReferenzwiderständenFig. 2 typical, based on the reference resistors
während der drei Spannungzustände entwickelnde Strom-Wellenformen bei nicht vorhandenen
Wechsel-Streusignalen,Current waveforms evolving during the three voltage states in the absence of any
Alternating scatter signals,
Fig. 3 typische Gleichgewichts-Stromzustände anFig. 3 shows typical equilibrium current conditions
der Spitzen- oder Ringzuleitung bei vorhandenen Wechsel-Streuanteilen und die Wechselkomponente des Stromes nach der Gleichrichtung, undthe tip or ring feeder if there are exchangeable stray parts and the exchangeable component of the current after rectification, and
Fig. 4 den Übergangs^(Einschwing)Stromfluß bei anFig. 4 shows the transition ^ (transient) current flow at
einer Seite der Leitung angelegter Treppengleichspannung, wenn Wechsel-Streukomponenten vorhanden sind.Stepped direct voltage applied to one side of the line if alternating stray components available.
Das Blockschaltbild in Fig. 1 zeigt eine mit der Spitzenzuleitung t und der Ringzuleitung r sowie mit der zugehörigen Masse g einer Fernsprechleitung 10 zu einem Fernsprechgerät 11The block diagram in Fig. 1 shows one with the tip lead t and the ring lead r as well as with the associated Ground g of a telephone line 10 to a telephone device 11
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verbundene Prüf- bzw. Meßvorrichtung. Bei aufgelegtem Sprechteil entspricht der Fernsprechapparat etwa einem Kondensator C von 0,45 .uF für die Leitung 1O; diese Kapazität wird primär durch einen Gleichstrom-isolierenden Kondensator in Reihe mit einem (nicht gezeigten) Läutwerk im Fernsprechapparat 11 gebildet. Gestrichelt ist der Leckwiderstand R. und die Leitungskapazität C, in Reihe mit Streu-Wechselbzw. Gleichspannungen Vac. und Vdc vom Spitzenanschluß t zum Grundanschluß g eingezeichnet sowie der Leckwiderstand R und die Leitungskapazität C in Reihe mit den Streu-Wechsel- bzw. Gleichspannungen Vac und Vdc vom Ringanschluß r gegen Masse g und der Leckwiderstand R. und die Leitungskapazität C' zwischen Spitzenanschluß t und Ringanschluß r der Leitung 10. Da der Kondensator C parallel zur Kapazität C liegt, ist die Gesamtkapazität des Spitzenanschlusses zum Ringanschluß C. = C + C' . Die Reihenwiderstände R. und R der Leitung 10 sind als diskrete Widerstände eingezeichnet. Normalerweise sind diese Widerstandswerte klein ( <3000 Ohm) im Vergleich zu Leckwiderständen (» 50000 0hm) der Leitung 10 und besitzen demzufolge nur eine geringe Auswirkung auf die Widerstandsmessungen. Die Leitungswiderstände beeinflussen auch die Genauigkeit der Kapazitätsmessungen nicht, da diese-Berechnungen auf den Gesamtladungsfluß und nicht dem Ladungsfluß für einen anfänglichen Zeitabschnitt beruhen, d.h. da die grundlegenden Messungen erst nach dem Abklingen der Übergangs-(Einschwing) Spannungen durchgeführt werden.connected test or measuring device. When the speaking part is in place, the telephone set corresponds approximately to a capacitor C of 0.45 .uF for the line 1O; this capacitance is formed primarily by a DC isolating capacitor in series with a ringer (not shown) in telephone set 11. The leakage resistance R. and the line capacitance C, in series with stray alternation or. DC voltages Vac. and Vdc from the tip connection t to the base connection g and the leakage resistance R and the line capacitance C in series with the stray AC or DC voltages Vac and Vdc from the ring connection r to ground g and the leakage resistance R. and the line capacitance C 'between the tip connection t and ring connection r of the line 10. Since the capacitor C is parallel to the capacitance C, the total capacitance of the tip connection to the ring connection C. = C + C '. The series resistors R. and R of the line 10 are shown as discrete resistors. Normally, these resistance values are small (<3000 ohms) compared to leakage resistances ( » 50000 ohms) of the line 10 and consequently have only a minor effect on the resistance measurements. The line resistances also do not influence the accuracy of the capacitance measurements, since these calculations are based on the total charge flow and not the charge flow for an initial period of time, ie since the basic measurements are only carried out after the transient (transient) voltages have decayed.
