DE2616174C2 - Elektronisches Telegrafenrelais - Google Patents
Elektronisches TelegrafenrelaisInfo
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- DE2616174C2 DE2616174C2 DE19762616174 DE2616174A DE2616174C2 DE 2616174 C2 DE2616174 C2 DE 2616174C2 DE 19762616174 DE19762616174 DE 19762616174 DE 2616174 A DE2616174 A DE 2616174A DE 2616174 C2 DE2616174 C2 DE 2616174C2
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- H04L25/20—Repeater circuits; Relay circuits
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektronische Nachbildung für ein Telegrafenrelais für Wechselstromübertragungen
mit einer mit einem Optokoppler aufgebauten potentialtrennenden Eingangsschaltung und einer als
Schaltverstärker wirkenden Ausgangsschaltung zur Aufnahme von Wechselstromsignalen von 25 Hz und
50 Hz und zur Abgabe eines entsprechenden der Dauer des jeweiligen Eingangssignals bemessenen Schaltsignals
an ein Relais, wobei die aus Inverter- und Verstärkerstufen aufgebaute Ausgangsschaltung ein jede
Abfallflanke des Eingangssignals verzögerndes Verzögerungsglied enthält, um ein nicht unterbrochenes
Ausgangssignal vorgegebener Mindestlänge zu erhalten.
Telegrafenrelais sind in der Fernsprechvermittlungstechnik zur Aufnahme von Schaltkennzeichen verschiedenster Art eingesetzt. In der kommenden Übertragung nehmen sie die Wählimpulse auf und geben sie an das &Agr;-Relais (Wahlaufnahmerelais) weiter, in der gehenden Übertragung empfangen sie die sogenannten Rückwärtszeichen wie Wahlende-. Beginn- und Besetztzeichen, ferner Auslöse- und Spcrrzeichsn sowie bei Übertragungen mit Zählung die Zählimpulse und geben sie an das &Egr;-Relais (Empfangsrelais) weiter. Diese Zeichen sind von jeweils unterschiedlicher Dauer und
Telegrafenrelais sind in der Fernsprechvermittlungstechnik zur Aufnahme von Schaltkennzeichen verschiedenster Art eingesetzt. In der kommenden Übertragung nehmen sie die Wählimpulse auf und geben sie an das &Agr;-Relais (Wahlaufnahmerelais) weiter, in der gehenden Übertragung empfangen sie die sogenannten Rückwärtszeichen wie Wahlende-. Beginn- und Besetztzeichen, ferner Auslöse- und Spcrrzeichsn sowie bei Übertragungen mit Zählung die Zählimpulse und geben sie an das &Egr;-Relais (Empfangsrelais) weiter. Diese Zeichen sind von jeweils unterschiedlicher Dauer und
■&iacgr;&ogr; liegen bei Wechselstromübertragungen in Form von
gleichgerichteten Wechselstromsignalen von 25 Hz oder 50 Hz an den Relaisklemmen an. Wechselstrom-Übertragungen
sind sowohl in Durchgangsämtern als auch in Endämtern eingesetzt und müssen mit Wählern
und anderen Übertragungen der verschiedensten Systeme zusammenarbeiten. Entsprechend viele unterschiedlich
beschaltete und dimensionierte Übertragungen gibt es. In allen Übertragungen ist als Impulsaufnahme-Relais
(J-Relais) das gleiche Telegrafenrelais eingesetzt. Da es häufig schalten muß, unterliegt dieses Relais
rascher mechanischer Abnutzung und muß, da die Kontakte abbrennen, häufig ausgewechselt werden.
