DE3621680C2 - Mehrfrequenzcodeempfänger und damit ausgerüstete Einrichtung zum Übertragen von Signalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrfrequenzcodeempfänger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Einrichtung mit einer Mehrzahl von Signalgeneratoren und diesen zugeordneten Erkennungsschaltungen nach dem Oberbegriff von Anspruch 10.

Ein solcher Mehrfrequenzcodeempfänger und eine solche Einrichtung sind aus der DE-OS 24 36 691 bekannt. Diese Schrift beschreibt eine "Vielfach-Programmierschaltung", durch die "verschiedene miteinander in Beziehung stehende Vorrichtungen . . . gleichzeitig, in einer bestimmten Reihenfolge, abwechselnd oder in anderer Weise betrieben werden" sollen. Die Steuersignale hierzu werden als Tonsignale mit unterschiedlicher Tonhöhe (Frequenz) auf einem Magnetbandgerät aufgezeichnet. Jedem Steuerkanal ist ein Tonkanal zugeordnet. Es können auch mehrere Steuersignale gleichzeitig auftreten, womit entweder mehrere Vorrichtungen gleichzeitig gesteuert werden können oder, wie auf Seite 3 unten angedeutet, durch binäre Kodierung über n Kanäle 2ⁿ Vorrichtungen, dann aber nicht gleichzeitig. Zum Programmablauf wird das Ausgangssignal des Magnetbandgerätes dieser Schaltung zugeführt, die dann als Mehrfrequenzcodeempfänger arbeitet. Dieser Mehrfrequenzcodeempfänger besteht pro Steuerkanal aus einem analogen Tonfrequenzfilter mit zugeordnetem Schwellwertdetektor, die als Erkennungsschaltung dienen. Zur Programmierung, d. h. beim Bespielen des Magnetbandes, wird derselbe Mehrfrequenzcodeempfänger eingesetzt, wobei nun die einzelnen Tonfrequenzfilter mittels je eines von Hand zuschaltbaren Rückkopplungszweiges zum Schwingen gebracht werden, wodurch sie zu Signalgeneratoren werden.

Diese bekannten Anordnungen beruhen auf dem Prinzip des Frequenzmultiplex. Dabei werden mehrere Signale auf verschiedenen Frequenzen über dasselbe Medium übertragen. Die Frequenzen werden durch frequenzbestimmende Bauelemente festgelegt, die Sender und Empfänger dieser Signale können deshalb völlig voneinander unabhängig sein. Auch dort, wo die Frequenzen weit auseinander liegen, ist dennoch ein nicht unerheblicher schaltungstechnischer Aufwand erforderlich, was vor allem auf den analogen Aufbau zurückzuführen ist.

Ein anderes weitverbreitetes Prinzip zur Übertragung mehrerer Signale über dasselbe Medium ist das Prinzip des Zeitmultiplex, bei dem sich die Signale das Medium zeitlich aufteilen. Da die Zeit aber nicht durch Gerätekonstanten bestimmt werden kann, muß eine Koordination der verschiedenen Sender und Empfänger untereinander erfolgen. Dies kann beispielsweise durch Synchronisation oder durch Schiedsrichterverfahren erfolgen. Zeitmultiplexeinrichtungen haben zwar den Vorteil, durch Digitalschaltungen realisiert werden zu können, was einen ziemlich problemlosen Aufbau ergibt, dafür muß aber der Nachteil in Kauf genommen werden, daß zusätzlicher Aufwand für die zeitliche Koordinierung erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mehrfrequenzcodeempfänger und eine Einrichtung zum Übertragen von Signalen mit einer Mehrzahl von Signalgeneratoren und Erkennungsschaltungen mit digitaler Signalerzeugung und -verarbeitung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Mehrfrequenzcodeempfänger nach der Lehre des Anspruchs 1 und eine Einrichtung nach der Lehre des Anspruchs 10. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung nutzt die Tatsache, daß beim Zusammenfassen einer beliebigen Auswahl aus einer endlichen Anzahl von digitalen Teilsignalen mit jeweils fest vorgegebener Signalform sich auch nur eine endliche Anzahl möglicher Signalformen für das Summensignal ergeben kann und daß die Teilsignale so ausgewählt werden können, daß das Summensignal auf jeden Fall erkennen läßt, welche der Teilsignale gerade im Summensignal enthalten sind und welche nicht.

Die Erfindung gibt einen Mehrfrequenzcodeempfänger an, der diese Erkenntnis ausnützt. Als Anwendungsbeispiel wird eine Einrichtung zum Übertragen von Signalen angegeben. Geeignet ausgewählte Sätze von Teilsignalen werden beispielhaft angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs- und Anwendungsbeispielen unter Zuhilfenahme der beiliegenden Zeichnung weiter erläutert.

