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Anordnung mit einer elektromagnetischen Signalempfangseinrichtung
in Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen Signalempfangseinrichtungen, wie Fallklappenrelais
u. dgl, in Fernmelde-, insbesondere Fernsprechanlagen, sollen auf möglichst kleine
Signalenergien ansprechen. Die hohe Ansprechempfindlichkeit ist aus zwei Gründen
wünschenswert; erstens, um bei gegebener Energie des Signalgebers möglichst hone
Übertragungsdämpfungen überbrücken und zweitens, um die Energie des Signalgebers
mit Rücksicht auf störende Einflüsse auf benachbarte Übertragungskanäle möglichst
klein halten zu können. Sind aber einerseits die Signalenergien so niedrig, daB
sie ungefähr den unvermeidlichen Störenergien entsprechen, die irgendwo zwischen
Geber und Signalempfangseinrichtung auftreten, und ist anderseits die Ansprechempfindlichkeit
der Signalempfangseinrichtung so hoch, daB diese auf die Störimpulse anspricht,
so verursachen die Störenergien Fehlauslösungen der Signalempfangseinrichtung. Mit
der Ansprechempfindlichkeit nimmt Somit auch die Störanfälligkeit der Signalempfangseinrichtung
zu.
Es sind Mittel zur Verhinderung der Störanfälligkeit bekannt.
Meist handelt es sich hierbei um mechanische oder elektrische Energiespeicher, die
durch die empfangenen Signale schrittweise aufgeladen werden, wobei die Signalempfangseinrichtung,
also z. B. ein Fallklappenrelais, erst dann anspricht, wenn der Energieinhalt des
Speichers einen zum voraus festgesetzten Betrag erreicht hat. Alle bisherigen Lösungsvorschläge
sind jedoch mit einem relativ großen Aufwand verbunden.
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. Die vorliegende Erfindung, die eine Anordnung mit einer elektromagnetischen
Signalempfangseinrichtung betrifft, zeigt nun einen anderen Weg zur Verminderung
der elektrischen Störanfälligkeit unter Verwendung einer als sogenannte Speicherdrossel
bereits bekannten Eisendrossel, deren Wirkung auf der Hysteresis der magnetischen
Eigenschaften von ferromagnetischen Materialien beruht. Durch die vorliegende Erfindung
eröffnet sich der Speicherdrossel ein neues Anwendungsgebiet. Erfindungsgemäß ist
mit der Signalempfangseinrichtung eine Eisendrossel in Reihe geschaltet und derart
dimensioniert, daß_ zur Ummagnetisierung derselben eine Mehrzahl von Spannungsimpulsen
erforderlich ist, von denen jeder zum Ansprechen der Signalempfangseinrichtung ausreichen
würde.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Eisendrossel einen
geschlossenen Magnetkreis auf, für den ein Material mit rechteckförmiger Hysteresisschleife,
scharfem Sättigungsknick und nahezu waagrechtem Sättigungsast verwendet ist. Die
Drossel ist so zu dimensionieren, daß deren Stufenstrom kleiner ist als der Ansprechstrom
der Signalempfangseinrichtung.
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Im Ausgangszustand ist der Drosselkern gesättigt. Gelangen an die
Wicklung der Drossel einzelne gleichgerichtete Spannungsimpulse solcher Größe, daß
der Einzelimpuls nur ein Bruchteil des Gesamtimpulses der Drossel beträgt, so wird
die Ummagnetisierung schrittweise durchgeführt. Als Gesamtimpuls wird der Spannungsimpuls
bezeichnet, der erforderlich ist, um die Drossel von dem einen in das andere Sättigungsgebiet
umzumagnetisieren. Während der Ummagnetisierung erzeugen die Spannungsimpulse im
Stromkreis nur einen kleinen Stufenstrom, der praktisch von der Höhe der treibenden
Spannung unabhängig ist und zum Ansprechen der Signalempfangseinrichtung nicht ausreicht.
Am Ende der Ummagnetisierung ist der Drosselkern in der umgekehrten Flußrichtung
gesättigt. In diesem Zustand setzt die Drossel der treibenden Spannung keinen Widerstand
mehr entgegen. Der von den weiteren Spannungsimpulsen erzeugte Strom nimmt einen
um ein Mehrfaches höheren Wert an und bringt die Signalempfängseinrichtung mit Sicherheit
zum Ansprechen.