Außerdem ist das elektromechanische Relais nicht in der Lage, in sämtlichen unterschiedlichen Übertragungen
unter allen Betriebsbedingungen die an die Impulsweitergabe geknüpften strengen Zeitforderungen
zu erfüllen, so daß es hin und wieder zu Falschwahl und ähnlichen Störungen kommt
Es ist deshalb schon seitens der Deutschen Bundespost vorgeschlagen worden, einen elektronischen Ersatz für das als J-Relais verwendete Telegrafenrelais zu schaffen, um eine höhere wartungsfreie Lebensdauer zu erzielen (»Pflichtenheft für die Entwicklung eines elektronischen Ersatzes für das Telegrafenrelais 67a (TBv 3704/96) im Einsatz bei Wechselstromübertragungen (WUe) der Technik 62«, revidiertes Pflichtenheft Januar 1972, Anschreiben des Fernmeldetechnischen Zentralamts der Deutschen Bundespost, Darm-
Es ist deshalb schon seitens der Deutschen Bundespost vorgeschlagen worden, einen elektronischen Ersatz für das als J-Relais verwendete Telegrafenrelais zu schaffen, um eine höhere wartungsfreie Lebensdauer zu erzielen (»Pflichtenheft für die Entwicklung eines elektronischen Ersatzes für das Telegrafenrelais 67a (TBv 3704/96) im Einsatz bei Wechselstromübertragungen (WUe) der Technik 62«, revidiertes Pflichtenheft Januar 1972, Anschreiben des Fernmeldetechnischen Zentralamts der Deutschen Bundespost, Darm-
Stadt, Zeichen A 12 - 4 3370 - 9/EBWvom 26. Januar
1976). Die dort enthaltene Aufgabenstellung nimmt sich der ältere Vorschlag nach DE-AS 26 13 897.6-31
zum Vorbild, um, ausgehend von einem durch die DE-OS 24 20 509 bekannten elektronischen Relais, dessen
Eingangsschaltung ebenfalls mit einem Optokoppler aufgebaut ist, anzugeben, daß zur Erfüllung der Zeitbedingungen
Ausgangssignale längerer Zeitdauer nicht zusätzlich in gleicher Weise wie die Ausgangssignale
kürzerer Zeitdauer verlängert werden. Wie dies erreicht werden kann, ist aber dort nicht zureichend angegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer elektronischen Nachbildung der eingangs genannten
Art auf einfache Weise alle Zeitbedingungen trotz unterschiedlicher Ansteuerung zu erfüllen. Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das
Verzögerungsglied aus einem Serien-/? C-Glied mit einem Kondensator und zwei Widerständen besteht,
das zwischen zwei Inverterstufen angeordnet ist, wobei
der Kondensator des /?C-Glieds einseitig an einen Punkt festen Potentials geführt ist und mit der anderen
Seite über eine für die Polarität der AbfalL>anke in
Sperrichtung gepolte Diode mit dem Ausgang rter vorgeschalteten Inverterstufe sowie direkt mit dem Eingang
der nachgeschalteten Inverterstufe und mit dem einen Widerstand des ÄC-Glieds verbunden ist und der
zweite Widerstand des ÄC-Glieds in Serie zum ersten an
einen Punkt eines anderen festen Potentials geführt ist und zwischen beiden Widerständen ein weiterer Kondensator
angeschlossen ist, der die von der nachgeschalteten Inverterstufe aufgenommenen Schaltflanken mit
kurzer Aufladedauer und einer durch den zweiten Widerstand des Serien-/? C-Glieds bestimmten Entladedauer
auf das Serien-ÄC-Glied rückkoppelt und so dessen Verzögerungszeit zeitabhängig steuert.
Für 25- und 50-Hz-Wechselstromsignale erhält man
nach einer Weiterbildung der Erfindung besonders günstige Verhältnisse, wenn das Serien- /?C-Glied
entsprechend einer Yerzögerungszeit von 5 bis 10 ms bemessen ist, sein zweiter Widerstand zum ersten im
Verhältnis von etwa 1:5 bis 1:10 steht und die Zeitkonstante des rückkoppelnden Kondensators im
Verein mit dem zweiten Widerstand des Serien- RC-Glieds eine Zeitkonstante von 10 bis 20 ms aufweist.
Um unterschiedliches Ausschwingverhalten der Wechselstrom-Eingangssignale, bedingt durch verschieden
große induktivitäten und Kapazitäten der Leitungen und der Übertragungen sowie durch /?C-GIieder,
die in manchen Übertragungen zusätzlich eingebaut sind, auszugleichen, sieht eine Weiterbildung der
Erfindung vor, daß die potentialtrennende Eingangsschaltung mit einem Optokoppler aufgebaut ist, in Serie
zu dessen Diode ein Energiespeicher zum Aufbauen und zeitabhängigen Abbauen einer Gegenspannung angeordnet
ist.
Eine Ausführung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher aus einem Parallel-tfC-Glied mit einer
Zeitkonstanten von 25 bis 50 ms besteht.
Um einerseits eine gute Störunterdrückung zu erhalten, aber andererseits den Durchgriff von Rückwärtszeichen
(Zählimpulsen) gegen Vorwärtszeichen (Wählimpulse) zu gewährleisten, ist in einer Weiterbildung
der Erfindung in Serie zur Diode des Optokopplers eine weitere Diode vorgesehen.
Die Eingangsschaltung des Telegrafenrelais ist mit der Leitung, auf der die aufzunehmenden Signale
eintreffen, über zwei Umuf'haltekontakte verbunden, die zwischen Senden (Anlegen eines 25- oder 50-Hz-Generators
an die Leitung) und Empfangen (Anlegen des J-Relais an die Leitung) hin- und hergeschaltet werden.
Damit Prellungen dieser sogenannten Sendekontakte sowie Kabelrückentladungen aus den Drosseln und
S Kondensatoren in der Übertragung das J-Relais nicht
fälschlich ansprechen lassen, weist das tiektromechanische
Relais eine hochohmige Gegenwicklung auf, die über einen weiteren Kontakt immer dann erregt wird,
wenn die Sendekontakte in Stellung Senden geschaltet &iacgr;&ogr; werden, und nach Übergang in Stellung Empfangen
durch ein RC-Glied noch einige Zeit erregt bleibt. Dies
ist die sogenannte Antiprellschaltung des Telegrafenrelais. Das Vorhandensein dieser Schutzschaltung wird
nach einer Weiterbildung der Erfindung zur Ausübung der gleichen Schutzfunktion dadurch ausgenutzt, daß
eine weitere potentiakrennende Eingangsschaltung vorgesehen ist, die an die sogenannte Antiprellschaltung
der Wechselstromübertragung anschließbar ist und in die Ausgangsschaltung ein die Weitergabe von Schalt-Signalen
sperrendes Signal einkoppelt.