Fig. 1 zeigt einfache Signalformen (Fig. 1a) und dafür geeignete einfache Mehrfrequenzcodeemp­ fänger (Fig. 1b . . . 1f);

Fig. 2 zeigt einen Mehrfrequenzcodeempfänger zum Erkennen einer Mehrzahl von Teilsignalen, deren Frequenzen jeweils um eine Oktave auseinanderliegen;

Fig. 3 zeigt eine Einrichtung zum Übertragen von Signalen, die mehrere Ausführungsformen aufweist;

Fig. 4 zeigt eine Baugruppe der Einrichtung nach Fig. 3, und

Fig. 5 zeigt eine an sich bekannte wired-or- Schaltung.

Fig. 1a zeigt digitale Teilsignale Sa und Sb sowie das durch ODER-Verknüpfung daraus resultierende Summensignal S = Sa V Sb. Die Signale Sa und Sb bestehen aus regelmäßigen Impulsfolgen mit den Periodendauern Ta bzw. Tb, wobei im gezeigten Beispiel Ta : Tb = 1 : 8 ist. Das Summensignal S = Sa V Sb weist in diesem Beispiel ebenfalls die Periodendauer Tb auf. Es weist Einzelimpulse der Länge (Ta + Tb)/2 und Ta/2 auf. Bei beliebiger Phasenverschiebung der Teilsignale Sa und Sb gegeneinander kann sich der längere Einzelimpuls in zwei Teile mit den Längen Ta/2 und Tb/2 auflösen. Wenn das Summensignal mit dem Takt Ta/2 abgetastet wird, dann ist diese Auflösung überhaupt nicht mehr erkennbar. Je nachdem, welches der Teilsignale im Summensignal mit enthalten ist, ergeben sich verschiedene Signalformen des Summensignals, wobei jedoch die Zahl der möglichen Signalformen sehr begrenzt ist.

Es ist leicht einzusehen, daß sich auch dann eine sehr begrenzte Zahl möglicher Signalformen ergibt, wenn die Teilsignale nicht ODER-verknüpft, sondern additiv überlagert werden, wenn sich also die Amplituden addieren. Auch in diesem Fall kann die Auswertung des Summensignals in gleicher oder ähnlicher Weise erfolgen, wie dies im folgenden für ODER-verknüpfte und damit digitale Signale gezeigt wird.

Ist aufgrund des konkreten Anwendungsfalls damit zu rechnen, daß die Abtastzeitpunkte (Takt Ta/2) mit Flanken des Summensignals zusammentreffen und sich dadurch Fehler ergeben können, so kann eine eindeutige Auswertung beispielsweise durch eine feinere Auflösung (z. B. Takt Ta/4 statt Ta/2) erreicht werden.

Die Auswertung entsprechend der Fig. 1b bis 1e erfolgt so, daß das Summensignal S mit dem Takt Ta/2 seriell in ein Schieberegister eingegeben wird und daß eine an die parallelen Ausgänge des Schieberegisters angeschlossene Decodiereinrichtung die im Schieberegister jeweils enthaltene Signalform auswertet. Das Schieberegister selbst ist in den Figuren nicht eingezeichnet. Dies ist für den Fachmann ohne weiteres realisierbar. Der Inhalt des Schieberegisters gibt den Verlauf der in Fig. 1a gezeigten Signalform des Summensignals S wieder. Die Eingänge der in den Fig. 1b bis 1e gezeigten Decodierschaltungen sind deshalb hier nicht an ein Schieberegister geführt, sondern weisen durch Pfeile auf die entsprechenden Abschnitte des Summensignals S in Fig. 1a.

Ein Signal a, das angibt, ob das Teilsignal Sa vorhanden ist oder nicht, läßt sich entsprechend der Schaltung in Fig. 1b durch Auswertung zweier um Tb/2 voneinander entfernter Signalwerte bilden (1 und 9 in Fig. 1b).

Diese beiden Punkte können nur dann gleichzeitig auf logisch 1 sein, wenn das Teilsignal Sa im Summensignal S enthalten ist, das Teilsignal Sb ist hier ohne Einfluß. Diese Bedingung ist mit Sicherheit während der Periodendauer Ta einmal erfüllt, wenn Sa vorhanden ist. Ein UND- Gatter GUa mit nachfolgendem Monoflop MF1 reicht zur Decodierung des Teilsignals Sa aus.

Ebenfalls in Fig. 1b gezeigt ist eine einfache Schaltung zur Decodierung des Teilsignals Sb und zur Abgabe eines Signals b. Hier genügt es, zwei aufeinanderfolgende Zellen des Schieberegisters (1 und 2) auszuwerten, was durch ein UND-Gatter GUb mit nachfolgendem Monoflop MF2 möglich ist. Die Standzeit des Monoflops MF2 muß etwas größer als die Periodendauer Tb sein.

Die beiden Decodierschaltungen in Fig. 1b bilden dann zusammen mit dem Schieberegister und gegebenenfalls einem Schaltkreis zum Bilden oder Regenerieren des Takts Ta/2 für das Schieberegister einen kompletten Mehrfrequenzcode­ empfänger.