Bei der nun folgenden Beschreibung der Meß- oder Prüfvorrichtung werden entsprechende Elemente und Wellenzüge1 (für Strom oder Spannung), die sich jeweils auf die Spitzenzuleitung t bzw. auf die Ringzuleitung r beziehen, mit der gleichen Bezugszahl oder dem gleichen Symbol bezeichnet, gefolgt durch den jeweils zutreffenden Index t oder r. Falls keine Unterscheidung der Zuordnung auf Spitzen- bzw. Ringzuleitung notwendig ist, wird jedoch nur das Bezugszeichen oder SymbolIn the following description of the measuring or testing device, corresponding elements and wave trains 1 (for current or voltage), each relating to the tip lead t or to the ring lead r, are denoted by the same reference number or the same symbol, followed by the relevant index t or r. If it is not necessary to differentiate between the allocation to the tip or ring lead, only the reference symbol or symbol is used
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angeführt. Die Stellen in Fig. 1, an denen die in den Fig. 2, 3 und 4 dargestellten Wellenzüge auftreten, sind durch entsprechende Bezugszeichen gekennzeichnet. Zusätzlich sind alle (nur zur Anschauung dargestellten) Schalter gleichzeitig mit den jeweils mit gleichen Kontakt-Bezugszahlen gekennzeichneten Kontakten verbunden und dies geschieht unter Steuerung einer Zeitablauf-Steuerschaltung, die später im einzelnen erklärt wird.cited. The places in Fig. 1 at which the in Fig. 2, 3 and 4 occur are indicated by corresponding reference numerals. Additionally are all switches (shown only for illustration) at the same time with the same contact reference numbers Contacts connected and this is done under the control of a timing control circuit, which is later is explained in detail.
Die beiden Zuleitungen t und r der Leitung 10 sind durch Eingabe-Referenzwiderstände Ri. bzw. Ri (die jeweils typischerweise in der Größenordnung 100 kOhm liegen), mit Schaltern 13 verbunden, die die drei verschiedenen, auf die Leitung 10 angelegten Spannungszustände beeinflussen oder ergeben. Während den drei Meßstufen werden die Ströme und die Übergangs-(Einschwing)Ladungsflüsse durch die Referenzwiderstände Ri, und Ri durch überwachen der daran abfallenden Spannungen indirekt erhalten. Der Abgleich der Prüfvorrichtung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung der Funktion und des Betriebs der Vorrichtung.The two leads t and r of the line 10 are connected by input reference resistors Ri. And Ri (the respective typically in the order of 100 kOhm), connected to switches 13, which have the three different ones affect the line 10 applied voltage states or result. During the three measuring stages, the currents and the transient (transient) charge flows through the Reference resistances Ri, and Ri obtained indirectly by monitoring the voltage drop across them. The adjustment of the test device results from the following description of the function and operation of the device.
Während des Anfangszustandes sind sowohl der Widerstand Ri. als auch Ri mit Masse g verbunden, um die Messung von etwaigen Streu-Wechsel- oder Gleichspannungen Vac bzw. Vdc in der Leitung 10 zu ermöglichen. Es werden, wenn sich die Schalter in der Stellung 1 befinden, Streu-Wechselspannungen, die sich über die Widerstände Ri. bzw. Ri entwickeln, durch Kondensatoren 14, Wechsel/Gleich-Wandler 15 und Schalter 16 an jeweilige Spannungs/Frequenz-Wandler 17 angelegt. Die Verwendung dieser Wandler 17 erlaubt die Anwendung von einfachen Zählverfahren zur Integration, um die Kapazitätsmessungen durchzuführen. Wie im folgenden erklärt wird, werden die Gleichspannungsmessungen (durch die Streu-Gleichspannungen Vdc. und Vdc , Leckwiderstände und Kapazitäten erhalten werden) durchgeführt mit direkt mit der Leitung 10During the initial state, both the resistance Ri. and Ri are connected to ground g in order to measure any stray AC or DC voltages Vac or Vdc in line 10 to enable. If the switches are in position 1, stray alternating voltages, which develop via the resistors Ri. or Ri, through capacitors 14, AC / DC converters 15 and switches 16 applied to the respective voltage / frequency converter 17. The use of this converter 17 allows the use of simple Counting method for integration in order to carry out the capacitance measurements. As explained below, the DC voltage measurements (through the stray DC voltages Vdc. and Vdc, leakage resistances and capacitances can be obtained) carried out with directly with the line 10
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verbundenen Spannungs/Frequenzwandlern 17. Die Wechselspannungsmessungen ( die die Streu-Wechselspannungen Vac. und Vac ergeben ) werden so durchgeführt, daß die Wandler 17 über die Gleichstrom-gesperrten·Wechsel/Gleichwandler 15 mit der Leitung 10 gekoppelt werden.connected voltage / frequency converters 17. The AC voltage measurements (which give the stray alternating voltages Vac. and Vac) are carried out in such a way that the transducers 17 about the DC-blocked AC / DC converters 15 are coupled to the line 10.