Eine %'orteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Eingangsschaltung mit einem weiteren Optokoppler aufgebaut
ist, zu dessen Diode je ein Widerstand parallel und in Serie liegt und dessen Transistor einer der Verstärkerstufen
in der Ausgangsschaltung parallel geschaltet ist
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei unterschiedlich hohen, mit
unterschiedlicher Phasenlage eintreffenden Wechselstrom-Eingangssignalen,
die den Extremfällen der in der Praxis auftretenden Bedingungen entsprechen, Schaltsignale
weitergegeben werden, die zeitliche Minimal- und Maximalwerte weder unter- noch überschreiten, so
daß eine einwandfreie, systemgerechte Zeichenweitergäbe gewährleistet ist. Das elektronische Telegrafenrelais
arbeitet verschieißfrei und bedarf keiner Wartung, was als wirtschaftlicher Vorteil zum Tragen kommt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben. Es zeigt
F-g. 1 ein Beispiel für den Einsatz des J-Relais in Wechselstrom-Übertragungen,
F i g. 2 ein Schaltbild eines elektronischen Telegrafenrelais für kommende Übertragung,
F i g. 3 Strom- bzw. Spannungsverläufe an verschiedenen Punkten von F i g. 2.
In F i g. 1 ist links die gehende Seite und rechts die
kommende Seite einer Wechselstrom-Übertragung mit Zählung dargestellt. Dazwischen, über Fernleitungs-Übertrager
FLL) gekoppelt, befindet sich die Fernleitung. Die gehende Seite ist über einen Ortsleitungsübertrager
OLÜ mit dem Ortsnetz verbunden, die kommende führt z. B. zu einer Gabelschaltung Ga, von
der aus es zweidrähtig ins Ortsnetz geht. Die ah-Kontakte auf rter gehenden Seite werden \on
Wählimpulsen gesteuert und legen in deren Rhythmus einen 25- oder 50-Hz-Sender über Vorwiderstände an
die Leitung an. Die Widerstände sind so eingestellt, daß auf der Empfangss:ite, also der kommenden Seite, ein
mittlerer Sfom von 2 mA bis 5 mA in das dortige J-Relais fließt, und zwar direkt vor dem J-Relais
gemessen. Das J-Relais auf der kommenden Seite empfängt, wenn die z-Kontakte in Ruhestellung sind, die
als pulsierende Gleichspannung anliegenden Wählimpulse von je 32 bis 4£ /ns Datier und schaltet mit seinem
Kontakt weitere Relais, vor allem das &Agr;-Relais, für die Dauer jedes Wählimpulses einmal durch (der c-Kontakt
schließt vorher). Wenn die Verbindung hergestellt ist,
gehen umgekehrt die von einem Zählrelais betätigten z-Kontakte auf der kommenden Seite in bestimmten
Zeitabständen auf die Arbeitsseite und schließen einen 25- oder 50-Hz-Sender für die Dauer von etwa 140 ms
an die Leitung an. Das J-Relais auf der gehenden Seite S empfängt diese Impulse in Form einer pulsierenden
Gleichspannung von 110 bis 170 ms Dauer und gibt sie
als Gleichspannungsimpulse an das &Egr;-Relais weiter, das sie einer Abmeßschaltung zuführt, die entscheidet, ob es
sich um einen Zählimpuls handelt. Die Widerstände am Sender sind in diesem Fall so eingestellt, daß das
J-Relais auf der gehenden Seite einen mittleren Strom von 2 bis 3,5 mA erhält. Wird in einen Zählimpuls hinein
gewählt, d. h. der Zählimpuls von minimal 110 ms durch Übergehen der ah-Kontakte für jeweils 32 bis 48 ms in '5
die Sendestellung zerhackt, muß das J-Relais auf der gehenden Seite dennoch schnell genug ansprechen, um
in den Pausen zwischen den Wählimpulsen die Abmeßschaltung zu aktivieren. Diese Forderung wird
als Durchgriff von Rückwärtszeichen (Zählimpulse) J°
gegen Vorwärtszeichen (Wählimpulse) bezeichnet. Weitere Rückwärtszeichen sind Wahlende- und Beginnzeichen
mit 175 ms Dauer sowie das Besetztzeichen mit 750 ms Dauer. Außerdem wird in Rückwärtsrichtung
noch das Sperrzeichen als Dauersignal übertragen, während in Vorwärtsrichtung das Auslösesignal von
1000 oder 1600 ms gegeben wird. Dies nur zur Verdeutlichung der verschiedenartigen Impulse, die
vom J-Relais auf der gehenden und kommenden Seite zeitrichtig weiterzugeben sind. Im unteren Teil von
Fig. 1 ist ein Ausschnitt aus der Beschattung des i-Kontakts auf der Z-(Zeichen-)Seite und T-(Trenn-)Seite
wiedergegeben. Darunter ist die Antiprellschaltung mit der Gegenwicklung //2 dargestellt. Hierbei handelt
es sich nur um prinzipielle Darstellungen, da die Beschallung, auch in bezug auf die Antiprellschaltung,
von Übertragung zu Übertragung anders ein kann. Die Siebschaltungen, die dem J-Relais vorgeschaltet sind,
sind ebenfalls je nach Übertragungstyp unterschiedlich: anstelle von zwei Drosseln und einem Kondensator
können z. B. Filter mit sechs Spulen und zwei Kondensatoren vorhanden sein, außerdem ist ein häufig
eingesetzter Übertragungstyp noch mit 7?C-Gliedern parallel zum J-Relais ausgerüstet
F i g. 2 zeigt ein Schaltbild eines elektronischen Telegrafenrelais für kommende Übertragung. Es besteht
prinzipiell aus einer Eingangsschaltung A, einer davon galvanisch getrennten Ausgangsschaltung B. die
als Schaltverstärker arbeitet, und einer Schutzschaltung C. die die Funktion der Antiprellschaltung des
elektromechanischen Telegrafenrelais ausübt.