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Die Ummagnetisierung der Drossel ist bti einer betriebsmäßigen Signalgabe,
die z. B. aus einer Folge von mehreren Spannungsimpulsen besteht, nach Eintreffen
einiger Spannungsimpulse beendet. Die weiteren Spannungsimpulse bringen die Signä1-empfangseinrichtung
zum Ansprechen. Einzelne Störimpulse dagegen werden in der Drossel gespeichert,
ohne eine sofortige Auslösung der Signalempfangseinrichtung zu verursachen, sofern
ein einzelner Störimpuls den Gesamtimpuls der Drossel nicht übersteigt. Zweckmäßig
wird man die Eisendrossel so dimensionieren, daß etwa zehn Störimpulse, die den
minimalen Nutzimpulsen entsprechen, zu deren Ummagnetisierung erforderlich sind.
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Da die Drossel nach dem Ansprechen der Signalempfangseinrichtung im
erreichten Sättigungszustand verbleibt, sind Mittel nötig, um den Ausgangszustand
der Schaltungsanordnung wieder herzustellen. Zu diesem Zweck ist die Drossel umzupolen
oder rückzumagnetisieren. Der Eisendrossel kann z. B. ein Polumschalter zugeordnet
sein, der nach dem Ansprechen der Signalempfangseinrichtung umgelegt wird. Eine
andere Möglichkeit bestecht darin, die Drossel mittels einer vorübergehend anschaltbaren
lokalen Spannungsquelle in den ursprünglichen Sättigungszustand rückzumagnetisieren.
Bei Signalempfangseinrichtungen mit bleibender Anzeige (z. B. Fallklappe) ist es
zweckmäßig, die Anordnung so zu treffen, daß die Mittel zur Rückführung der Schaltungsanordnung
in den Ausgangszustand' gleichzeitig mit der Rückstellung der Signalempfangseinrichtung
wirksam werden.
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Eine etwas andere Arbeitsweise, jedoch mit dem gleichen Erfolg, erreicht
man mit einer Eisendrossel, die einen Magnetkreis mit Luftspalt aufweist und im
übrigen so dimensioniert ist, daß die remanente Induktion um ein Mehrfaches kleiner
ist als die Induktion, die beim Erregen mit dem Ansprechstrom der Signalempfangseinrichtung
erreicht wird. In diesem Fall wird der Drossel zweckmäßig ein Ventil mit der Auslösestromric'htung
entgegengesetzter Dürchlaßrichtung parallel geschaltet. Einzelne Störimpulse werden
durch die große Induktivität der Drossel stark geschwächt. Treffen jedoch die Signalimpulse
in rascher Folge aufeinander .ein, derart, daß der nächstfolgende Signalimpuls wirksam
wird, bevor der über das Ventil abklingende, durch den vorangegangenen Signalimpuls
verursachte Strom in der Drossel den Wert Null erreicht, so erhöht sich nach und
nach der in der Drossel fließende Strom. Der Drosselkern wird durch die periodischen
Nutzimpulse allmählich in die Sättigung getrieben.-Nachfolgende Impulse können bis
zur Größe- des Vorwärtsstromes ungehindert in Sperrichtung durch das Ventil fließen
und die Signalempfangseinrichtung 'auslösen.
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Die Verwendung einer Drossel mit Luftspalt hat den Vorteil, daß die
Schaltungsanordnung nach dem Verschwinden der zusätzliche Mittel wieder den Ausgangszustand
erreicht.
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An Hand der beigefügten Zeichnungen werden nachstehend einige beispielsweise
Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. . Die Fig. z bis 3
zeigen Schaltungsanordnungen unter Verwendung von Drosseln mit -geschlossenem Magnetkreis,
die Fig. 4 bis 6 solche mit Drosseln, deren Magnetkreis einen Luftspalt aufweist.
In den
Fig. i bis 6 sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszahlen
versehen. Die in den Fig. 7 und 8 gezeigten Oszillogramme zeigen denVerlauf der
maßgeblichen elektrischen Größen.
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Bei der Anordnung nach Fig. i ist die elektromagnetische Signalempfangseinrichtung
ein neutrales Relais i, dem über ein Ventil 2, und den Polumschalter 3 die Eisendrossel
4 in Reihe geschaltet ist. Die Speisung dieser Anordnung kann mit Gleich- oder Wechselspannungsimpulsen
erfolgen. Die Eisendrossel 4 befindet sich am Anfang im Zustand der Sättigung. Die
eintreffenden Signalimpulse gelangen nach einer allfälligen Gleichrichtung am Ventil
2 auf die Eisendrossel q., deren Kern schrittweise ummagnetisiert wird, bis derselbe
in umgekehrter Flußrichtung gesättigt ist, worauf die weiteren Signalimpulse einen
erhöhten Strom durch das Relais i verursachen, der zum Ansprechen desselben ausreicht.
Durch Umlegen des Polumschalters 3 wird die Anordnung für eine neue Auslösung bereitgestellt.
