DE970916C - UEbertragung von Signalen mittels Wechselstromimpulsen - Google Patents

Description

Signale und Schaltkennzeichen werden in der Fernmeldetechnik in großem Umfang durch Impulse übertragen. In erster Linie ist dabei an die Wahlimpulse bei der Nummernwahl in der Fernsprechvermittlungstechnik zu denken. Die einfachste und bisher auch die gebräuchlichste Art der Impulsgabe ist die Gleichstromimpulsgabe. Für bestimmte Fälle, vor allem im Fernwahlverkehr, kommen jedoch abgeriegelte, für Gleichstrom also undurchlässige Leitungen zur Anwendung, und man muß daher die Impulsgabe mittels Wechselstrom vornehmen.

Hierbei werden am Anfang der abgeriegelten Leitung die Gleichstromimpulse in Wechselstromimpulse umgesetzt, d. h., durch Kontakte wird im Rhythmus der Gleichstromimpulse Wechselstrom an die abgehende Leitung gelegt. Am Ende der Leitung befindet sich dann ein Relais, z. B. ein sogenanntes Wechselstromrelais, oder ein über Gleichrichter betätigtes neutrales oder polarisiertes Relais, das durch die impulsmäßig getasteten Wechselströme betätigt wird und dessen Kontakt dann Impulse weitergeben kann, die näherungsweise den sendeseitig eingetasteten Impulsen entsprechen. Die für diese Zwecke verwendeten Wechselströme haben meist niedrige Frequenzen. Häufig gebrauchte Frequenzen sind 25 oder 50 Hz. Ein derartiges Verfahren hat aber den schwerwiegenden Nachteil, daß die Wechselstromimpulse nicht nur durch Leitungskapazität und Einschwingvorgänge verzerrt werden, sondern auch mit zeitlich spontan schwankenden Verzerrungswerten übertragen werden. Dieses ist unter Umständen darin begründet, daß der Zeitpunkt des Beginns eines Wechselstromimpulses in jeder beliebigen Phasenlage des Signalwechselstroms liegen kann und damit die Ansprech-

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erregung des verwendeten Empfangsrelais in jeweils verschiedenen Zeitpunkten erreicht wird. Das gleiche gilt sinngemäß für das Impulsende.

Gerade im Hinblick auf die strengen Zeitbedingungen der Nummernwahl ist eine Korrektion der Impulse unbedingt erforderlich, da sonst die geforderte Einstellsicherheit der Wähler nicht gewährleistet ist. Es sind schon verschiedene Anordnungen zur Impulskorrektion bekanntgeworden, doch lösen sie die Aufgabe nur zu ίο einem Teil. Es werden z. B. am ankommenden Ende einer abgeriegelten Leitung die Wechselstromimpulse von einem Wechselstromrelais aufgenommen, es wird aber nur die Stirn der Impulse ausgenutzt, um die weiterzugebenden Impulse einzuleiten. Die Länge der weiterzugebenden Impulse wird durch das Spiel einer Relaiskombination erzeugt. Durch eine solche Anordnung werden zwar Impulse stets gleicher Länge zur nächsten Verbindungseinrichtung weitergegeben, doch kann die Pause zwischen den einzelnen Impulsen

ao noch großen Schwankungen unterworfen sein. Der Grund hierfür liegt darin, daß, wie oben schon erwähnt, die Impulse zu jeder beliebigen Phasenlage des Signalwechselstroms einsetzen können und daß dadurch das Empfangsrelais bis zu einer halben Periode verspätet anspricht. Werden die Pausen auf eine bestimmte Länge korrigiert, so verändert sich entsprechend die Impulsdauer, und wiederum ist das gewünschte Stromstoßverhältnis gestört. Eine gleichzeitige Korrektion auf bestimmte Impulslänge und bestimmte Pausenlänge führt zu Widersprüchen mit der Impulswiederholungsfrequenz.