Im Vergleich zur Decodierung des Signals b ist für die Decodierung des Signals a ein verhältnismäßig langes Schieberegister erforderlich. Eine Abwandlung zur Decodierung des Signals a, die ebenfalls mit einem kürzeren Schieberegister auskommt, ist in Fig. 1c gezeigt. Mit einem UND-Gatter GUc, dessen einem Eingang ein Inverter zugeordnet ist, und einem Monoflop MF3 wird festgestellt, ob in einem Zeitraum der Länge Tb wenigstens einmal die logische Folge 101 auftritt, was nur dann möglich ist, wenn das Teilsignal Sa im Summensignal S enthalten ist.

Eine weitere Abwandlung zeigt Fig. 1d, in der eine Schaltung gezeigt wird, die die Verwendung von Monoflops vermeidet und ausschließlich Gatter verwendet. Damit ist einerseits die Abhängigkeit vom Absolutwert der Periodendauer nicht mehr gegeben; es ist nur noch das Verhältnis der Periodendauern ausschlaggebend. Andererseits können die Gatter auch durch programmierbare logische Felder realisiert werden. Ähnlich wie beim Beispiel nach Fig. 1b wird durch die UND-Gatter GUda 1 und GUda 2 festgestellt, ob das Teilsignal Sa vorhanden ist. Ist das Teilsignal Sa vorhanden, so wird dies abwechselnd immer von einem der beiden UND-Gatter GUda 1 und GUda 2 festgestellt, ihre Ausgänge werden deshalb durch ein ODER- Gatter GOa zusammengefaßt, an dessen Ausgang dann das Signal a abgreifbar ist. Entsprechend wird das Teilsignal Sb durch vier UND-Gatter GUdb 1, GUdb 2, GUdb 3 und GUdb 4 sowie ein ODER-Gatter GOb festgestellt und durch das Signal b angezeigt.

Die Decodiereinrichtungen nach Fig. 1d weisen insgesamt vier Eingänge (Abgriffe 1, 2, 9 und 10) und zwei Ausgänge für die Signale a und b auf. Jeder beliebigen Kombination logischer Signale an diesen vier Eingängen ist jeweils genau ein Wertepaar am Ausgang zugeordnet. Diese Zuordnung kann, wie Fig. 1e zeigt, auch durch einen Festwertspeicher M mit vier Adreßeingängen A0, A1, A2, A3 und einem Speicherumfang von zwei Bit pro Adresse und damit zwei Datenausgängen D0, D1 erfolgen.

Eine ganz andere Art der Decodierung zeigt das Beispiel nach Fig. 1f. Mit dieser Schaltung werden die Längen der im Summensignal S enthaltenen Einzelimpulse ausgezählt und daraus die beteiligten Teilsignale bestimmt. Ein Schieberegister wird hier nicht benötigt. Eingangssignal dieser Schaltung ist das Summensignal S selbst, das über ein Verzögerungsglied V auf den Löscheingang Cl (Clear) eines Zählers Z gegeben wird. Am Takteingang Ck (Clock) des Zählers, der bei Clear = 1 freigegeben ist, liegt ein Takt mit der Periodendauer Ta/2. Werden durch den Zähler Z überhaupt keine Einzelimpulse festgestellt, dann ist im Summensignal S keines der beiden Teilsignale enthalten. Immer wenn der Zähler Z bereits bei 1 zurückgestellt wird, dann ist das Teilsignal Sa im Summensignal S enthalten. Immer wenn der Zähler Z mindestens bis 2 zählt, dann ist das Teilsignal Sb vorhanden. Es genügt deshalb ein Zähler, der die Zählerstände 0, 1 und 2 unterscheiden kann; im Beispiel ist ein zweistufiger Binärzähler gezeigt, der von 0 bis 3 zählen kann.

Wird beim Erreichen des Zählerstands 2 über dessen Datenausgang D1 ein Monoflop MF5 gesetzt und beträgt die Standzeit des Monoflops MF5 etwas mehr als eine Periodendauer Tb, dann ist an dessen Ausgang Q das Signal b abgreifbar, das zeigt, wenn das Teilsignal Sb im Summensignal S enthalten ist. Damit das Monoflop MF5 wie gewünscht als Speicher wirken kann, dessen Speicherinhalt solange auf 1 ist, wie das Teilsignal Sb anliegt, muß es nachtriggerbar sein, d. h., ein Eingangsimpuls an seinem Takteingang muß sich auch dann auswirken, wenn seine Standzeit noch nicht abgelaufen ist. Dies gilt im übrigen auch für die bereits oben genannten Monoflops MF1, MF2 und MF3. Daß der Zähler Z nicht die volle Länge des Impulses zählt, sondern beim Zählerstand 3 zurückgesetzt wird und wieder von vorn beginnt, wobei dann wiederum beim Zählerstand 2 das Monoflop MF5 getriggert wird, stört dabei nicht, da hier nur festgestellt werden muß, ob der Zählerstand 2 überhaupt erreicht wird, nicht, ob er überschritten wird.

