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Elektronischer Notrufmelder
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Die Erfindung betrifft einen elektronischen Notrufmelder zur münzfreien
Abgabe eines Notrufs von einem öffentlichen Münzfernsprecher zu einer Notrufabfragestelle
mit a) Schaltmitteln zum Auftrennen der Verbindung zum Münzfernsprecher und zum
Anschließen des Notrufmelders an die Anschlußleitung zur Vermittlungsstelle, b)
Schaltmitteln zur Abgabe der wähltechnisch notwendigen Impulskennzeichen und einer
Standortkennung durch Bilden von Schleifenschluß und Schleifenunterbrechung und
c) einem Impulszahlengeber, der Dauer, Anzahl und Abfolge der auszusendenden Impulse
bestimmt.
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Notrufmelder sind in mechanischer Ausführung bekannt.
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Sie sind im allgemeinen für zwei Notrufempfänger (Polizei und Feuerwehr)
ausgelegt und verfügen zu diesem Zweck über einen Bedienungshebel, der bei Schwenkung
nach rechts den Notruf 110 und bei Bewegung nach links den Feuerwehrruf 112 aussendet.
Mit dem Betätigen des Bedienungshebels wird ein Federwerk aufgezogen, das einen
Nummernschalter und zwei Nockenscheiben antreibt. Die Nockenscheiben steuern je
einen Kontaktsatz, von denen jeweils nur derjenige wirksam ist, der der Bewegungsrichtung
des Bedienungshebels zugeordnet ist.
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Die Kontakte lassen die während des Melderablaufs im Nummernschalter
ständig erzeugten Wählimpulse in der für die notwendigen Funktionen richtigen Reihenfolge
wirksam werden. Entsprechend sind die Nocken auf den Nockenscheiben angeordnet.
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Die auszuführenden Funktionen sind: 1. Auslösen durch Schleifenunterbrechung
2. Belegen der 1. Wahlstufe durch Schleifenschluß 3. Aussenden der Wahlimpulse 110
oder 112 durch Schleifenunterbrechung im Takt der Impulse 4. Aussenden eines Melderzeichens
5. Aussenden einer mehrstelligen Standortkennung 6. Aufrechterhalten von Schleifenschluß
für eine Mindestzeit zum Ansprechen der Fangschaltung 7. Anschluß des Münzfernsprechers
zum Herstellen einer Sprechverbindung mit der Notrufabfragestelle 8. Auslösen der
Verbindung nach einer festgelegten Überwachungazeit, wenn kein Gespräch zustandegekommen
ist.
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Die beschriebenen Vorgänge laufen sämtlich nacheinander bei einmaliger
Betätigung des Bedienungshebels ab (Unterrichtsblätter (B), Jg. . 28/1975, Nr. 10,
S. 320 bis 327).
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Bei der Ablösung des beschriebenen mechanischen Notrufmelders durch
einen elektronischen, was aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit
geboten erscheint, tritt als besonderes Problem die Stromversorgung auf.
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Netzbetrieb und Batterieversorgung scheiden aus, da sie nicht die
ständige Betriebsbereitschaft sicherstellen können. Es kommt also nur eine leitungsgespeiste
Anordnung in Betracht, die ihre Stromversorgung aus der Amtsbatterie bezieht. Da
die ganze Impulsgabe aber durch Schleifenschluß und -unterbrechung dargestellt wird,
können die nachgeschalteten Glieder in der Vermittlungss;Lelle die Impulse nur dann
richtig identifizieren, wenn bei Schleifenschluß ein geringer Widerstand ( '40G
Ohm) und bei Schleifenunterbrechung ein möglichst großer Widerstand (L500 500 k0hm)
in der Anschlußleitung auftritt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronischen Notrufmelder
zu schaffen, der unter diesen zueinander konträren Bedingungen arbeitet.
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Diese Aufgabe wird bei einem Gerät der eingangs beschriebenen Art
dadurch gelöst, daß als Schaltmittel nach a) elektronisch betätigte Schalter mit
Speicherverhalten und als Schaltmittel nach b) ein elektronischer Schalter eingesetzt
ist, dessen Ansteuerung über einen Mikrocomputer erfolgt, der auch den Impulszahlengeber
bildet, wobei dem elektronischen Schalter nach b) eine Z-Diode in Reihe sowie ein
Konstantstromgenerator parallelgeschaltet ist.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
bei einem elektronischen Notrufmelder eine Leitungsspeisung zu ermöglichen, obwohl
die Leitung, über die die Speisung geschehen muß, einmal extrem niederohmig und
einmal hochohmig geschaltet sein muß.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels,
das in der Zeichnung dargestellt ist, näher beschrieben.
