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Verfahren zur Prüfung des Belegungszustandes einer Schalteinrichtung
in Fernmelde-, insbesondere Fernsprechwählanlagen Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Prüfung des Zustandes einer Schalteinrichtung an ihrer Prüf-oder Belegungsader
ohne Beeinflussung des daran anliegenden Gleichstromprüfpotentials in Fernmelde-,
insbesondere Fernsprechwählanlagen.
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Der Aufbau einer Verbindung in einer Fernmel.dewählanlage erfolgt
bekanntlich allgemein in der Weise, daß jedes Schaltglied durch Abtasten der Prüf-
oder Belegungsadern, in der Regel der c-Adern der nachfolgenden Schaltglieder, zunächst
feststellt, ob diese frei oder besetzt sind. Sobald ein Schaltglied als frei ermittelt
wurde, kann der weitere Verbindungsaufbau z. B. durch Auswertung einer oder mehrerer
gewählter Ziffern vorgenommen werden.
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In den meisten Fällen liegt bei freien Schaltgliedern die volle negative
Amtsspannung an der Prüf- oder Belegungsader an. Bei belegten Schaltgliedern ist
nur ein Teil der Amtsspannung vorhanden, bei gesperrten kann kein Gleichstrompotential
ermittelt werden.
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Es gibt aber auch Anordnungen, in denen bei freiem Schaltglied an
Stelle der negativen Amtsspannung ein positives Erdpotential dem Aufprüfenden angeboten
wird. Solange diese Prüfung des Besetztzustandes von gleichartigen Schaltgliedern,
z. B. Wählern, vorgenommen wird, läßt es sich einrichten, daß jedes Schaltglied
nur mit Prüf- oder Belegungsadern der einen Art in Berührung kommt.
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Diese Möglichkeit entfällt aber, wenn andere Einrichtungen, wie z.
B. zentrale, insbesondere automatische Prüfeinrichtungen oder Verkehrsmeßeinrichtungen
durch Abtasten der Prüfader feststellen sollen, ob das zu untersuchende Schaltglied
frei oder besetzt ist. Für eine derartige universelle Prüfung müssen in der Auswerteeinrichtung
zwecks Anpassung der Potentiale Umschaltungen vorgenommen werden. Diese Umschaltungen
erfordern einen zusätzlichen Aufwand, weshalb in vielen Fällen auf ein Universalprüfgerät
verzichtet wird.
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Die Höhe des an der Prüfader vorhandenen Gleichstromprüfpotentials
ist abhängig von den sich in dem Prüfstromkreis befindenden Widerständen der einzelnen
Schaltelemente. Jede Anschaltung von Prüfgeräten kann deshalb die Prüfpotentialverhältnisse
stören; darum müssen die Prüfgeräte so beschaffen sein, daß diese Störung auf ein
Mindestmaß beschränkt wird.
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Die bisher bekannten Schaltungsanordnungen für Prüfgeräte können diese
beiden Forderungen, nämlich ein von der Polarität des Prüfpotentials unabhängiges
und die Prüfpotentialverhältnisse nicht ; störendes Prüfen zu ermöglichen, nicht
erfüllen.
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Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung wird das Problem dadurch gelöst,
daß die Prüfung durch Impedanzmessung der Prüfader mit Wechselstrom erfolgt.
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Dadurch, daß eine Impedanzmessung mit Wechselstrom durchgeführt wird,
ist die Prüfung unabhängig von den an der Prüfader anliegenden Gleichstromprüfpotentialen.
Eine gleichstrommäßige Anschältung an die Prüfader ist nicht erforderlich, so daß
auch die Gleichstrompotentiale nicht beeinflußt werden.
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Die Amtsbatterie hat für Wechselstrom, insbesondere für höherfrequenten,
nur einen vernachlässigbar kleinen Widerstand. Dadurch ist es für den Prüfwechselstrom
belanglos, an welcher Stelle des Gleichstromprüfkreises die Amtsbatterie angeordnet
ist. Die Erfindung ist deshalb universell verwendbar.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand von F i g. 1 bis 10 näher
erläutert.
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F i g. 1 zeigt den Verlauf eines bekannten Prüfstromkreises über eine
zwei Schaltglieder, z. B. Wähler, miteinander verbindende Prüfader; F i g. 2 bis
5 zeigen die sich im Punkt Pr der Prüfader für eine daran angeschlossene Prüfeinrichtung
ergebenden Widerstandsverhältnisse der Prüfader bei verschiedenen Belegungszuständen
der Schaltglieder; F i g. 6 zeigt eine Impedanzmeßeinrichtung zur Durchführung des
Verfahrens nach der Erfindung, und F i g. 7 bis 10 zeigen die sich bei einer Messung
mit der Impedanzmeßeinrichtung gemäß F i g. 6 ergebenden Spannungsverhältnisse.