Die Eingangsschaltung wird mit den Klemmen 1 und 2 in den Gleichrichterkreis der Übertragung geschaltet,
die Ausgangsschaltung wird mittels der Klemme 37 mit dem Punkt für die Z-Seite des i-Kontakts (Fig. 1) und ss
mittels der Klemme 39 mit dem Punkt für die T-Seite des i-Kontakts (Fig. 1) verbunden. Die Klemme 38
entspricht Punkt A des i-Kontakts. Ihre Betriebsspannung bezieht die Ausgangsschaltung über die zu
schaltenden Relais selbst aus der 60-V-Amtsbatterie. Dabei ist in manchen Fällen nur am Punkt Z ein Relais
angeschlossen, während Punkt T unbeschaltet ist, in anderen Fällen liegen an Punkt Z mehrere (bis zu drei)
Relais parallel.
Die Schutzschaltung Cist über Klemmen 13,14 an die Punkte der Antiprellschaltung (Fig. 1) anschaltbar, an
denen sonst die Wicklung //2 angeschlossen ist, und zwar mit Klemme 13 an den zum negativen Pol der
Amtsbatterie führenden Punkt
Die Eingangsschaltung A besteht aus einem Optokoppler, zu dessen Diode 7 eine Si-Diode 6 sowie ein
Parallel-KC-Glied 8, 9 in Serie geschaltet sind. Ihre
Wirkungsweise wird später beschrieben. Um einen ohmschen Abschluß zu erhalten, wenn keine Impulse an
den Klemmen 1,2 anstehen, ist zwischen den Klemmen
1 und 2 hinter einem kleinen Längswiderstand 3 ein Querwiderstand 4, der etwas größer als der ohmsche
Widerstand des elektromechanischen Telegrafenrelais ist, vorgesehen. Ihm liegt ein Kondensator 5 von einigen
Nanofarad parallel, der zusammen mit dem Längswiderstand 3 gegen Störimpuise kurzer Dauer wirkt.
Die Ausgangschaltung B, die vom Transistor 10 des Optokopplers gesteuert wird, besteht im ersten Teil aus
sechs lnverterstufen 11, 19, 25, 26, 27, 28, die vorzugsweise in integrierter Technik aufgebaut sind,
einem Integrierglied 12, einem Verzögerungsglied 20, 21, 22, 23 und einem die Verzögerungszeit steuernden
weiteren Zeitglied 23, 24, wofür der zweite Widerstand 23 des Verzögerungsglieds doppelt ausgenutzt ist. In
diesem ersten Teil der Ausgangsschaltung wird das Eingangssignal zeitgerecht aufbereitet wie weiter unten
noch beschrieben wird. Daran schließt sich der Stromversorgungs- und Leistungsteil der Ausgangsschaltung
an, und zwar wird die Ausgangsspannung des Inverter? 27, die im Ruhezustand Null und bei Anliegen
eines Eingangssignals negativ ist im oberen Zweig direkt auf drei hintereinandergeschaltete Kollektorstufen
32 und im unteren Zweig invertiert auf drei weitere hintereinandergesciialtete Kollektorstufen 33 geführt.
Im Ruhezustand sind damit die Kollektorstufen 33 leitend, wodurch ein an 7"(Klemme39) angeschlossenes
Relais erregt wird, und bei Vorliegen eines Eingangssignals die Kollektorstufen 32, wodurch das an Z
(Klemme 37) angeschlossene &Agr;-Relais erregt wird. Die Dimensiutiiefung ist so getroffen, daß bei einem Strom
von 200 mA der letzte Transistor noch sicher aufgesteuert wird. Damit lassen sich bis zu drei Relais von je
1000 &OHgr; Wicklungswiderstand schalten.