Es sind auch Anordnungen bekannt, bei denen zur Darstellung bzw. Übertragung unterschiedlicher Signale Gleichstrompotentiale von verschiedener Polarität und verschiedenem Wert bzw. Gleichstrom und Wechselstrom gleichzeitig in bestimmtem Rhythmus auf die Leitung gegeben werden. Die Gleichstromzeichen und die Wechselstromzeichen werden am Empfangsort von getrennten Schaltmitteln aufgenommen. Das zur Aufnahme der Wechselstromzeichen vorgesehene Schaltmittel ist über einen Transformator an die Leitung angeschlossen. Beim Ein- bzw. Ausschalten des Gleichstromes wird über den Transformator ein Induktionsstromstoß dem Wechselstromempfangsrelais zugeführt, der aber ohne sichtbaren Einfluß auf das Relais bleibt. Da es sich bei der bekannten Anordnung aber nicht um die Übertragung von kurzen Impulsen bzw. Impulsreihen handelt, sondern um länger dauernde Signale, braucht man auf einen richtigen zeitlichen Einsatz und ein genau definiertes Ende eines jeden Signalimpulses nicht besonders zu achten.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die obengenannten Schwierigkeiten zu vermeiden und bei Wechselstromsignalgabe einen phasenunabhängigen Einsatz und auch ein genau definiertes Ende der Wechselstromimpulse zu erreichen. Sie macht sich dabei die obengenannte Erkenntnis zunutze, daß beim Ein- und Ausschalten der Gleichstromsignale Induktionsstromstöße entstehen. Gemäß der Erfindung wird zur Erzielung eines von der Phase des verwendeten Wechselstromes unabhängigen Einsatzes und/oder Endes der Signalimpulse gleichzeitig mit dem Beginn und/oder dem Ende jedes zu übertragenden Signalimpulses ein zusätzlicher Markierungsstromstoß (z. B. Induktionsstromstoß) übertragen, dessen Dauer . klein ist gegen die Dauer des Signalimpulses. Der zusätzliche Markierungsstromstoß wird gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung derart gewählt, daß seine Amplitude groß ist gegen die Amplitude des Signal-Wechselstroms.

An Hand der Zeichnung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Fig. ι und 2 zeigen Wechselstromimpulse, deren Beginn und Ende jeweils eine bestimmte charakteristische Phasenlage haben;

Fig. 3 zeigt das Prinzipschaltbild einer Anordnung zur Übertragung von Wechselstromimpulsen und Erzeugung von Markierungsstromstößen gemäß der Erfindung;

Fig. 4 zeigt die auf die Leitung gegebenen Markierungsstromstöße ;

Fig. 5 und 6 zeigen Wechselstromimpulse mit derselben charakteristischen Phasenlage wie in Fig. 1 und 2, jedoch korrigiert durch die zusätzlichen Markierungsstromstöße.

Um die Entstehung der schwankenden Verzerrungswerte zu erläutern, sind in den Fig. 1 und 2 die Verhältnisse bei Tastung der Wechselstromimpulse in bestimmten charakteristischen Zeitpunkten darge- 90 stellt. Dabei ist ein Empfangsrelais vorausgesetzt, das über einen Doppelweggleichrichter in Spitzenspannungsschaltung gespeist wird, wobei die Ladezeitkonstante verschwindend klein und die Entladezeitkonstante mit einem bestimmten endlichen Wert angenommen ist. In den Figuren ist über der Zeit t zunächst der zeitliche Verlauf des sendeseitig eingetasteten Impulses α eingezeichnet. Mit anderen Worten, bezeichnet also α die Schließungszeit des den Wechselstromimpuls aussendenden Kontakts; b gibt die durch den Doppelweggleichrichter dem Relaiskreis eingeprägte Spannung wieder und c die am Empfangsrelais wirksame Spannung. Mit »an« und ⁿab« sind die für den Anzug und Abfall des Empfangsrelais benötigten Spannungswerte bezeichnet. Weiterhin ist angenommen, daß das Relais keinerlei mechanische Verzögerungen aufweist, d charakterisiert dann den durch den Kontakt des Empfangsrelais weitergegebenen Impuls.