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Die Fig. 2 zeigt eine Anordnung, die zum Betrieb an einer Wechselspannung
bestimmt ist, wobei als Signalempfangseinrichtung ein polarisiertes Relais 5 vorgesehen
ist, dem zwecks Erhöhung der Ansprechempfindlichkeit in bekannter Weise ein Kondensator
6 in Reihe geschaltet ist. Damit in dem durch die Wicklung des Relais 5 und den
Kondensator 6 gebildeten Resonanzkreis beide Halbwellen des Wechselstromes zur Wirkung
kommen können, ist der Reihenschaltung aus der Eisendrossel 4 und dem Ventile ein
weiteres Ventil? mit der Auslösestromrichtung entgegengesetzter Durchlaßrichtung
parallel geschaltet.
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Ausgehend von der Anordnung nach Fig. 2 gelangt man durch Weglassung
des Ventils 2, das, wie ersichtlich, in Sperrichtung kaum beansprucht wird, zu der
Anordnung nach Fig. 3. Um bei dieser Anordnung eine Rückmagnetisierung der Eisendrossel
4. während der schrittweisen Ummagnetisierung in Vorwärtsrichtung zu vermeiden,
sollte der Durchlaßwiderstand des Ventils 7 Null sein. Unter Umständen kann aber
eine teilweise Rückmagnetisierung zwecks Verlängerung der Speicherzeit erwünscht
sein, so daß die Anordnung nach Fig. 3 auch bei Verwendung eines Ventils mit endlichem
Durchlaßwiderstand Anwendungsmöglichkeiten bietet. Allenfalls kann die Wirkung des
endlichen Durchlaßwiderstandes des Ventils 7 durch die Zuschaltung eines Reihenwiderstandes
erhöht werden.
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Ähnliche Anordnungen ergeben sich bei Verwendung einer Eisendrossel
mit Luftspalt. In Fig. 4. ist i wiederum ein neutrales Relais und 2 das Ventil zur
Gleichrichtung der Signalimpulse, falls es sich um Wechselstromimpulse handelt.
Der Eisendrossel 8 ist ein Ventil 9 mit der Auslösestromrichtung entgegengesetzter
Durchlaßrichtung parallel geschaltet, über das der in der Drossel angefachte Strom
verhältnismäßig rasch abklingen kann. Damit der Strom auf den Auslösewert ansteigt,
ist es somit notwendig, daß die Signalimpulse mit einer ihrer Stärke zugeordneten
minimalen Frequenz ankommen. Fig. 5 zeigt analog Fig. z eine Anordnung, die ausschließlich
zum Betrieb mit Wechselspannungsimpulsen vorgesehen ist. Um auch hier die Verwendung
eines polarisierten Relais 5 mit einem Kondensator 6 in Reihe zu ermöglichen, ist
das Ventil 9 der Reihenschaltung aus der Drossel 4 und dem Ventil 2 parallel geschaltet.
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Schließlich kann gemäß der Anordnung nach Fig. 6 auch bei dieser Ausführungsform
der Eisendrossel das Ventil e weggelassen werden, womit man zu der am wenigsten
Elemente benötigenden Lösung gelangt.
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Die Störanfälligkeit der Signalempfangseinrichtung läßt sich bei allen
Ausführungsformen in einfacher Weise noch mehr vermindern, wenn der Reihenschaltung
aus Signalempfangseinrichtung und Eisendrossel eine spannungsbegrenzende Impedanz
parallel geschaltet wird, deren Impedanzwert mit zunehmender Spannung abnimmt. Eine
derartige Impedanz ist in Fig. 6 gestrichelt angedeutet und mit io bezeichnet. Die
Abhängigkeit des Speichervermögens der Eisendrossel von der Höhe der Signalspannung
wird auf diese Weise bedeutend vermindert. Die Spannungsbegrenzung bringt zusätzlich
den Vorteil, daß die Gleichrichter für kleinere, Spannungen dimensioniert werden
können.
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Das in Fig.7 dargestellte Oszillogramm zeigt den Verlauf des Stromes
I und der Signalspannung U bei einer Anordnung nach Fig. i. Hieraus ist ersichtlich,
daß eine Mehrzahl von Spannungshalbwellen, von denen jede zum Ansprechen des Relais
i ausreichen würde, zunächst nur den Stufenstrom IS hervorbringen. Sobald der Drosselkern
dann gesättigt ist, nimmt die Amplitude des Stromes I sprunghaft zu.
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Das Oszillogramm in Fig. 8 zeigt die Verhältnisse bei einer Anordnung
nach Fig.4. Darin bedeutet U wiederum die Signalspannung und I den
Strom in der Signalsempfangseinrichtung. Id ist der Strom in der Wicklung der Eisendrossel
mit Luftspalt. In diesem Fall steigt die Amplitude der Stromimpulse nicht plötzlich,
sondern, wie beschrieben, allmählich auf den Ansprechwert an.