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Gemäß F i g. 1 kommt eine Verbindung zwischen zwei Schaltgliedern
dann zustande, wenn z. B. ein Drehwähler W auf die zum nachfolgenden Schaltglied
führende Prüfader aufprüft und diese als frei ermittelt. Dann stellt nämlich das
Prüfrelais P mit seiner niederohmigen Wicklung II und seiner hochohmigen
Wicklung
I über einen Arm des Wählers W und den Leitungswiderstand RL fest, ob an dem Punkt
Pr die volle Amtsspannung anliegt oder nicht. Da die Sperrtaste SpT geschlossen
ist und die hochohmige Wicklung I des Relais C überbrückt ist, so daß nur noch die
niederohmige Wicklung 1I des Relais C sowie ein niederohmiger Widerstand RW in der
Prüfader liegen, kann im ersten Augenblick kein nennenswerter Spannungsabfall am
Punkt Pr erfolgen. Erst wenn das Vorliegen der beinahe vollen Amtsspannung festgestellt
wurde, wird die Verbindung durchgeschaltet. Dabei wird die Wicklung PI durch einen
eigenen Kontakt 1p kurzgeschlossen und die Wicklung C I durch öffnen des Kontaktes
2 c in die Prüfader eingeschaltet. Dadurch verschiebt sich das sich am Punkt Pr
ausbildende Potential so, daß dort als Besetztkennzeichen für die später noch auf
dieses Schaltglied aufprüfenden anderen Wähler nur noch ein Teil der Amtsspannung
abgetastet werden kann.
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Soll ein Aufprüfen unterbunden werden, weil z. B. das zweite Schaltglied
defekt ist, dann wird durch Betätigen seiner Sperrtaste SpT die Amtsspannung vom
Punkt Pr ganz weggenommen. Dieser Punkt wird also potentialfrei. Wenn man also vom
Punkt Pr in die Prüfadern hineinmißt, dann stellt man folgendes fest: Bei gesperrter
Leitung ist keinerlei Verbindung mit Spannungsquellen vorhanden, der Widerstand
R W und die Wicklung CH treten deshalb auch nicht in Erscheinung, wie in F i g.
2 dargestellt.
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Ist das Schaltglied jedoch nicht gesperrt, aber frei, dann liegt über
den Widerstand R W und die Wicklung CII des infolge des Kurzschlusses seiner Wicklung
CI gedämpften Relais C die einseitig geerdete Amtsbatterie B am Punkt Pr
mit der vollen Amtsspannung gemäß F i g. 3 an.
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Bei einer bestehenden Verbindung sind entsprechend F i g. 4 einerseits
außer dem Leitungswiderstand RL die Wicklung P II und Erdpotential, andererseits
der Widerstand R W, beide Wicklungen des Relais C und die Amtsbatterie B angeschaltet.
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Sobald das Schaltglied gesperrt ist oder ganz fehlt, kommt es bei
einem Aufprüfvorgang auch vor, daß sich kurzzeitig an den Punkt Pr ein prüfendes
Schaltglied anschaltet. Dann kann vom Punkt Pr aus über den Leitungswiderstand RL
und die beiden Wicklungen des Relais P Erdpotential ermittelt werden, wie in F i
g. 5 dargestellt ist.
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An den Punkt Pr wird eine Impedanzmeßeinrichtung, beispielsweise nach
F i g. 6, angeschlossen. Die gezeigte Impedanzmeßeinrichtung wird aus einer Wechselstromquelle
Str mit kleiner Spannung gespeist, die eine Meßfrequenz von z. B. 10 kHz
liefert. Diese Wechselstromquelle ist einpolig geerdet. Mit dem anderen Pol ist
sie über eine Induktivität, z. B. eine Drossel Dr, und einen Koppelkondensator
Co
mit dem Prüfpunkt Pr der Prüfader verbunden. Der Koppelkondensator dient
dazu, die Gleichspannungen der Prüfader von der Impedanzmeßeinrichtung fernzuhalten
und damit die Gleichspannungsverhältnisse der Prüfader unbeeinfiußt zu lassen.
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Die Drossel Dr ist vorzugsweise so bemessen, daß deren Induktivität
und ohmscher Widerstand gleich groß sind, wie die Werte der in F i g. 3 gezeigten
Reihenschaltung von Schaltelementen.
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Der Begrenzer Bg hält zu hohe Spannungen vom Meßverstärker V ab und
nimmt den Ladestromstoß des Koppelkondensators Co auf. Der Meßverstärker Y ist mit
einer Seite an Erde, mit der anderen Seite an einen zwischen der Drossel Dr und
dem Koppelkondensator Co liegenden Punkt M angeschaltet, so daß der Meßverstärker
die an der Prüfader anliegende Wechselspannung messen und das Ergebnis einem Auswerter
A zuleiten kann.