Die aus der Amtsbatterie über das zu schaltende Relais abgeleitete Betriebsspannung wird durch eine
über Widerstände 30,31 bzw.34,35 betriebene Z-Diode 29 von etwa 6 V, der ein Siebkondensator parallel
geschaltet ist. stabilisiert Damit diese Spannung nicht vollständig zusammenbricht wenn die T-Seite nicht
beschaltet ist, die Kollektorstufen 32 aber durchschalten,
sind im Kollektorkreis des Ausgangstransistors Z-Dioden 40 vorgesehen, die einen Spannungsabfall von
ca. 7 V bewirken. Die gleichen Z-Dioden 41 sind auch im Kollektorkreis des Ausgangstransistors der Kollektorstufen
33 vorhanden, um beim Durchschalten dieses Kreises eine Rückwirkung auf die Spannungsversorgung
zu verhindern. Die Widerstände 30 und 34 sind hochohmig bemessen (etwa 40 kfi), um den Gesamtstrom
in die Schaltungsanordnung bei gesperrtem Ausgangstransistor auf etwa 1,5 mA zu begrenzen, ein
Wert, der mit Sicherheit unter dem Haltestrom der an den Punkten Z und T angeschlossenen Relais von ca.
2 mA liegt Demgegenüber sind die Widerstände 31 und
35 niederohmig (Größenordnung 100 bis 1000 &OHgr;), damit im Aussteuerungsfall genügend Strom in die Endtransistoren
fließen kann. Das Erdpotential an Klemme 38 wird der Ausgangsschaltung über eine Diode 36
zugeführt die eine Zerstörung der Schaltung verhindert wenn versehentlich ein Relais für kommende Übertragung
in eine gehende Übertragung eingesteckt wird (die Polaritäten sind bei kommender und gehender Übertra-
gung einander entgegengesetzt, vgl. F i g. 1).
Die Arbeitsweise des elektronischen Telegrafenrelais wird nun anhand von F i g. 3 beschrieben. F i g. 3 zeigt in
Zeile a eine gleichgerichtete Wechselspannung von 25 Hz, und zwar mit einer Amplitude, die in Spalten 1 S
und Il einem eingestellten Strom von 2 mA und in Spalt- III einem Strom von 5 mA entspricht. In Zeile b
ist die zeitliche Lage des Schaltvorgangs relativ, zur
Phasenlage der Wechselspannung dargestellt. In Spalten I und Il ist die Minimalzeit von 32 ms für das
Umlegen des ah-Kontakts (vgl. F i g. 1) angenommen, in Spalte IU die Maximalzeit von 48 ms. An den
Eingangsklemmen 1, 2 von Fig. 2 treten dann Spannungen gemäß Zeile c von Fig.3 auf, in Spalten I
und II an einer Übertragung mit Drosseln und Kondensator, in Spalte IH an einer Übertragung mit
Filier und /fC-Glied gemessen. Die an das A-Relais
weiterzugebenden Impulse müssen unter diesen Bedingungen im Bereich von 20 bis 60 ms liegen.
Der Eingangs-Optokoppler hat eine Schwelle von to etwa 1 V, die durch die Serien-Diode auf etwa 1,7 V
heraufgesetzt wird, damit Störspannungen unwirksam bleiben. Wenn diese Schwelle überschritten wird,
schaltet der Transistor 10 des Optokopplers. Über die Diode 7 des Optokopplers wird gleichzeitig ein
Kondensator 8 aufgeladen, und zwar auf eine um so höhere Spannung, je größer die Eingangsspannung ist
und je länger sie über dem Schwellenwert ansteht. Die Schwelle verschiebt sich dadurch in Abhängigkeit von
der Höhe der Eingangsspannung nach oben, wie in Zeile c durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Wenn über
die Diode 7 kein Strom fließt, entlädt sich der Kondensator 8 über den Widerstand 9. Die Entladezeitkonstante
beträgt ca. 40 ms. Damit ist sichergestellt, daß Ausschwinger, wie sie in Spalte III noch 20 ms nach dem
Abschalten auftreten, die Schwelle nicht oder nur so kurzzeitig überschreiten, daß sie nicht mehr in den
Ausgangsimpuls eingehen. Dies ist wegen der Maximalzeitbedingung von 60 ms wichtig.