Die Ausgangssignale der Kondensatoren 14 werden an Positiv-Nulldurchgangs-Detektoren 20 angelegt. Wenn ein erfaßbarer Streu-Wechselspannungsanteil in der Leitung 10 vorhanden ist, wird die Meßlänge * die Zeit zwischen zwei ins Postive gehenden Nulldurchgängen des Wechselspannungsanteils sein. Alle Gleichspannungsmessungen sind synchronisiert mit ganzzahligen Vielfachen der Zyklen des Streu-Wechselanteils, so daß eine Störung durch den Wechselanteil vermieden wird.The output signals of the capacitors 14 are sent to positive zero crossing detectors 20 created. If there is a detectable stray AC voltage component in the line 10 is, the measuring length * will be the time between two positive zero crossings of the alternating voltage component. All DC voltage measurements are synchronized with integer multiples of the cycles of the stray AC component, so that interference from the alternating component is avoided.
Folgende vereinfachte Annahmen werden über die Streu-Wechselspannungsquellen getroffen:The following simplified assumptions are made about the stray AC voltage sources met:
(1) Jede Streu-Wechselspannung ist periodisch. Wenn diese Annahme nicht gilt, wenn beispielsweise die Wechselspannung ein breitbandiges weißes Rauschen ist, versucht das Meßinstrument immer noch eine Wechselspannungs-Mittelwertablesung zu erzeugen, kann jedoch keine andere Messung durchführen, da eine Synchronisierung der Meßlänge nicht möglich ist.(1) Any stray AC voltage is periodic. If this assumption does not hold, for example if the AC voltage is broadband white noise, the meter is still attempting an ac voltage mean reading However, no other measurement can be carried out because the measuring length cannot be synchronized.
(2) Streu-Wechselspannungen an Spitze und Ring rühren von einer einzigen Quelle her. Unterschiedliche Quellen für Spitze und Ring mit ähnlichen oder gleichen Amplituden, jedoch unterschiedlichen Frequenzen resultieren in einem ähnlichen Ergebnis wie eben beschrieben.(2) Stray AC voltages at the tip and ring come from a single source. Different sources for Tip and ring with similar or the same amplitudes, but different frequencies result in one similar result as just described.