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Der Auswerter A stellt fest, welcher Spannungsabfall Up an
der Prüfader zwischen dem Punkt Pr und Erde auftritt. Aus der Höhe dieser Spannung
kann auf die Impedanz der in der Prüfader anliegenden Schaltelemente gemäß F i g.
2 bis 5 geschlossen werden, so daß entsprechende Schaltmaßnahmen eingeleitet werden
können.
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Da es sich hierbei um Wechselstrommessungen handelt und die Amtsbatterie
B nur einen vernachlässigbaren Widerstand für diese Wechselströme darstellt, kann
sie als nicht vorhanden aus F i g. 2 bis 5 weggedacht werden.
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Unter dieser Voraussetzung entstehen die in F i g. 7 bis 10 gezeigten
Spannungen. llo ist die von der Wechselstromquelle Str abgegebene Meßspannung.
Dadurch, daß die verlustbehaftete Induktivität Dr mit den Widerständen und Induktivitäten
der Prüfader einen Spannungsteiler bildet, entstehen an der Drossel Dr und an der
Prüfader jeweils Spannungen Udr bzw. Up, die in F i g. 7 bis 10 als Vektoren
dargestellt sind. Die Spannung ttdr an der Drossel Dr setzt sich in bekannter Weise
aus zwei Werten zusammen, dem Realteil r, der dem ohmschen Widerstand entspricht,
und dem Imaginärteil, der vom rein induktiven Widerstandswert abhängt. Realteil
und Imaginärteil der Spannungsvektoren ändern sich wegen der unveränderlichen Werte
des ohmschen und induktiven Widerstandes gleichzeitig und proportional. Entsprechend
ist auch die komplexe Spannung Up der Prüfader aus einem Realteil und einem
Imaginärteil zusammengesetzt, wobei sich jedoch beide Teile wegen der unterschiedlichen
Induktivität der Relais P und C und der unterschiedlichen ohmschen Werte weitgehend
unabhängig voneinander verschieben und daher die komplexe Spannung Up
in Absolutwert
(Länge des resultierenden Pfeiles) und Phasenwinkel (Richtung des Pfeiles) ändern
können.
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Lediglich in F i g. 8 sind die beiden Spannungsvektoren udr und Up
wegen der Annahme der gleichen Größe von Induktivität und ohmschen Widerstand von
Drossel Dr und Schaltelementen gemäß F i g. 3 gleich groß und gleich gerichtet.
Dieser Zustand tritt aber auch nur auf, wenn das zu messende Schaltglied frei ist,
wie bei F i g. 3 vorausgesetzt wird.
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Ist das Schaltglied jedoch durch Betätigen der Sperrtaste SpT als
gesperrt gekennzeichnet (F i g. 2), dann erfolgt an der Drossel Dr kein Spannungsabfall,
und die volle Meßspannung Uo wird vom Meßverstärker V als Spannung Up der Prüfader
gemessen (F i g. 7).
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Die Spannungsverhältnisse nach F i g. 9 treten auf, wenn das Schaltglied
belegt ist und sich in der Prüfader Widerstände in einer Kombination befinden, wie
in F i g. 4 gezeigt. Durch die Parallelschaltung zweier ohmscher und induktiver
Widerstände stellt sich ein resultierender Wert ein, der kleiner ist als der kleinste
Wert der Einzelwiderstände. Entsprechend ist auch der Spannungsabfall Up an der
Prüfader kleiner als der Spannungsabfall Udr an der Drossel.
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Da in dem Fall gemäß F i g. 5 (Überlauf über einen gesperrten oder
nicht vorhandenen Wähler) nur das mit wenig Induktivität, aber viel Widerstand behaftete
Relais
P in der Prüfader vorhanden ist, ergibt sich eine große Spannung?Cp an der Prüfader
und eine verhältnismäßig kleine Spannung Udr gemäß F i g. 10.
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In jedem der gezeigten Fälle gilt aber die komplexe Gleichung Üo =
Up -!- Udr.
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Die auf diese Weise ermittelten Spannungen, die ein Maß der Impedanz
darstellen, werden in der beschriebenen Weise dem Meßverstärker V mit anschließendem
AuswerterA zugeleitet, der diese Werte, gegebenenfalls nach einer zweckmäßigen Umformung,
in eine der vier möglichen Zustände einreiht und das Ergebnis selbst auswertet,
speichert, druckt, signalisiert oder andere Einrichtungen entsprechend steuert.
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Die in F i g. 6 gezeigte Schaltungsanordnung kann äuch abgewandelt
werden, z. B. in der Form, daß der Spannungsabfall an der Drossel Dr gemessen wird.
Für die Messung gemäß der Erfindung kann aber auch eine Meßbrücke oder ein anderes
Impedanzmeßgerät verwendet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu beeinträchtigen.
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Eine getrennte Messung von Realteil und Imaginärteil des Spannungsabfalls
Up an der Prüfader führt zu dem gleichen Ergebnis.