In Fig. ι ist nun angenommen, daß der Impuls- tio einsatz in· einem solchen Moment stattfindet, in dem der Zeitwert der Wechselspannung gerade die Ansprechspannung ⁿanx des Relais in ansteigendem Sinn durchläuft. Das Relais kann also sofort anziehen. Das Ende des Impulses ist so gewählt, daß der Augen- 1.15 blickswert der Signalwechselspannung gerade seinen Höchstwert erreicht hat und daher das Absinken der Spannung c auf den Abfallwert »ab« die verhältnismäßig längste Zeit braucht. Aus der Fig. 1 ist ersichtlich, daß mit dem Beginn des getasteten Impulses α auch der Beginn des weiterzugebenden Impulses d zusammenfällt, daß aber am Ende des Impulses eine Verzerrung AEi auftritt. Die gesamte am Beginn und Ende des Impulses auftretende zeitliche Verzerrung ATi ist in diesem FaUe ^ A Ei.

In Fig. 2 ist dagegen angenommen, daß mit Beginn von α die Signalwechselspannung b gerade den Ansprechwert »an« im abfallenden Sinn durchläuft. Das Empfangsrelais kann also nicht mehr sofort, sondern erst im entsprechenden Zeitpunkt der nächsten halben Periode ansprechen. Es entsteht also zu Beginn des Impulses eine zeitliche Verzerrung Δ Α 2. Das Ende des Impulses α ist so gewählt, daß der Augenblickswert der am Empfangsrelais wirksamen Spannung c seinen

ίο niedrigsten Wert erreicht hat und daher das Absinken der Spannung c auf den Abfallwert ''ab« die verhältnismäßig kürzeste Zeit braucht. Die Verzerrung am Impulsende Δ Ez ist in diesem Falle kleiner als Δ E τ in Fig. i. Die Gesamtverzerrung des Impulses ist in Fig. 2: Δ T 2 = Δ E 2 — A 2. Ein Vergleich zwischen der Gesamtverzerrung Δ Ti in Fig. 1 und der Gesamt verzerrung Zl Γ 2 in Fig. 2 zeigt, daß die Verzerrung beträchtlichen Schwankungen unterworfen ist. Die Schwankungswerte Δ Tx — Δ Tz können, wie ersichtlich, mehr als eine Halbperiode des verwendeten Signalwechselstroms sein. Wenn also die gewählte Frequenz beispielsweise bei 50 Hz liegt, kann die Schwankung der Verzerrung in der Größenordnung einiger ms (im Beispiel: rund 12 ms) liegen, was sich praktisch schon äußerst nachteilig auswirkt.

In Fig. 3 ist eine Schaltungsanordnung gezeigt, mittels derer Signalimpulse und Markierungsstromstöße gemäß der Erfindung erzeugt, übertragen und auf der Empfangsseite in andere Impulse umgesetzt werden. Es stellt dar 1 den Impulssendekontakt, 2 eine Wechselstromquelle, 3 eine Gleichstromquelle, 4 einen Transformator, 5 einen Strombegrenzungswiderstand, 6 den Übertragungskanal, 7 einen Doppelweg-Empfangsgleichrichter, 8 ein Empfangsrelais, 9 einen Glättungskondensator, 10 einen Kontakt des Empfangsrelais 8, durch den die umgesetzten Impulse weitergegeben werden.

Denkt man sich die Gleichstromquelle 3 weggelassen, d. h. wird nur die Wechselstromquelle 2 getastet, so ergeben sich die Vorgänge, wie sie oben in den Fig. 1 und 2 beschrieben wurden.

In Fig. 4 sind die Vorgänge dargestellt, wenn nur die Gleichstromquelle 3 allein getastet wird, α stellt wieder die Schließungszeit des Impulssendekontakts 1 bzw. den Gleichstromimpuls auf der Primärseite des Transformators 4 dar. In der Sekundärwicklung des Transformators 4 wird beim Ein- und Ausschalten des Gleichstroms in bekannter Weise durch die differenzierende Wirkung des Transformators eine Spannungsspitze erzeugt, deren Verlauf durch die Kurve e dargestellt ist. Durch die Wirkung des Doppelweggleichrichters 7 erhalten am Empfangsrelais 8 sowohl Einschalt-als auch Ausschaltstromstöße dieselbe Richtung, was durch den Kurvenzug f angedeutet ist. Die Anstiegszeit dieser Stromstöße wird klein gewählt gegenüber der Zeit, um die die Längenverzerrung Δ Τ des zu übertragenden Signalimpulses schwanken darf.