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Es zeigen Fig. 1 ein Prinzipschaltbild des elektronischen Notrufmelders,
Fig. 2 einen Auszug aus Fig. 1, der die Programmierung des externen Speichers für
die Standortkennung verdeutlicht.
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Die Schaltung des elektronischen Notrufmelders von Fig. 1 enthält
einen Mikrocomputer MC, der in üblicher Weise aus einem Mikroprozessor CPU (central
processing unit), einem programmierbaren Lesespeicher PROM (programmable read-only
memory), einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM (random access memory) und Pufferschaltungen
für Ein- und Ausgabesignale I/O-Ports (Input/Output-Ports) aufgebaut ist. Ein quarzgesteuerter
Taktgenerator Q gibt den Arbeitstakt des Mikroprozessors vor.
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An die I/O-Ports ist ein externer Speicher SP angeschlossen, der vierstellig
aufgebaut ist, um die vierziffrige Standortkennung des Notrufmelders aufzunehmen.
Weitere I-Ports sind mit je einem durch den Bedienungshebel zu betätigenden Kontakt
N2 und F2 verbunden, von denen der Kontakt N2 bei Notruf zur Polizei, der Kontakt
F2 bei Feuerwehrruf wirksam wird, und mit einem Kontakt 5 des Schleifenrelais S.
Über weitere O-Ports werden Transistoren T5, T6 und T7 angesteuert, die je ein bistabiles
Relais A, K und Ü zum Anzug bzw. Abfall bringen (die Ansteuerung geschieht tatsächlich
- wie üblich - über je zwei Transistoren für jedes Relais; um die Zeichnung nicht
zu sehr zu belasten, wurde auf die Darstellung der je zweiten Transistoren für die
Umkehr der Relais von der Arbeits- in die Ruhelage verzichtet). Außerdem sind O-Ports
mit Transistoren T2 und T4 verbunden und steuern über den Transistor T2 einen Transistor
T1 an, der als elektronischer Schalter zum Herstellen von Schleifenschluß und -unterbrechung
dient, während über den Transistor T4 ein als Konstantstromgenerator geschalteter
Transistor T3 gesteuert wird, dessen Arbeitspunkt durch Dioden G4 und G5 festgelegt
ist.
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Die Emitter der beiden Transistoren T1 und T3 sind mit dem Minusanschluß
einer Gleichrichterschaltung G1, die z.B. eine Graetzschaltung sein kann, verbunden.
Sie wird im Betriebsfall über die Anschlußleitung, deren beide Adern ASLa und ASLb
dargestellt sind, aus der Vermittlungsstelle, i.a.
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einer Ortsvermittlungsstelle OVSt, gespeist. Der Plusanschluß der
Gleichrichterschaltung G1 ist über eine Z-Diode Z2 von 4,7 V mit den Kollektoren
der Transistoren T1 und T3 verbunden. Der Z-Diode Z2 ist über eine Entladeschutz-Diode
G2 ein Kondensator C1 parallelgeschaltet. An diesem Kondensator wird die Betriebsspannung
+Us,-L, der Gesamtanordnung abgenommen. Die Steuertransistoren T2 und T4, deren
Kollektoren mit T1 bzw. T3 verbunden sind, liegen emitterseitig über eine Entkopplungsdiode
G3 am Kondensatoranschluß von Cl für Ug. Eine Begrenzungsschaltung aus zwei antiseriell
geschalteten Z-Dioden Z1 begrenzt die im Betriebsfall der Gleichrichterschaltung
G1 über die Adern der Anschlußleitung, ASLa und ASLb, zugeführte Spannung auf ein
zuträgliches Maß,
so daß Störspannungsspitzen der nachgeschalteten
Elektronik nichts anhaben können.
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Die Anordnung arbeitet wie folgt. Im Ruhezustand, wenn der Bedienungshebel
nicht betätigt ist, sind beide Adern der Anschlußleitung zum Münzfernsprecher MFe
durchverbunden, und zwar die Ader ASLa direkt, die Ader ASLb über in Ruhelage in
Serie geschaltete Kontakte NF1, a und ü, von denen a und ü Kontakte der entsprechenden
bistabilen Relais A und Ü sind, während NFl ein durch den Bedienungshebel richtung
unabhängig, d.h. sowohl bei Notruf als auch bei Feuerwehrruf, betätigter Kontakt
ist.