Bezüglich des Teilsignals Sa dagegen ist ausschließlich der Endstand des Zählers Z von Bedeutung, wobei es aber ausreicht, festzustellen, ob der Zählerstand am Ende gerade oder ungerade ist. Das Vorhandensein des Teilsignals Sa führt dazu, daß ungerade Zählerstände auftreten. Das Summensignal S wird deshalb auf den Takteingang Ck eines Monoflops MF4 geführt, das einen weiteren Eingang aufweist, der mit dem Datenausgang D0 des Zählers Z verbunden ist. Der weitere Eingang ist ein Vorbereitungseingang, d. h., das Monoflop MF4 wird dann gesetzt oder nachgetriggert, wenn am Takteingang Ck ein Übergang von 1 nach 0 erscheint (negative Flanke, ausgefüllter Pfeil) und gleichzeitig am weiteren Eingang eine 1 anliegt. Am Ende eines jeden Einzelimpulses, der zu einem ungeraden Zählerstand führt, wird damit das Monoflop MF4 getriggert oder nachgetriggert. An dessen Ausgang Q liegt dann das Signal a an. Unmittelbar nach dem Ende eines Einzelimpulses wird der Zähler Z über das Verzögerungsglied V wieder gelöscht und solange angehalten, bis der nächste Einzelimpuls beginnt.

Anhand des in Fig. 1 gezeigten einfachen Beispiels wurde gezeigt, daß und wie mit wenig Aufbau eine Trennung zweier geeignet gewählter und einander überlagerter Teilsignale möglich ist. Dieses Prinzip ist auch auf mehr als zwei Teilsignale und auch auf solche übertragbar, deren Frequenzen nicht so weit auseinanderliegen wie im gezeigten Beispiel. Es ist ohne weiteres erkennbar, daß auch eine Recheneinheit nach diesem Prinzip die Funktion des Mehrfrequenzcodeempfängers übernehmen oder mitübernehmen kann.

Ein solcher Mehrfrequenzcodeempfänger kann auch leicht so ergänzt werden, daß er auch dann noch zufriedenstellend arbeitet, wenn im zu empfangenden Signal gelegentliche Störungen auftreten. Er muß dazu für jedes Teilsignal mit einer Zusatzeinrichtung versehen sein, die das jeweilige Teilsignal nur dann als erkannt anzeigt, wenn es während einer vorgegebenen Zeit mit einer vorgegebenen Mindesthäufigkeit erkannt wurde. Der Ausgang des UND-Gatters GUa in Fig. 1b beispielsweise wechselt bei vorhandenen Teilsignalen Sa während einer Periodendauer Tb achtmal zwischen 1 und 0. Das Signal Sa könnte dann beispielsweise als erkannt gelten, wenn während dieser Zeit mindestens viermal eine 1 auftritt. Dies könnte beispielsweise durch zwei Zähler festgestellt werden, wovon der eine die Periodendauer bestimmt (aus dem Takt, mit dem auch das Schieberegister getaktet wird), während der zweite Zähler zählt, wie oft eine 1 auftritt.

Anhand der Fig. 2 wird nun ein Mehrfrequenzcodeempfänger beschrieben, der für solche Teilsignale geeignet ist, deren Frequenzen im Verhältnis 1 : 2 zueinander stehen und die ein Impuls-Pause-Verhältnis von 1 : 1 aufweisen. Solche Teilsignale lassen sich leicht durch fortgesetzte Halbierung aus einem Grundtakt ableiten. Dieser Mehrfrequenzcodeempfänger weist einen Binärzähler mit einem Takteingang Ck, einem Löscheingang Cl und mehreren Datenausgängen auf. Gezeigt ist ein achtstufiger Zähler Z mit acht Datenausgängen D0 bis D7. An dessen Takteingang Ck liegt ein Taktsignal T0/2 an, dessen Frequenz doppelt so hoch ist, wie die des Teilsignals T0 mit der höchsten Frequenz. Am Löscheingang Cl des Zählers Z liegt über ein Verzögerungsglied V das Summensignal S als Eingangssignal an. Jeder Stufe des Zählers Z ist eine Speicherzelle Sp 0 bis Sp 7 mit je einem Takteingang Ck, einem Dateneingang D und einem Ausgang Q zugeordnet. Die Dateneingänge D der Speicherzellen Sp 0 bis Sp 7 sind mit den Datenausgängen D0 bis D7 des Zählers Z verbunden. Das Summensignal S ist an alle Takteingänge Ck der Speicherzellen Sp 0 bis Sp 7 angelegt, so daß am Ende eines jeden Einzelimpulses der Zählerstand des Zählers Z in die Speicherzellen übernommen wird. Anschließend wird der Zähler Z über das Verzögerungsglied V angehalten und zurückgesetzt. Jeder Stufe des Zählers und der zugehörigen Speicherzelle entspricht eines der Teilsignale, die hier mit "T0" bis "T7" bezeichnet sind, wobei die Bezeichnung die jeweilige Periodendauer widerspiegelt. Die Speicherzellen Sp 0 bis Sp 7 könnten, wie im Beispiel nach Fig. 1f, Monoflops sein. Hier ist jedoch eine Alternative mit D-Flip- Flops dargestellt. Die Ausgänge Q der D-Flip-Flops sind über ODER-Gatter G0 bis G7 mit den Dateneingängen D verbunden, wobei die anderen Eingänge der ODER-Gatter G0 bis G7 mit den Datenausgängen D0 bis D7 des Zählers Z verbunden sind. Im Gegensatz zu Monoflops müssen die D-Flip-Flops nach jeder Abfrage wieder zurückgesetzt werden. Sie weisen hierzu Löscheingänge Cl auf, die untereinander und mit dem Ausgang eines Teilers T verbunden sind. Der Teiler T ist ein Binärzähler wie der Zähler Z und weist ebenso viele Stufen auf wie dieser. An seinem Takteingang Ck ist auch derselbe Takt T0/2 angelegt. Er wird jedoch nicht zurückgesetzt. Wenn die Periodendauer T7 des Teilsignals mit der niedrigsten Frequenz vergangen ist, dann ist das Summensignal komplett ausgewertet, weil das Summensignal ebenfalls die Periodendauer T7 aufweist. Jetzt können durch das Ausgangssignal des Teilers T die D-Flip-Flops zurückgesetzt werden. Außerdem kann bei Bedarf durch dieses Signal eine Abfrage ausgelöst werden. Den D-Flip-Flops könnte nun beispielsweise noch je ein weiteres D-Flip-Flop nachgeschaltet werden, deren Takteingänge mit dem Ausgang des Teilers T verbunden sind und deren Dateneingänge mit den Datenausgängen Q der D-Flip-Flops Sp0 bis Sp7 verbunden sind. Damit stünde dann das Abfrageergebnis ständig, und nicht nur kurzfristig am Ende einer Abfrageperiode, zur Verfügung.