Nach Annahme (2) kann die Schleife 10 auf eine von folgenden zwei Äquivalenten zur Wechsel-Messung zurückgeführt werden: Entweder sind die Streu-Wechselquellen für Spitze und Ring in Phase oder sie sind außer Phase. Die Phase 0 wird dadurch erfaßt, daß die Ausgangssignale der Positiv-Nulldurchgangs-According to assumption (2), the loop 10 can be reduced to one of the following two equivalents for the alternation measurement: Either the alternating scatter sources for tip and ring are in phase or they are out of phase. This makes phase 0 detects that the output signals of the positive zero crossing
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Detektoren 20 in einem Phasendetektor 21 verglichen werden. Die Spannungen Spitze gegen Ring können auf folgende Weise berechnet werden:Detectors 20 are compared in a phase detector 21. The peak-to-ring tensions can be calculated in the following ways be calculated:
Vactr = -^ Vac tg + Vac rg - 2 .^^Vac tr = - ^ Vac tg + Vac rg - 2. ^^
Die Ausgangssignale der Spannungs/Frequenzwandler 17 werden an Zähler 22 angelegt, wodurch sich als Ausgangssignal eine Frequenzzählung η über eine vorgewählte Zeitlänge ergibt, wie nachfolgend erklärt wird. Zusätzlich ist ein interner 1 MHz-Taktgeber 2 3 vorgesehen, der ein Referenz-Frequenz-Ausgangssignal f , ergibt, das an einen weiteren Zähler 24 angelegt wird. Der Zähler 24 ergibt zwei Ausgangssignale: (1) eine Messung der Meßzeitlänge ^ , d.h. der Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen des Streu-Wechselanteils Vac, die durch einen der beiden Positiv-Nulldurchgang-Detektoren 20 erfaßt werden; dadurch wird die Rückstellung des Zählers 24 indirekt beeinflußt,The output signals of the voltage / frequency converter 17 are applied to counter 22, which results in an output signal Frequency counting η over a preselected length of time results, as will be explained below. In addition, there is an internal 1 MHz clock generator 2 3 is provided, which gives a reference frequency output signal f, which is sent to another counter 24 is created. The counter 24 gives two output signals: (1) a measurement of the measurement time length ^, i.e. the time between successive zero crossings of the scattering alternating component Vac, which are detected by one of the two positive zero crossing detectors 20 are detected; this indirectly affects the resetting of the counter 24,
oder (2), wenn kein Wechselanteil vorhanden ist, die Maximalmeßzeitlänge T , die sich immer dann ergibt, wenn der Zähler 24 voll ist. Έ* wird so ausgewählt, daß sie größeror (2), if there is no alternating component, the maximum measuring time length T, which always results when the counter 24 is full. Έ * is chosen to be larger
maxMax
ist als die Zykluszeit (die Periode) des Streuspannungs-Wechselstromsignals mit der niedrigsten Frequenz, wie dasis as the cycle time (period) of the leakage voltage AC signal with the lowest frequency like that
erwartet wird. Ein typischer Wert ist ^ = 100 ms.is expected. A typical value is ^ = 100 ms.
maxMax
Entweder die Meßlängeimpulse t , TT oder der Wert tEither the measuring length pulses t, TT or the value t
u r maxu r max
werden über einen Schalter 30 und/oder ein ODER-Glied 25 einer Rechnerstufe 26 zugeführt, die ebenfalls die Zählerund die Phasen-Ausgangssignale η., η und 0 erhält, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, um die verschiedenen Berechnungen auszuführen, die in den Tafeln I und ΓΙ gegeben sind.are fed via a switch 30 and / or an OR gate 25 to a computer stage 26, which also controls the counters and receives the phase output signals η., η and 0 as shown in Fig. 1 to perform the various calculations that are given in Tables I and ΓΙ.
Der Schalter 30 ist im Anfangszustand mit der Ausgangsklemme des Detektors 20t verbunden. Wenn jedoch kein Streu-Wechselspannungssignal erfaßt wird, wird diese Information an dieThe switch 30 is in the initial state with the output terminal of the detector 20t. However, if there is no stray AC voltage signal is detected, this information is sent to the
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Rechnerstufe 26 weitergegeben, die (gestrichelt dargestellt) die Verbindung des Schalters 30 mit der Ausgangsklemme des Detektors 20 herstellt. Dadurch kann ein Streusignal entweder an dem Spitzenanschluß und/oder dem Ringanschluß die Rückstellung der Zähler 22 und 24 herbeiführen.Computer stage 26 passed, which (shown in dashed lines) the connection of the switch 30 to the output terminal of the detector 20 produces. This allows a stray signal to occur at either the tip port and / or the ring port cause the counters 22 and 24 to be reset.