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Wird der Bedienungshebel zum Aussenden eines Notrufs betä--tigt, unterbricht
der Kontakt NF1 die Verbindung zum Münzfernsprecher MFe und verbindet die Ader ASLb
mit der einen Eingangsklemme de-r Gleichrichterschaltung G1, deren andere Eingangsklemme
dauernd mit der Ader ASLa in Verbindung steht.
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Gleichgültig wie die Amtsbatterie in der Vermittlungsstelle gepolt
ist, liefert die Gleichrichterschaltung G1 bestimmungsgemäß an ihrem Minusanschluß
Minuspotential und an ihrem Plusanschluß Pluspotential. Daraus wird über den unter
diesen Bedingungen leitenden Transistor T1 und die Z-Diode Z2 eine Betriebsspannung
von ca. 4 V gewonnen. Sobald die Betriebsspannung anliegt, beginnt der Mikrocomputer
mit der Abarbeitung seines Programms, das als erstes einen Ansteuerimpuls für den
Transistor T5 vorsieht. Dieser Transistor bringt das Relais A zum Anzug, dessen
Kontakt a sich dem Kontakt NF1 parallellegt und somit den Notrufzustand auch bei
Rückkehr des Kontakts NF1 in die Ruhelage speichert.
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Alsdann fragt der Mikrocomputer MC die Kontakte N2 und F2 ab und hält
fest, welcher der beiden betätigt wurde. Ist keiner von beiden geschlossen, liegt
eine Fehlbetätigung oder Störung vor. In diesem Fall wird über eine Ausschaltroutine
der Ausgangszustand hergestellt, indem durch Impulse auf die Abwurfwicklungen der
bistabilen Relais A, K und Ü sichergestellt wird, daß sämtliche Speicherrelais ihre
Ruhelage wieder einnehmen. Das gleiche geschieht bei jeder anderen Störung, die
der Mikrocomputer aufgrund unzulässiger Kontaktstellungen oder Schaltzustände erkennt.
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War dagegen N2 oder F2 geschlossen, läuft ein entsprechendes Unterprogramm
für Notruf oder Feuerwehrruf ab.
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In beiden Fällen muß als erstes eine Schleifenunterbrechung von etwa
1500 ms vorgenommen werden, um die Auslösung eines evtl. vorher vom Münzfernsprecher
aus geführten Gesprächs zu bewirken. Zu diesem Zweck wird an die Basis des Transistors
T2 für die Dauer des Auslöseimpulses vom Mikrocomputer eine ihn sperrende positive
Spannung angelegt. Wenn Transistor T2 sperrt, sperrt auch Transistor T1, und die
Schleife ist unterbrochen. Die Stromversorgung geschieht jetzt im wesentlichen über
den Transistor T3, der durch seine Beschaltung mit,Wlderständen und Dioden G4, G5
einen Konstantstromgenerator für einen Strom von ca. 100 AA bildet. Der ihn steuernde
Transistor T4 ist zum vorliegenden Zeitpunkt leitend. Die gesamte Schaltung ist
so ausgelegt, daß sie in den Impulspausen mit 100 WA Betriebsstrom auskommt. Da
die Relais als bistabile Relais keinen Strom benötigen, ist für den Strombedarf
im wesentlichen der Mikrocomputer MC ausschlaggebend.
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Für ihn wurde ein CMOS-Typ ausgewählt, dessen Stromverbrauch weniger
als 100 ijA beträgt. Daneben ist auch ein PMOS-Typ einsetzbar, dessen Stromverbrauch
ähnlich niedrig liegt.
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Geht man von einer Spannung der Amtsbatterie von 60 V aus, ergibt
sich der durch das Gerät gebildete Widerstand in der Anschlußleitung-zu annähernd
600 kflhm. Somit -wird die Forderung, bei Schleifenunterbrechung einen Widerstand
von größer gleich 500 k0hm vorzufinden, mit Sicherheit erfüllt.