Am Transistor 10 des Optokopplers erhält man Rechteckrpannungen, die, vom Inverter Il invertiert, in
Zeile c/von F i g. 3 dargestellt sind. Sie werden durch ein
/?C-Glied 12 integriert, um Störungen, die kurzzeitig die
Eingangsschwelle übersteigen, zu unterdrücken. Das ÄC-Glied 12 ist so angeordnet, daß es die gleiche
Auflade- wie Entladezeitkonstante aufweist. Infolgedessen bewirkt es keine nennenswerte Verlängerung der
ihm zugeführten Impulse, was in bezug auf die Maximalzeitbedingung von Bedeutung ist. Den Spannungsverlauf
am /?C-Glied 12 zeigt Zeile e von F i g. 3. Hier ist die Ansprechschwelle des nächsten Inverters 19
gestrichelt eingezeichnet, dessen Ausgangsspannung in Zeile /wiedergegeben ist Der Optokoppler 17, 18 der
Schutzschaltung c kann bei dieser Betrachtung unberücksichtigt bleiben, da er in Empfangsstellung (Ruhestellung
der z-Kontakte in F i g. 1) keinen Strom erhält
Die erste Impulsflanke am Ausgang des Inverters 19 ist nach Zeile / negativ und gelangt über die Diode 20
einerseits auf den Kondensator 21 und andererseits über die Inverter 26 und 25 auf einen Kondensator 24, der sie
als negativen Spannungssprung auf das aus den Widerständen 22 und 23 sowie dem Kondensator 21
bestehende Serien-ÄC-Glied, das hinter der Diode 20
zwischen den beiden Polen für die Betriebsspannung angeschlossen ist rückkoppelt Außerdem gelangt er
vom Inverter 26, dessen Ausgangsspannung Zeile / darstellt, auf den Inverter 27, der daraus eine negative
Spannung macht und damit die Kollektorstufen 32 aufsteuert. Somit markiert die erste negative Flanke in
Zeile / den Beginn des Ausgangsimpulses. Wird die Ausgangsspannung des Inverters 19 von Zeile /"wieder
Null, so sperrt die Diode 20. Jetzt muß sich der Kondensator 21 erst gegen Null umladen, bevor die
Inverterstufe 26 eine negative Spannung abgeben kann. Die Umladung geschieht über die Widerstände 22, 23
und hängt von der Spannung ab, die zwischen beiden Widerständen anliegt Diese Spannung, die in Zeile g
wiedergegeben ist, ist wegen des Rückkoppelimpulses zeitabhängig.
In Spalte I hat die Spannung am Widerstand 22 noch einen ziemlich hohen negativen Wert, wenn die Diode
20 zu sperren beginnt. Der Kondensator 21 kann sich daher nur sehr langsam, dem Spannungsverlauf in Zeile
g folgend, umladen. Bevor er, wie Zeile h zeigt, eine Spannung erreicht, die der Schwelle des Inverters 26
entspricht, kommt in Spalte I die nächste negative Flanke in Zeile f, die den Kondensator 21 sofort wieder
negativ auflädt. Am Ausgang des Inverters 26, Zeile i, tritt keine Änderung auf, und infolgedessen auch weder
im Ausgangsimpuls noch am Rückkoppelkondensator 24. Der Kondensator 24 entlädt sich weiter über den
Widerstand 23. Bei der nächsten positiven Flanke am Ausgang des Inverters 19, Zeile f, hat die Spannung am
Widerstand 22, Zeile g, schon fast Null erreicht. Der Kondensator 21 kann sich jetzt schneller zu positiven
Werten hin umladen (vgl. Zeile h) und erreicht nach etwa 7 ms die Schwelle des Inverters 26, der daraufhin
auf negative Ausgangsspannung umschaltet, Zeile i, und damit sowohl über den Inverter 27 die Kollektorsiufen
32 sperrt und den Ausgangsimpuls beendet als auch über den Inverter 25 und Kondensator 24 einen positiven
Impuls auf den Widerstand 22 gibt, der den Kondensator 21 sofort, eventuell mit geringem Überschwingen,
auf Nullpotential bringt
In Spalte !! dauert die negative Spannung in Zeile .'
länger an, so daß hier, wenn mit der positiven Flanke am Ausgang des Inverters 19 die Diode 20 zu sperren
beginnt, der negative Impuls am Widerstand 22, Zeile g, schon weiter abgeklungen ist. Die Umladung des
Kondensators 21, Zeile A, zu positiven Werten hin geschieht also schneller als in Spalte I und ist nach etwa
12 ms so weit fortgeschritten, daß die Schwelle des Inverters 26 erreicht ist Der Ausgangsimpuls des
Inverters 26, der zeitlich dem Ausgangsimpuls der Gesamtanordnung entspricht, ist wieder in Zeile ; zu
sehen.
In Spalte III kommen die positiven Flanken am Ausgang des Inverters 19, Zeile f, erst zu einer Zeit, wo
der negative Rückkoppelimpuls in Zeile g schon ganz abgeklungen ist Die Umladung des Kondensators 21
geschieht jetzt ausschließlich mit der durch die Widerstände 22 und 23 bestimmten Zeitkonstanten, die
etwa 7 ms beträgt Dies ist in Zeile h dargestellt. Zeile /
zeigt die Ausgangsspannung des Inverters 26, deren Dauer dem Ausgangsimpuls entspricht
Das /?C-Glied 21, 22, 23 bewirkt für sich allein, wie
schon gesagt eine Verzögerung der Abfallflanke des Ausgangsimpulses von etwa 7 ms. Der Widerstand 23
beträgt hier ein Neuntel des Widerstands 22 und ergibt zusammen mit dem Kondensator 24 eine Zeitkonstante
von etwa 15 ms. Dadurch wird eine Zusatzverzögerung erreicht, die nach 2 ms etwa 15 ms, nach 5 ms etwa
10 ms und nach 10 ms ca. 3 ms beträgt während sie nach
20 ms abgeklungen ist Mittels dieser zeitabhängigen Zusatzverzögerung wird sichergestellt, daß bei kleinen
Eingangsspannungen, die in ungünstiger Phasenlage
geschaltet werden, keine Einbrüche im Ausgangssignal auftreten, das Ausgangssignal immer über 20 ms lang ist,
aber lange Ausgangssignale nicht zusätzlich verlängert werden.