Zusätzlich ergibt die Rechnerstufe 26 Rückstellsignale für die Zähler 22 und 2 4 jedesmal dann, wenn durch das ODER-Glied 25 ein Steuersignal abgegeben wird. Die Rechnerstufe 2 6 gibt die errechneten Werte an eine Aufzeichnungs- und Anzeigeeinheit 27 ab und erzeugt auch Steuersignale für die verschiedenen Schalter. Wenn die Messung bei Schalterstellung 1 beendet ist, werden die Schalter 13 und 16 durch die Rechnerstufe 26 in die jeweilige Stellung 2 umgeschaltet, um Streu-Gleichspannungen zu messen. Daraufhin werden die Schalter 13 und 16 in ihre jeweilige Stellung 3 weitergeschaltet. In dieser Stellung wird eine innere Spannungsquelle V (typischerweise V = 50 V) über die Widerstände In addition, the computer stage 26 gives reset signals for the counters 22 and 2 4 every time through the OR gate 25 a control signal is emitted. The computer level 2 6 gives the calculated values to a recording and Display unit 27 and also generates control signals for the various switches. If the measurement is in the switch position 1 has ended, the switches 13 and 16 are switched to the respective position 2 by the computer stage 26, to measure stray DC voltages. The switches 13 and 16 are then switched to their respective position 3. In this position, an internal voltage source V (typically V = 50 V) is supplied via the resistors
S SS S
Ri. und Ri sowohl an t als auch an r angelegt und eine weitere Reihe von Gleichspannungsmessungen wird vorgenommen und es wird die Größe der durch die 1 fließenden Ubergangsladungen erfaßt.Ri. And Ri are applied to both t and r and another series of DC voltage measurements is made and the size of the transition charges flowing through the 1 is detected.
und es wird die Größe der durch die Widerstände Ri. und Riand it becomes the size of the resistances Ri. and Ri
Wenn ein Gleichgewichtszustand erreicht ist (bestimmt durch Gleichheit zweier aufeinander folgender Messungen) wird der Ringanschluß r wieder über den Widerstand Ri mit Masse verbunden, wie es durch Schalterstellung 4 angezeigt ist, und es wird eine weitere Reihe von Gleichstrom- und Ladungsflußmessungen durchgeführt. Dabei ist darauf hinzuweisen, daß der Widerstandt Rir nicht notwendigerweise mit Masse, sondern auch mit einer Spannungsquelle einer anderen Größe verbunden werden kann. Wichtig ist nur, daß das Verhältnis der beiden, an die Widerstände Ri. und Ri angelegten Spannungen sich in den Schalterstellungen 3 und 4 unterscheidet.When a state of equilibrium is reached (determined by the equality of two successive measurements) the ring connection r is again connected to ground via the resistor Ri, as indicated by switch position 4, and a further series of direct current and charge flow measurements are carried out. It should be noted that the resistance Ri r can not necessarily be connected to ground, but also to a voltage source of a different size. It is only important that the ratio of the two voltages applied to the resistors Ri. And Ri differs in the switch positions 3 and 4.
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Nach Ablauf dieser Meßvorgänge ist ausreichend Information in der Rechnerstufe 26 vorhanden, um die abgeleiteten Messungen nach Tafel I und II und schließlich die dreizehn zu errechnenden Parameter zu erhalten. Es sind'dabei jedoch nur drei unterschiedliche Spannungszustände an die Widerstände Ri, und Ri angelegt worden. In den Stellungen 1 und 2 sind beide Widerstände an Masse angelegt, in der Stellung 3 sind beide Widerstände mit V verbunden und in Stellung 4 liegt RL wieder an Masse, während Ri, weiterhin mit der Spannungsquelle V verbunden ist.After these measuring processes have been completed, sufficient information is available in the computer stage 26 to enable the measurements to be derived according to Tables I and II and finally the thirteen parameters to be calculated. There are only three of them different voltage states have been applied to the resistors Ri, and Ri. In positions 1 and 2 are Both resistors are connected to ground, in position 3 both resistors are connected to V and in position 4 RL is grounded again, while Ri is still connected to the voltage source V.
Die momentane Abgabefrequenz oder Ausgangsfrequenz f der Spannungs/Frequenz-Wandler 17 ist proportional dem augenblicklichen Strom i, der durch die Widerstände Ri fließt. Die Übertragungsfunktion der Wandler 17 ist deshalb: f = k.i + f_, wobei k ein Verstärkungs- oder Proportionalwert ist und fQ die Ausgangsfrequenz der Wandler 17 bei i = 0 darstellt. Wenn t ein Zeitmaß darstellt und η eine Zählung der Zyklen von f, wird die augenblickliche Frequenz f gegeben durch f = dn/dt. Damit ergeben sich Strom i und Ladungsfluß q durch folgende Beziehungen:The instantaneous output frequency or output frequency f of the voltage / frequency converter 17 is proportional to the instantaneous current i which flows through the resistors Ri. The transfer function of the converter 17 is therefore: f = ki + f_, where k is a gain or proportional value and f Q represents the output frequency of the converter 17 at i = 0. If t is a measure of time and η is a count of the cycles of f, the instantaneous frequency f is given by f = dn / dt. Current i and charge flow q result from the following relationships:
i = 1/k (dn/dt - fQ) undi = 1 / k (dn / dt - f Q ) and
= /idt = 1/k ^~/dn - f0 Jdt_7.= / idt = 1 / k ^ ~ / dn - f 0 Jdt_7.