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Nach dem Auslösen muß ein Belegungsimpuls, dargestellt durch Schleifenschluß
von 5000 ms, zur Vermittlungsstelle gesendet werden. Jetzt legt der Mikrocomputer
ein den Transistor T4 sperrendes Potential an dessen Basis an und nimmt das entsprechende
Potential vom Transistor T2 weg. Daraufhin wird der Transistor T1 leitend und bewirkt
den Schleifenschluß über die Z-Diode Z2. Der Spannungsabfall an dieser Z-Diode beträgt
maximal 5,2 V, so daß die Forderung nach einem Widerstand von kleiner gleich 400
Ohm, bezogen auf den für Schleifenschluß maßgeblichen Strom zwischen 17 mA und 22
mA, ebenfalls erfüllt ist.
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Gleichzeitig mit dem Belegungsimpuls wird das K-Relais gebracht und
legt seinen Kontakt k bis zu einem Zeitpunkt, der später beschrieben ist, in die
Arbeitslage.
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Dieser Kontakt k verband in der Ruhelage über einen Kondensator C2
den Münzfernsprecher MFe impulsmäßig weiterhin mit der Ader ASLb, um Gebührenimpulse
zum Münzfernsprecher gelangen zu lassen. Dies ist nötig, damit der Notrufmelder
nicht dazu ißbraucht wird, das Abkassieren der bei Gesprächsende fälligen Gesprächsgebühr
vom normalen Münzfernsprecher aus zu umgehen. Sobald aber die Auslösung geschehen
ist und die nächste Belegung eingeleitet wird, unterbricht der k-Kontakt auch die
impulsmäßige Verbindung zum Münzfernsprecher.
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Nach der Belegung erfolgt die Impulsgabe, entweder 110 für Notruf
oder 112 für Feuerwehrruf, dargestellt durch Schleifenunterbrechung für die Impuls-
und Schleifenschluß für die Pausenzeit. Der Mikrocomputer liefert dazu Impulse,
die bei Schleifenunterbrechung den Transistor T2 sperren. Die Stromversorgung wird
innerhalb der kurzen Unterbrechungszeiten von 60 ms durch den Kondensator C1 aufrechterhalten.
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Daran schließt sich das Aussenden des Melderzeichens 12 zur Belegung
einer Notrufübertragung auf die nämliche Weise an. Es folgt eine vierziffrige Standortkennung,
wieder dargestellt durch Schleifenunterbrechung und Schleifenschluß, gesteuert durch
den Mikrocomputer, der die für jeden Notrufmelder unterschiedliche Standortkennung
einem externen Speicher SP entnimmt. Nach einem Schleifenschluß von mindestens 500
ms zur Fangsicherstellung wird das Relais A in die Ruhelage gebracht. Das Relais
K bleibt aber angezcgerS ur.d hält die Stromversorgung des elektronischen Notrufmelders
aufrecht. Auch die Schleife wird weiterhin geschlossen gehalten. Jetzt laufen folgende
Überwachungsfunktionen ab.
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Zunächst wird durch einen vom Mikrocomputer MC an die Basis des Transistors
T7 gelieferten Impuls das bistabile Relais Ü erregt. Der Kontakt ü öffnet und hebt
den Kurzschluß des Schleifenrelais S in Serie zum Münzfernsprecher MFe auf. Jetzt
kann das Schleifenrelais S anziehen, sofern der Handapparat des Münzfernsprechers
für eine Gesprächsverbindung abgehoben wurde. Unmittelbar danach wird der Kontakt
s des Schleifenrelais S vom Mikrocomputer abgefragt, ob der Gesprächszustand besteht.
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Ist der Kontakt s geschlossen, wird das Relais K in die Ruhelage gebracht,
womit der Notrufmelder abgeschaltet ist. Die Verbindung bleibt wie nach normalem
Verbindungsaufbau bestehen, bis sie durch Auflegen des Handapparats ausgelöst wird.
Ist hingegen der Handapparat nicht abgehoben worden, so daß der Kontakt s offen
geblieben ist, wiede~rholt sich innerhalb einer definierten Wartezeit von bis zu
40 Sekunden Dauer, die der Mikrocomputer programmgesteuert erzeugt, die s-Kontakt-Abfrage,
wiederum programmgesteuert, im Rhythmus von 1,8 ms. Wird der s-Kontakt hierbei geschlossen
vorgefunden, laufen die Vorgänge wie bei normalem Gesprächszustand ab. Andernfalls
wird die Verbindung vom Notrufmelder her ausgelöst.
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Dieser Auslösevorgang ist mit einer Ausschaltroutine gekoppelt, die
durch Impulsgabe auf die Abwurfwicklungen der bistabilen Relais A, K und Ü den Ausgangszustand
wieder herstellt.