Der Mehrfrequenzcodeempfänger nach Fig. 2 ist in der Stufenzahl beliebig variabel, dies insbesondere auch deshalb, weil Zähler Z und Teiler T auch so aufgebaut sein können, daß sie pro Stufe je ein D-Flip-Flop aufweisen.

Anhand der Fig. 3 wird nun eine Einrichtung zur Übertragung von Signalen beschrieben, die vorzugsweise mit Mehrfrequenzcode­ empfängern der oben beschriebenen Art betrieben werden kann. Diese Einrichtungen sind vorzugsweise zur Abgabe von Störungsmeldungen von dezentral angeordneten Baugruppen zu zentralen Einrichtungen geeignet. Das Beispiel in Fig. 3 ist so gewählt, daß anhand dieses Beispiels mehrere Ausführungsformen beschrieben werden können. Das Beispiel enthält insgesamt vier erfindungsgemäße Einrichtungen, die miteinander, zum Teil durch Überlagerung, verbunden sind.

Die erste derartige Einrichtung besteht aus einer Mehrzahl von Signalgeneratoren SG11 bis SG18, einem Empfänger E4 und einem Signalbus B4. Die Signalgeneratoren sind Digitalschaltungen, die Digitalsignale abgeben, die sich durch ihre Frequenz voneinander unterscheiden und die durch elektrische Signale ein- und ausschaltbar sind. Solche Signalgeneratoren sind dem Fachmann geläufig, es können beispielsweise Frequenzteiler sein, die aus einem gemeinsamen Grundtakt Impulsfolgen unterschiedlicher Frequenzen ableiten. Der Empfänger E4 enthält pro Signalgenerator eine Erkennungsschaltung, die in der Lage ist, das vom zugehörigen Signalgenerator kommende Teilsignal von anderen im Summensignal enthaltenen Teilsignalen zu unterscheiden. Vorzugsweise sind die Erkennungsschaltungen zu einem Mehrfrequenzcodeempfänger wie oben beschrieben zusammengefaßt. Die Ausgänge aller Signalgeneratoren SG11 bis SG18 und die Eingänge der Erkennungsschaltungen sind untereinander durch den Signalbus B4 verbunden. Die Ausgänge der Signalgeneratoren sind bevorzugt durch eine wired-or-Schaltung mit dem Signalbus B4 verbunden, wodurch sich eine ODER-Verknüpfung der Ausgangssignale und damit ein digitales Summensignal ergibt.

Die Form des Signalbusses (Linie, Stern, Baum, Netz oder Kombination daraus) ist unerheblich, auch die Verbindung einzelner Signalgeneratoren, Erkennungsschaltungen oder etwa eines zusätzlichen Empfängers mit dem Signalbus an wechselnden Punkten ist möglich.

Vorzugsweise wird diese Einrichtung nun dazu verwendet, verschiedene Einheiten eines größeren Systems zu überwachen. Die Signalgeneratoren sind hierzu jeweils einer zu überwachenden Einheit zugeordnet und räumlich mit dieser verbunden. Die Signalgeneratoren sind durch Einrichtungen zur Fehlermeldung oder Alarmgabe ein- und ausschaltbar. Während des fehlerfreien Betriebs sind die Signalgeneratoren eingeschaltet, andernfalls sind sie ausgeschaltet oder fallen aus. Der Empfänger E4 kann damit auf einfache Weise einen Alarm auslösen. Außer den zu überwachenden Einheiten wird damit auch die Funktion der Überwachungseinrichtung selbst einschließlich des Signalbusses überwacht. Nur der Empfänger E4 ist von dieser Überwachung ausgeschlossen. Es ist aber ohne weiteres möglich, einen weiteren gleichartigen Empfänger an den Signalbus B4 anzuschließen, wodurch sowohl die Überwachungsmöglichkeit als auch die Sicherheit verbessert wird.