Die Schutzschaltung Cin Fig.2 ist nötig, weil beim
Übergang der z-Kontakte in Fig. 1 von der Sendestellung in die ^mpfangsstellung intolge der in den
Siebgliedern ate Übertragung gespeicherten Energie
Entladungsimpulse an den Eingangsklemmen hervorgebracht werden, die nicht als Eingangsimpulse gewertet
werden dürfen. In der Übertragung ist ein weiterer z-Kontakt vorhanden, der in Sendestellung geschlossen
ist und über mindestens einen Widerstand Nullpotential an einen Kondensator legt, an den die Klemme 14 der
Schutzschaltung angeschlossen wird. Die Klemme 13 r. liegt, eventuell über Widerstände und Dioden, an
-60 V. Die äußere Beschallung in der Übertragung kann von Fall zu Fall anders sein, fest steht nur, daß ein
Kondensator von 4 &mgr;&Rgr; vorhanden ist und die Stromrichtung
in der Sendestellung in der angegebenen Weise verläuft. Folglich fließt in Sendestellung ein Strom über
den Widerstand 15 und die Diode 17 des Optokopplers, wodurch der Transistor 18 des Optokopplers aufgesteuert
wird und den Eingang des Inverters 19 an negatives Potential legt. Eingangsimpulse an den &igr;*>
Klemmen 1 und 2 bleiben jetzt unwirksam. Beim Umschalten der z-Kontakte in die Empfangsstellung
öffnet auch der z-Kontakt der Antiprellschaltung. Jetzt muß sich aber erst der 4^F-Kondensator über den
Widerstand 15 und die Optokoppler-Diode 17 entladen, jo
bevor Transistor 18 wieder sperrt. Damit wirkt die Schutzschaltung noch eine bestimmte Zeit nach dem
Übergang der z-Kontakte in die Empfangsstellung und unterdrückt Störungen durch Kabelrückentladungen.
Der Widerstand 16 parallel zur Optokoppler-Diode 17 hat zwei Funktionen: Zum einen definiert er den
unteren Stromwert auf der Entiadekurve, bis zu dem der
Optokoppler noch leitet, was für genaue Einhaltung der Schutzzeit wesentlich ist, zum anderen wirkt er im
Verein mit dem Widerstand 15 als Spannungsteiler und -to sorgt dafür, daß am Optokoppler keine unzulässig
hohen Spannungen, weder in Vorwärts- noch in Rückwärtsrichtung, auftreten. Das ist wichtig, weil in
der äußeren Beschattung Kondensatoren liegen können, die 60-V-Sprünge in allen möglichen Richtungen
übertragen. Der Widerstand 16 beträgt etwa ein Zehntel des Widerstands 15 und begrenzt die Spannungen am
Optokoppler dadurch auf etwa 6 V.
Das elektronische Telegrafenrelais für gehende Übertragung ist im Prinzip genauso aufgebaut wie das
für kommende Übertragung, nur sind hier die Polaritäten vertauscht. Dementsprechend sind anstelle
von pnp-Transistoren in den Kollektorstufen 32 und 33 npn-Transistoren eingesetzt und die Z-Dioden 29, 40
und 41 sowie die Diode 36 anders gepolt. Außerdem sind Z- und T-Seite vertauscht, da die Ausgangs-Transistoren
durch Impulse umgekehrter Polarität aufgesteuert werden.