Für eine begrenzte Meßzeitlänge t ist der Ladungsfluß gegeben durch tThe charge flow is given for a limited measuring time t by t
q = /idt = 1/k (N - fQV). οq = / idt = 1 / k (N - f Q V). ο
Der Mittelwert T des Stromes ist gegeben durchThe mean value T of the current is given by
T = 1/t·/ idt = 1/k(N/t - f0).T = 1 / t * / idt = 1 / k (N / t - f 0 ).
trtr
Dabei ist N= J dn, d.h. der während der Zeitlänge t aufgelaufene Zählinhalt.Here, N = J dn, ie the counting content that has accumulated during the time length t.
030015/0731030015/0731
Die Frequenz f der Streu-Wechselspannung ergibt sich dannThe frequency f of the stray AC voltage is then obtained
zu f = 1/τ .to f = 1 / τ.
Typische Ladungsflüsse und Gleichgewichtsströme durch die Referenzwiderstände Ri. und Ri während der verschiedenen Meßabstände sind in Fig, 2 dargestellt, wobei Streugleichspannungen unterschiedlicher Größe sowohl am Spitzen- wie am Ringanschluß vorhanden sind. Wenn keine solche Spannung vorhanden ist, ergeben sich die Ströme i. ., und i 1 als Null während des Anfangsintervalls, wenn die Schalter sich in Stellung 1 und 2 befinden. Die Übergangsladungs-Flüsse Q. und Q während der Zustände 2 und 3 ergeben sich aus den Spannungsänderungen, die an beiden Seiten der Leitung 10 vorgenommen werden. Dadurch ergeben sich auch unterschiedliche Gleichgewichtsströme i. und i während der Zustände 2 und 3.Typical charge flows and equilibrium currents through the reference resistors Ri. And Ri during the different measuring intervals are shown in FIG. If there is no such voltage, the currents are i. ., and i 1 as zero during the initial interval when the switches are in position 1 and 2. The transition charge flows Q. and Q during states 2 and 3 result from the voltage changes that are made on both sides of the line 10. This also results in different equilibrium currents i. and i during states 2 and 3.
Ein Wechselanteil, der von dem Vorhandensein einer Streu-Wechselspannung an der Leitung 10 herrührt, ist nach Fig. einem Gleichgewichtsstrom i überlagert. Der Ladungsfluß q während eines Zyklus des Streusignals ist gleichfalls in Fig. 3 dargestellt. Im unteren Teil der Fig. 3 ist das entsprechende Stromausgangssignal aus dem Wechsel/Gleichwandler 15 gezeigt.An alternating component resulting from the presence of a stray alternating voltage originates on the line 10, an equilibrium current i is superimposed according to FIG. The charge flow q during one cycle of the scatter signal is also shown in FIG. This is in the lower part of FIG corresponding current output signal from the AC / DC converter 15 is shown.
Fig. 4 zeigt die Übergangs-(Einschwing)Ladung, die nach einem Wechsel vom Zustand p-1 zum Zustand ρ (z.B. vom Zustand 2 in den Zustand 3) fließt. Der Übergangszustand oder Einschwingzustand wird dann als abgelaufen angesehen, wenn aufeinanderfolgende Messungen keine erfaßbare Stromänderung zeigen, d.h. wenn i _, = i .Fig. 4 shows the transient (transient) charge that occurs after a change from state p-1 to state ρ (e.g. from State 2 to State 3) flows. The transitional state or transient state is then considered to have expired, if successive measurements show no detectable change in current, i.e. if i _, = i.