Eine zweite in Fig. 3 dargestellte erfindungsgemäße Einrichtung weist eine Mehrzahl von Signalgeneratoren SG2, SG4 und SG5 bis SG8, zwei Empfänger E2 und E5 und einen Signalbus B1 auf. Dieser Einrichtung ist eine weitere (dritte) im Prinzip gleichartige Einrichtung mit einem Signalbus B2 überlagert. Jedem der Signalgeneratoren SG2, SG4 und SG5 bis SG8 ist dabei eine Mehrzahl weiterer Signalgeneratoren zugeordnet, deren Ausgänge mit dem Signalbus B2 verbunden sind. Die weiteren Signalgeneratoren sind in Fig. 3 nicht getrennt eingezeichnet; sie sind als mit den Signalgeneratoren SG2, SG4 und SG5 bis SG8 vereinigt anzusehen. Jeder dieser Signalgeneratoren SG2, SG4 und SG5 bis SG8 ist also so aufgebaut, daß er eine Frequenz auf den Signalbus B1 und mehrere Frequenzen auf den Signalbus B2 abgeben kann. Auf den Signalbus B1 muß dabei von jedem Signalgenerator eine andere Frequenz kommen, während auf den Signalbus B2 auch von verschiedenen Signalgeneratoren dieselbe Frequenz kommen kann. Die Signalgeneratoren sind nun so geschaltet, daß bei störungsfreiem Betrieb auf dem Signalbus B1 alle möglichen Frequenzen vorhanden sind und daß auf dem Signalbus B2 kein Signal auftritt. Beim Auftreten einer Störung wird dann die entsprechende Frequenz auf dem Signalbus B1 unterbrochen und auf dem Signalbus B2 die Art der Störung näher gekennzeichnet. Dies kann sowohl dadurch erfolgen, daß jeder Störungsart eine einzige Frequenz zugeordnet ist als auch dadurch, daß jeder Frequenz ein Binärwert zugeordnet ist, wodurch ein Mehrfrequenzcode entsteht und daß jeder Störungsart ein Mehrfrequenzcodewort zugeordnet ist. Auch Totalausfälle einer Einheit sind so erkennbar, wobei im Falle des Mehrfrequenzcodes eine Fehlerhäufung wie ein Totalausfall behandelt werden kann.

Eine vierte in Fig. 3 dargestellte erfindungsgemäße Einrichtung weist eine Mehrzahl von Signalgeneratoren SG31 bis SG34, einen Signalbus B3 und einen Empfänger E3 auf. Der Empfänger E3 ist Teil einer Überleiteinheit ESG3, die außerdem noch Signalgeneratoren enthält, die Störungsmeldungen an die Signalbusse B1 und B2 abgeben können. Die Abgabe eines Signals an den Signalbus B1 sagt dann aus, daß keine Störungsmeldung vorliegt, die Abgabe eines Signales an den Signalbus B2 gibt im Falle einer Störung an, welche durch einen der Signalgeneratoren SG31 bis SG34 überwachte Untereinheit gestört ist. Die Überleiteinheit ESG3 wird unten anhand der Fig. 4 noch näher beschrieben.

In gleicher Weise wie die zuletzt beschriebene vierte Einrichtung ist auch die zuerst beschriebene erste Einrichtung, die durch den Empfänger E4 an sich schon funktionsfähig ist, durch eine Überleiteinheit ESG1 an die Signalbusse B1 und B2 angeschlossen und damit auch durch die Empfänger E2 und E3 überwachbar. Die Überleiteinheit ESG1 entspricht der Überleiteinheit ESG3.

Anhand der Fig. 4 wird nun die Überleiteinheit ESG3 der Anordnung nach Fig. 3 beschrieben. Sie enthält den bereits genannten Empfänger E3, dessen Eingang mit dem Signalbus B3 verbunden ist, einen Signalgenerator SG3, dessen Ausgang mit dem Signalbus B1 verbunden ist, vier Signalgeneratoren SG 301 bis SG 304, deren Ausgänge mit dem Signalbus B2 verbunden sind, ein UND-Gatter U30 und vier Inverter I31 bis I34. Der Empfänger E3 wertet das am Signalbus B3 anliegende Signal S3 aus und gibt an seinen Ausgängen die Signale S31 bis S34 ab. Solange alle vier Signale S31 bis S34 auf 1 sind, ist der Signalgenerator SG3 über das UND-Gatter U30 eingeschaltet und zeigt damit auf dem Signalbus B1 an, daß alle durch die Signalgeneratoren SG31 bis SG34 überwachten Untereinheiten wie auch die Überleiteinrichtung ESG3 keine Störung erkennen lassen. Wird durch Ausfall eines der Signale S31 bis S34 eine Störung angezeigt, dann wird der Signalgenerator SG3 ausgeschaltet und einer der Signalgeneratoren SG301 bis SG304 über den zugehörigen Inverter I31 bis I34 eingeschaltet.