Bei der gehenden Übertragung müssen Rückwärtszeichen, die an den Klemmen 1, 2 anliegen, gegen
Vorwärtszeichen, die die Schutzschaltung C ansprechen lassen, durchgreifen. Die Rückwärtszeichen haben eine
Mindestdauer von 110 ms, die Vorwärtszeichen eine Höchstdauer von 48 ms. Dazu kommt aber die durch die
Widerstände 15,16 und den äußeren Kondensator von 5S
4&mgr;&PSgr; gegebene Schutzzelt Sie darf, daf^it unter
Berücksichtigung der Ansprechzeiten sämtlicher Nachfolgerelais der verbliebene Restimpuls nach Ablauf der
Schutzzeit und >or Eintreffen des nächsten Vorwärtszeichens
nach etwa 55 ms die bereits eingangs erwähnte Abmeßschaltung betätigen kann, nicht zu hoch sein; die
Grenze liegt bei etwa 20 ms. Andererseits sind aber die durch die Schutzschaltung zu unterdrückenden Störimpulse
nach 20 ms noch nicht abgeklungen. Um sie unwirksam zu machen, ist die Diode 6 im Eingangskreis
vorgesehen, die durch ihren nichtlinearen Widerstand niedrige Spannungen stärker dämpft als hohe. Die
Störimpulse erreichen nach 20 ms die durch die Diode 6 und die Optokoppler-Diode 7 gegebene Schwelle von
etwa 1,7 V nicht mehr oder nur so kurzzeitig, daß sie vom Integrierglied 12 unwirksam gemacht werden. Die
Rückwärtszeichen stehen dagegen auch nach der Schutzzeit in voller Höhe an und überschreiten die
Schwelle von 1,7 V, so daß sie nach Sperren des
Optokoppler-Transistors 18 einen Ausgangsimpuls hinreichender Länge erzeugen, bevor das nächste
Vorwärtszeichen eintrifft.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Elektronische Nachbildung für ein Telegrafenrelais
für Wechselstromübertragungen mit einer mit einem Optokoppler aufgebauten potentialtrennenden
Eingangsschaltung und einer als Schaltverstärker wirkenden Ausgangsschaltung zur Aufnahme
von Wechselstromsignalen von 25 Hz und 50 Hz und zur Abgabe eines entsprechend der Dauer des
jeweiligen Eingangssignals bemessenen Schaltsignals an ein Relais, wobei die aus Inverter- und Verstärkerstufen
aufgebaute Ausgangsschaltung ein jede Abfallflanke des Eingangssignals verzögerndes
Verzögerungsglied enthält, um ein nicht unterbrochenes Ausgangssignals vorgegebener Mindestlänge
zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsglied aus einem Serien-ÄC-Glied
mit einem Kondensator (21) und zwei Widerständen (22, ?3) besteht, das zwischen zwei Inverterstufen
(19,26) angeordnet ist, wobei der Kondensator (21) des ÄC-Glieds einseitig an einen Punkt
festen Potentials geführt ist und mit der anderen Seite über eine für die Polarität der Abfallflanke in
Sperrichtung gepolte Diode (20) mit dem Ausgang der vorgeschalteten Inverterstufe (19) sowie direkt
mit dem Eingang der nachgeschalteten Inverterstufe (26) und mit dem einen Widerstand (22) des RC-Glieds
verbunden ist und der zweite Widerstand (23) des ÄC-Glieds in Serie zum ersten an einen Punkt
eines anderen festen Potentials geführt ist und zwischen beiden Widerständen 1?2, 23) ein weiterer
Kondensator (24) angeschlossen ist, der die von der nachgeschalteten Inverterstufe <26) aufgenommenen
Schaltflanken mit kurzer Aufladedauer und einer durch den zweiten Widerstand (23) des Serien-ÄC-Glieds
bestimmten Entladedauer auf das Serien-ÄC-Glied rückgekoppelt und so dessen Verzögerungszeit
zeitabhängig steuert (Fig. 2).
2. Elektronisches Telegrafenrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Serien-/? C-Glied
(21,22,23) entsprechend einer Verzögerungszeit
von 5 bis 10 ms bemessen ist, sein zweiter Widerstand (23) zum ersten (22) im Verhältnis von etwa
1 : 5 bis 1 : 10 steht und die Zeitkonstante des rückkoppelnden Kondensators (24) im Verein mit dem
zweiten Widerstand (23) des Serien-/? C-Glieds einer
Zeitkonstante von 10 bis 20 ms aufweist.
3. Elektronisches Telegrafenrelais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß in Serie rar Diode (7) des Optokopplers (7, 10) in der potentialtrennenden Eingangsschaltung
ein Energiespeicher zum Aufbauen und zeitabhängigen Abbauen einer Gegenspannung angeordnet
ist.
4. Elektronisches Telegrafenrelais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher
aus einem Parallel-ÄC-Glied (8, 9) mit einer Zeitkonstanten
von 25 bis 50 ms besteht.
5. Elektronisches Telegrafenrelais nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in
Serie zur Diode des Optokopplers eine weitere Diode (6) vorgesehen ist.
6. Elektronisches Telegrafenrelais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
eine weitere potentialtrennende Eingangsschaltung (C), die an die sogenannte Antiprellschaltung der
Wechselstromübertragung anschließbar ist und in
die Ausgangsschaltung (B) ein die Weitergabe von Schaltsignalen sperrendes Signal einkoppelt,
7. Elektronisches Telegrafenrelais nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Eingangsschaltung
mit einem weiteren Optokoppler (17,18) aufgebaut ist, zu dessen Diode (17) je ein
Widerstand parallel (16) und in Serie (15) liegt und dessen Transistor (18) einer der Verstärkerstufen
(19) in der Ausgangsschaltung (B) parallel geschaltet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762616174 DE2616174C2 (de) | 1976-04-13 | 1976-04-13 | Elektronisches Telegrafenrelais |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19762616174 DE2616174C2 (de) | 1976-04-13 | 1976-04-13 | Elektronisches Telegrafenrelais |
Publications (2)
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ID=5975253
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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1976
- 1976-04-13 DE DE19762616174 patent/DE2616174C2/de not_active Expired
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