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Der Ort, von dem der Notruf ausgelöst wurde, bleibt auch dann identifizierbar,
wenn keine Gesprächsverbindung zustandekam, da die Standortkennung bei der Abfragestelle
gespeichert wurde.
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Ein Ausführungsbeispiel für den externen Speicher SP, der die 4stellige
Standortkennung aufnimmt, ist in Fig. 2 gezeigt, und zwar sind hier nur zwei Stufen
SP1 und SP2 der für den BCD-Code notwendigen vier Stufen wiedergegeben.
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Die- Stufe SP1 ist dem Binärwert 20 = 1 zugeordnet, die Stufe SP2
dem Binärwert 21 = 2; die beiden weiteren, nicht dargestellten Stufen entsprechen
den Binärwerten 22 = 4 und 23 = 8. Durch diese Zuordnung lassen sich alle Zahlen
von 0 bis 15, im BCD-Code eingeschränkt auf 0 bis 9, darstellen. Jede Stufe enthält
einen l-aus-8-Multiplexer, der über drei Adreßeingänge a,b,c und einen Aktivierungseingang
e vom Mikrocomputer steuerbar ist.
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Über die drei Adreßeingänge können jeweils acht Ausgänge abgefragt
werden. Sie sind den vier Ziffern der Standortkennung für Polizei-Notruf und den
vier Ziffern der Standortkennung für Feuerwehrruf zugeordnet. Die Ausgänge sind
über Brücken in Form von Lötbrücken, Klemmbügeln oder dergl. an die Abfrageleitung
des Mikrocomputers angeschlossen. Bei der ersten Stufe SP1 sind diese Brücken mit
Fll bis F14 und N1 bis N14 bezeichnet, bei der zweiten Stufe SP2 mit F21 bis F24
und N21 bis N24. Die nicht gezeichneten Stufen sind mit entsprechenden Brücken ausgerüstet.
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Mit Hilfe der Brücken Fll, F21 usw. wird die erste Ziffer der Standortkennung
für Feuerwehrruf codiert, mit F12, F22 usw. die zweite, mit F13, F23 usw. die dritte
und mit F14, F24 usw. die vierte. Für Polizei-Notruf sind die Brücken Nll, N21 usw.
für die erste Ziffer der Standortkennung maßgeblich, die Brücken N12, N22 usw. für
die zweite Ziffer usw. Die Codierung erfolgt im BCD-Code, wobei eine 1 in diesem
Code durch Beibehalten der entsprechenden Brücke, eine 0 durch Entfernen bzw. Auftrennen
dargestellt.
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wird. Damit ist eine einfache Codierung am Aufstellort gegeben.
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Die acht Ausgänge der vier Stufen werden vom Mikrocomputer der Reihe
nach abgefragt; dabei liefert ein Signal an einem Kontrollausgang X1, X2 das zusätzliche
Kriterium, von welcher Stufe SP1, SP2 usw. das auf der Abfrageleitung erscheinende
Signal stammt. Damit ist die richtige Weiterverarbeitung der gespeicherten Information
sichergestellt.
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Die Multiplexer J1, J2 werden nur zum Zeitpunkt der Abfrageangesteuert,
ansonsten sind ihre Ausgänge über Widerstände W von z.B. 470 k0hm hochohmig an Erde
gelegt. Diese Maßnahme wurde im Sinne eines geringen Stromverbrauchs getroffen.
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Die beschriebene Anordnung eignet zeitz sich nicht nur für das Aussenden
von Notrufen an öffentlichen Abfragestellen (Polizei, Feuerwehr). Da jede beliebige
Wählimpulsfolge programmiert werden kann, ist damit auch eine private Abfrayestelle
innerhalb einer Nebenstellenanlage automatisch anwählbar. Durch eine einfach zu
schaltende Brücke kann ferner das Aussenden von 110 bzw. 112 sowie des Melderkenn
zeichens unterdrückt werden. In diesem Fall wirken die vier nachfolgenden Ziffern,
die bei öffentlichem Notruf die Standortkennung beinhalten, als Wählzeichen. Man
sieht, daß bei privatem Gebrauch beliebige Freizügigkeit in der Zuordnung der insgesamt
neun zur Verfügung stehenden Ziffernstellen zu Wählzeichen und Standortkennungen
besteht. Als zweckmäßiger Einsatzort privater Notrufmelder seien Kühlhäuser und
ähnliche mit Selbstschließmechanismen ausgestattete Räume genannt, in die versehentlich
Personen eingeschlossen werden können.
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