Der Übergangs-LadungsfIuB ist dann folgender:The transition charge flow is then as follows:
m-2 _m-2 _
Zq- V1 · ψ Zq- V 1 · ψ
030015/0731030015/0731
Das ist nicht notwendigerweise die Gesamtladung der jeweiligen Kapazität, steht jedoch in Bezug zu dieser. Damit können die Kapazitätswerte direkt aus den Messungen bestimmt werden, indem Korrekturen vorgenommen werden, die die Leckwiderstände betreffen,wie es in den Tafeln I und II bezeichnet ist. Es ist darauf hinzuweisen, daß eine Zustandsänderung mit der Zeitlänge C durch die Rechnerstufe 26 synchronisiert ist. Die Leckwiderstandswerte werden aus den stabilen, nicht mehr vom Einschwingen beeinflußten Stromwerten i errechnet, welche einfach aus den angegebenen Formeln abgeleitet werden können.This is not necessarily the total charge of each Capacity, however, is related to this. This means that the capacitance values can be determined directly from the measurements by making corrections to the leakage resistances as indicated in Tables I and II is. It should be pointed out that a change of state with the length of time C by the computer stage 26 is synchronized. The leakage resistance values are derived from the stable ones that are no longer influenced by the settling Current values i are calculated, which can be easily derived from the given formulas.
Anfangs werden die abgeleiteten Meßergebnisse aus den der Rechnerstufe 26 während der jeweiligen Schalterstellungen zugeführten Informationen bestimmt. Diese Meßergebnisse können dann benutzt werden, um die gezeigten Zwischenberechnungen auszuführen und dann die erforderlichen dreizehn Parameter zu errechnen. Diese werden schließlich der Aufzeichnungs- und Anzeigeeinheit 27 weitergegeben.Initially, the derived measurement results from the computer stage 26 during the respective switch positions supplied information determined. These measurement results can then be used to perform the intermediate calculations shown and then calculate the required thirteen parameters. These will eventually become the recording and display unit 27 passed on.
Damit ergibt sich ein Verfahren zum Ableiten von dreizehn bestimmten Parametern einer Fernsprechleitung aus Strom- und Ladungsfluß-Messungen jeder Seite der Leitung, wobei die Meßwerte während nur drei aufeinander folgender Spannungszustände erfolgen, die an beiden Seiten der Fernsprechleitung über Spitzenanschluß- und Ringanschluß-Widerstände angelegt werden. Dadurch ist die Errechnung etwaiger Streu-Wechselspannungen, -Gleichspannungen, von Leckwiderständen und Leitungskapazitäten zwischen Spitzenanschluß und Masse, Ringanschluß und Masse und Spitzenanschluß und Ringanschluß ebenso möglich wie die Bestimmung der Streu-Wechselspannungsfrequenzen. This results in a method for deriving thirteen specific parameters of a telephone line from electricity and charge flow measurements of each side of the conduit, where the measured values are taken during only three successive voltage states on both sides of the telephone line can be applied via tip connection and ring connection resistors. This enables the calculation of any stray alternating voltages, - DC voltages, leakage resistances and line capacitances between tip connection and ground, Ring connection and ground and tip connection and ring connection are just as possible as the determination of the stray AC voltage frequencies.
030015/0731030015/0731
Tafel IPanel I.
Schalterstellung Switch position
abgeleitete { Zwischenrechnungen Meßergebnissederived {interim calculations of measurement results
ac tiac ti
ac rlac rl
errechnete Parametercalculated parameters
Vactg = Tac Vac tg = T ac
Vac = i ,·Ri rg ac rl rVac = i, Ri rg ac rl r
Vac. =7Vad +Vac2 -2-Vac. -Vac -Cos0 tr ν tg rg tg rg,Vac. = 7Vad + Vac 2 -2-Vac. -Vac -Cos0 tr ν tg rg tg rg,
fs = I/tf s = I / t
■ti■ ti
Vdctg = - VRit Vdc tg = - V Ri t Vdcrg = " VRV Vdc rg = "V R V
3 I.
3
Vtr2 Vg 2
V tr2
XX
vtg3- V
v tg3
Vg3+ 1 P 2 ^
Vg3
030015/0731030015/0731
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
8585 toto
•Η• Η
Tafel IIPlate II
3131
ZwischenrechnungenInterim invoices
t2t2
^^^^
οο
■ 1/VsGi'■ 1 / V s G i '
'tr'tr
/ q Errechnete Parameter / q Calculated parameters
" Qt2tGi+ " Q t2 tG i +
V Grg+ V G rg +
V V Qt3 <Gi+ VVV Q t3 < G i + V
N)N)
CO ι COCO ι CO
N) N)N) N)
L e e r s e 11 eRead 11 e
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