Fig. 5 zeigt die aus Fig. 1 bekannten Verhältnisse mit Überlagerung der Markierungsstromstöße aus Fig. 4. Beim Tasten von Signalimpulsen mittels Sendekontakt 1 werden in gewohnter Weise Wechselstromimpulse ausgesandt, und zugleich wird bei jedem Schließen und Öffnen des Primärstromkreises des Transformators 4, also bei Impulsbeginn und Impulsende, ein induktiver Markierungsstromstoß im Sekundärkreis des Transformators erzeugt. Die Wechselstromimpulse und die Markierungsstromstöße werden über den Übertragungskanal 6 übertragen und empfangsseitig von der Gleichrichterschaltung 7 gleichgerichtet.

Fig. 6 zeigt analog die aus Fig. 2 bekannten Verhältnisse mit Überlagerung der Markierungsstromstöße aus Fig. 4.

In beiden Fällen (Fig. 5 und 6) ist unabhängig von der Phasenlage des Signalwechselstroms wegen des Markierungsstromstoßes bei Impulsbeginn die wirksame Spannung am Empfangsrelais 8 so groß, daß das Empfangsrelais sofort anspricht. Der Einsatz der durch Kontakt 10 weiterzugebenden Impulse erfolgt also zeitgerecht und ohne Verzerrung am Anfang des Impulses. Die gesamte Verzerrung Δ T$ bzw. Δ Τ 6 der Impulse ist also gleich der Impulsverzerrung Δ Ε$ bzw. Δ E 6 am Ende der Impulse. Da die Amplitude der Markierungsstromstöße groß ist gegen die Amplitude des Signalwechselstroms, sind die Zeiten für das Absinken der am Empfangsrelais 8 wirksamen Spannung auf den Abfallwert »ab« praktisch dieselben, damit sind auch die Gesamtverzerrungen Δ T 5 und Δ Tb praktisch gleich.

Im gewählten Beispiel ergibt sich durch den Spannungsstoß am Ende der Impulse gegenüber den Fig. ι bzw. 2 eine etwas vergrößerte Verzerrung Δ Ts = Δ is5 bzw. Δ T6 = Δ Ε6, doch ist sie insofern belanglos, als jetzt z. B. eine auf konstante Impulslänge entzerrende bekannte Korrektionsschaltung verwendet werden kann, ohne daß sich dabei die Länge der Impulspausen ändert. Die Erfindung zeigt somit einen Weg, wie die unliebsamen Schwankungen der Impulsverzerrung Δ Τ praktisch unterbunden werden. Auf die beschriebene Weise werden durch den Kontakt 10 Impulse mit zeitgerechtem Einsatz auf die nachfolgende Verbindungseinrichtung gegeben. Die Länge der Impulse und die Dauer der Pausen sind hierbei konstant. Dadurch ist das Stromstoßverhältnis ebenfalls konstant, wie es in der Einleitung als wünschenswert bezeichnet wurde.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Übertragung von Signalen mittels Wechselstromimpulsen, dadurch gjkennzeichnet, daß zur Erzielung eines von der Phase des verwendeten Wechselstromes unabhängigen Einsatzes und/oder Endes der Signalimpulse gleichzeitig mit dem Beginn und/oder dem Ende jedes zu übertragenden Signalimpulses ein zusätzlicher Markierungsstromstoß (z. B. Induktions-Stromstoß) übertragen wird, dessen Dauer klein ist gegen die Dauer des Signalimpulses.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der zusätzlichen Markierungsstromstöße groß ist gegen die Amplitude des Signalwechselstroms.

3. Verfahren nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstiegszeit der Markierungsstromstöße klein ist gegen die Zeit, um die die Längenverzerrung des zu übertragenden Signalimpulses schwanken darf.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungsstromstöße in an sich bekannter Weise durch differenzierende Schaltmittel (4) erzeugt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalimpulse und die Markierungsstromstöße gemeinsam von den die Signale aussendenden Schaltmitteln (1) gesteuert werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 141 803, 2 153 313.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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