Anhand der Fig. 5 wird noch kurz erklärt, was in der vorliegenden Anmeldung als wired-or-Schaltung verstanden wird. Gezeigt sind die Ausgänge der Signalgeneratoren SG11 bis SG12 und der Signalbus B4. Jeder Ausgang weist einen Widerstand R1 bzw. R2 und einen Transistor T1 bzw. T2 auf. Der Widerstand ist jeweils mit dem positiven Pegel H verbunden, der Transistor mit Masse. Der gemein­ same Verbindungspunkt von Widerstand und Transistor ist mit dem Signalbus B4 verbunden. Ist in irgendeinem der angeschlossenen Signalgeneratoren der Transistor leitend, dann liegt der Signalbus B4 auf Masse, andernfalls auf dem positiven Pegel H. Weitverbreitet ist auch die Alternative, die einzelnen Widerstände R1 und R2 wegzulassen und den Verknüpfungspunkt, hier den Signalbus B4, über einen Widerstand R mit dem positiven Pegel H zu verbinden. Die einzelnen Ausgänge weisen dann einen offenen Kollektor auf.

Eine solche Einrichtung kann auch für eine, wenn auch nicht allzu schnelle, Datenübertragung verwendet werden. Eine allen Teilsignalen gemeinsame Periodendauer, vorzugsweise die kleinste gemeinsame Vielfache der Periodendauern der Teilsignale, gibt dabei den Takt an, der beispielsweise durch Aus- und Einschalten eines der Teilsignale im Summensignal enthalten sein kann.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß eine Phasenverschiebung der Teilsignale gegeneinander ohne Einfluß auf die Auswertbarkeit ist. Auch Abweichungen vom Sollwert der Frequenzen der Teilsignale und des bei der Auswertung verwendeten Takts sind solange ohne Einfluß, solange die sich daraus ergebende Phasenverschiebung innerhalb eines Auswerteintervalls geringer als eine Taktperiode bleibt. Ein Auswerteintervall ist dabei in der Regel gleich der allen Teilsignalen gemeinsamen Periodendauer, meist ist dies die Periodendauer des Teilsignales mit der niedrigsten Frequenz. Sofern die Frequenzen in diesem Rahmen gehalten werden können, ist keine gegenseitige Synchronisation erforderlich.

Claims (17)

1. Mehrfrequenzcodeempfänger zum Feststellen der in einem Eingangssignal (S, S3) enthaltenen Teilsignale (T0, . . ., T7, Sa, Sb, S31, . . ., S34), die sich jeweils durch eine bestimmte Frequenz aus einer begrenzten Anzahl von Einzelfrequenzen auszeichnen, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrfrequenzcodeempfänger im Eingangssignal (S, S3) enthaltende Einzelimpulse (Rechteckimpulse) bestimmter Längen erkennen und jeweils einem als Rechteckschwingung bestimmter Periode ausgebildeten Teilsignal zuordnen kann.

2. Mehrfrequenzcodeempfänger nach Anspruch 1, für ein Eingangssignal (S, S3), das aus den Teilsignalen (T0, . . ., T7, Sa, Sb, S31, . . ., S34) durch ODER-Verknüpfung entstanden und damit selbst digital ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Längen der Einzelimpulse ausgezählt und daraus die beteiligten Teilsignale bestimmt werden.

3. Mehrfrequenzcodeempfänger nach dem Oberbegriff von Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schieberegister und eine Decodiereinrichtung (Fig. 1b . . . Fig. 1e) vorhanden sind, daß das Eingangssignal seriell in das Schieberegister eingegeben wird und daß die Eingänge der Decodiereinrichtung an die parallelen Ausgänge des Schieberegisters angeschlossen sind.

4. Mehrfrequenzcodeempfänger nach Anspruch 2, für Teilsignale, deren Frequenzen im Verhältnis 1 : 2 zueinander stehen und die ein Impuls-Pause-Verhältnis von 1 : 1 aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß ein k-stufiger Binärzähler (Z) mit einem Takteingang (Ck), einem Löscheingang (Cl) und k Datenausgängen (D0, D1, . . ., D7) vorhanden ist, an dessen Takteingang (Ck) ein Taktsignal (Ta/2, T0/2) anliegt, dessen Frequenz doppelt so hoch wie die des Teilsignales (Sa, T0) mit der höchsten Frequenz ist und an dessen Löscheingang (Cl) das Eingangssignal (S) über ein Verzögerungsglied (V) angelegt ist, daß k Speicherzellen (Sp0, Sp1, . . ., Sp7) mit je einem Takteingang (Ck), einem Dateneingang (D) und einem Datenausgang (Q) vorhanden sind, daß die Dateneingänge (D) der Speicherzellen (Sp0, Sp1, . . ., Sp7) mit den Datenausgängen (D0, D1, . . ., D7) des Binärzählers (Z) verbunden sind und daß das Eingangssignal (S) an alle Takteingänge (Ck) der Speicherzellen (Sp0, Sp1, . . ., Sp7) angelegt ist, so daß die Speicherzellen (Sp0, Sp1, . . ., Sp7) den Zählerstand des Binärzählers (Z) übernehmen bevor dieser zurückgesetzt wird.

5. Mehrfrequenzcodeempfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherzellen monostabile Kippstufen (Sp1) sind, deren Standzeiten etwa gleich der Periodendauer des Teilsignals (Sb) mit der niedrigsten Frequenz sind.

6. Mehrfrequenzcodeempfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherzellen D-Flip-Flops (Sp0, . . ., Sp7) mit Löscheingängen (Cl) sind, daß deren Datenausgänge (Q) über ODER-Gatter (G0, . . ., G7) mit den Dateneingängen (D) verbunden sind, wobei die anderen Eingänge der ODER-Gatter (G0, . . ., G7) mit den Datenausgängen (D0, . . ., D7) des Binärzählers (Z) verbunden sind und daß deren Löscheingänge (Cl) untereinander verbunden und so beschaltet sind, daß sie nach jeder Abfrage rück­ gesetzt werden.

7. Mehrfrequenzcodeempfänger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Decodiereinrichtung ein mehrstelliger adressierbarer Speicher (M), vorzugsweise ein Festwertspeicher ist und daß die Stellenzahl gleich der Zahl der zu decodierenden Teilsignale ist (Fig. 1e).

8. Mehrfrequenzcodeempfänger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Decodiereinrichtung logische Bausteine (Gatter) enthält (Fig. 1b . . . 1d).

9. Mehrfrequenzcodeempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorhanden sind, die ein Ausgangssignal (a, b, "T0", . . ., "T7"), das die Feststellung eines Teilsignales (Sa, Sb, T0, . . ., T7) anzeigt, so lange verzögern, bis das Teilsignal mehrmals oder über eine bestimmte Zeit festgestellt wurde.

10. Einrichtung mit einer Mehrzahl von Signalgeneratoren (SGx) und einer Mehrzahl von den Signalgeneratoren (SGx) zugeordneten Erkennungsschaltungen (Ey), bei der die Ausgänge aller Signalgeneratoren (SGx) und die Eingänge aller Erkennungsschaltungen (Ey) jeweils miteinander verbunden sind und bei der sich die Ausgangssignale der Signalgeneratoren (SGx) durch ihre Frequenz voneinander unterscheiden, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalgeneratoren (SGx) und die Erkennungsschaltungen (Ey) Digitalschaltungen sind, die Digitalsignale abgeben bzw. empfangen, daß die Signalgeneratoren (SGx) durch digitale elektrische Signale ein- und ausschaltbar sind, daß die Ausgänge der Signalgeneratoren (SGx) und die Eingänge der Erkennungsschaltungen (Ey) untereinander durch einen Signalbus (B1, B3, B4) verbunden sind und daß die Erkennungsschaltungen (Ey) als Mehrfrequenzcodeempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet sind.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Signalgeneratoren (SGx) so mit dem Signalbus (B1, B3, B4) verbunden sind, daß sich für die Signale eine ODER-Verknüpfung ergibt.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine wired-or-Schaltung zur Realisierung der ODER-Verknüpfung vorhanden ist (Fig. 5).

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Signalgenerator einer zu überwachenden Einheit eines größeren Systems zugeordnet und räumlich mit dieser verbunden ist, daß die Erkennungsschaltungen mit Einrichtungen zur Fehlermeldung oder Alarmgabe verbunden sind, daß jeder Signalgenerator eingeschaltet ist, solange die von ihm zu überwachende Einheit keine Störungen erkennen läßt und daß jeder Signalgenerator ausgeschaltet ist oder ausfällt, wenn die von ihm zu überwachende Einheit gestört ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Einrichtung eine weitere Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 mit einem weiteren Signalbus (B2) überlagert ist, daß jede zu überwachende Einheit eine Mehrzahl weiterer Signalgeneratoren (SG301, . . ., SG304) enthält, deren Ausgänge mit dem weiteren Signalbus (B2) verbunden sind, daß die weiteren Signalgeneratoren (SG301, . . ., SG304) ausgeschaltet sind, solange die zu überwachende Einheit keine Störung erkennen läßt und daß beim Auftreten einer Störung in der zu überwachenden Einheit eine Störungsmeldung durch die weiteren Signalgeneratoren (SG301, . . ., SG304) erfolgt, durch die die Art der Störung näher gekennzeichnet wird.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine zu überwachende Einheit eine weitere Einrichtung (B3, SG31, . . ., SG34, E3) nach Anspruch 12 enthält, die zur Überwachung von Untereinheiten bestimmt ist und daß die Störungsmeldung eine Aussage darüber enthält, welche Untereinheit gestört ist.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilsignal im Rhythmus einer allen Teilsignalen gemeinsamen Periodendauer aus- und eingeschaltet wird und als Takt für eine Datenübertragung mittels der anderen Teilsignale dient.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß weitere gleichartige Erkennungsschaltungen (E2, E5) zur Erkennung des gleichen Signals an anderen Stellen des Signalbusses (B1, B2) angeschlossen sind.