DE2816981A1

DE2816981A1 - Einrichtung zur messung der gleichstromkomponente in einem ueberlagerten wechselspannungssignal

Info

Publication number: DE2816981A1
Application number: DE19782816981
Authority: DE
Inventors: Joseph Shao-Ying Feng
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1977-04-28
Filing date: 1978-04-19
Publication date: 1978-11-02
Also published as: US4132864A; JPS53135504A; JPS6113423B2; CA1081875A

Description

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk N.Y., 10504

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Einrichtung zur Messung der Gleichstromkomponente in einem überlagerten Wechselspannungssignal

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Eine solche Einrichtung kann z.B. zur Feststellung verwendet werden, wann ein gerufener Telefonieteilnehmer seinen Handapparat abhebt. Während der Rufzustand dadurch gekennzeichnet ist, daß dem gerufenen Teilnehmer eine sinusförmige Rufwechselspannung zugeführt wird, welche in der Teilnehmer- i schleife symmetrisch zum Spannungsnullpunkt liegt, ist der Augenblick des Abhebens dadurch gekennzeichnet, daß durch das Abheben eine Gleichstromkomponente zusätzlich zum Wechselstrom in der Teilnehmerschleife hinzutritt.

Die Feststellung einer Gleichstromkomponente in einem überlagerten Wechselspannungssignal kann z.B. durch Ausfilterung der Wechselspannung erfolgen. Die Einschwingzeit des Filters ist dabei durch die Grenzfrequenz des Filters gegeben. Ist ein rasches Ansprechen der Meßeinrichtung erwünscht, müssen unter Umständen komplizierte Filter mit vielen Frequenzpolen verwendet werden.

In den Fällen, in denen die Frequenz der Wechselspannung bekannt ist, kann die empfangene Wechselspannung mit einer Referenzspannung verglichen werden. Die Ansprechzeit ist dabei durch die Abtastrate begrenzt, doch sind diese Einrich-,tungen erfahrungsgemäß sehr aufwendig. Der Aufwand kann da-

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durch herabgesetzt werden, daß die Abtastung bei den Nulldurchgängen der Wechselspannung durchgeführt wird. Beide 'erwähnten Methoden erfordern jedoch eine Phasensynchronisajtion mit dem empfangenen Wechselspannungssignal.

jln einer typischen Telefonieanwendung ist eine rasche Feststellung notwendig, wann zusätzlich zu dem RufwechseIstrom in der Teilnehmerschleife ein Gleichstrom von z.B. 20-80 mA

zu fließen beginnt, d.h. wann der gerufene Teilnehmer abhebt. i
IDabei kann angenommen werden, daß der Wechselstromwert von [Spitze zu Spitze ungefähr fünfmal höher ist als die Gleichs tr οπ|· komponente. Durch die rasche Feststellung des Gleichstromflußbeginns kann erreicht werden, daß die Rufspannung abgeschaltet wird, bevor der gerufene Teilnehmer den Handapparat ans Ohr führt.

Von den Einrichtungen zur Messung der Gleichstromkomponente wird außerdem verlangt, daß sie von den Signalleitungen elektrisch isoliert sein sollen. Auf diese Weise kann verhindert werden, daß Fehler in dem einen oder anderen System sich unzulässig ausdehnen. Dabei ist auch zu berücksichtigen, daß in die Signalleitungen öfters Storspannungen im Gleichmodus, d.h. in beide Leitungen mit derselben Polarität eingestreut werden.

Eine Einrichtung zum Feststellen des Abhebens des gerufenen Teilnehmers ist z.B. aus der US PS 3 205 312 bekannt geworden. Darin wird ein Kondensator periodisch geladen und entlädt sich mit variabler Geschwindigkeit über einen Transformator, je nach dem ob der Handapparat aufgelegt oder abgehoben ist. Die Spannung am Kondensator wird periodisch überwacht und mit einem konstanten Wert verglichen. Hierbei wird also ein Transformator benötigt und wird außerdem ein Meßsignal durch

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idie Teilnehmerschleife erzeugt, also keine Isolation erzielt.

!Eine andere bekannte Einrichtung (US PS 3 720 793) verwendet

j Relais. Diese Einrichtung hat also die im Zusammenhang mit i
der Verwendung von Relais bekannten Nachteile (Raumbedarf,

!Energiebedarf, etc.). Eine ähnliche Einrichtung ist in der :US PS 3 835 258 beschrieben.

i
In der aus der US PS 3 735 263 bekannt gewordenen Einrich-J tung wird eine feste Anzahl von Impulsen pro Zyklus der !empfangenen Wechselspannung dazu verwendet, den Arbeitsizyklus eines Wiederholungssignales zu messen. In einem !ersten Register wird die Gesamtdauer einer Periode des !Signales gespeichert. Eine zweite Reihe von Impulsen wird I in einem zweiten Register gespeichert und gibt die Dauer des aktiven Teiles des Signales an. Hierauf wird der Inhalt !des zweiten Registers heruntergezählt und die Zeit mit

j Pulsen aus dem ersten Register gemessen. Diese Methode arbeitet also langsam und benötigt mehr als zwei volle Operationszyklen zur Bestimmung der gewünschten Größe.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfache, rasche und störunempfindliche Einrichtung zur Messung der Gleichstromkomponente in einem überlagerten Wechselspannungssignal anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 beschriebenen Merkmale gelöst.

Durch die Verwendung von Impulsen, deren Wiederholungsfrequenz groß ist gegen die Frequenz der Wechselspannung sowie durch die Verwendung eines Zählers hat die erfindungsgemäße Einrichtung den Vorteil großer Arbeitsgeschwindigkeit und Ge-

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nauigkeit. Die Zuverlässigkeit der Einrichtung wird dadurch erhöht, daß der Zähler nicht vom empfangenen Signal, sondern nach einer festen Anzahl von Referenzimpulsen zurückgestellt wird. Hierdurch wird eine größere Sicherheit bei der Messung erzielt.

Die erfindungsgemäße Einrichtung arbeitet nach einer digitalen Methode, was an sich schon vorteilhaft ist und hat eine .Ansprechzeit, welche durchschnittlich bei 1 1/2 Zyklen der 'wechselspannung liegt. Dabei arbeitet die Einrichtung auch ; zufriedenstellend bei der Messung von Gleichströmen wie sie in der Teilnehmerschleife eines Telefonieteilnehmers fließen. In einer nur aus Widerständen aufgebauten Teilnehmerschleife j ohne reaktiven Komponenten kann angenommen werden, daß der , Gleichstromanteil bei 38% des Spitzenrufstromes liegt. Die ' Erfindung geht dabei von der Feststellung des Zeitintervalls ! aus, in dem die empfangene Wechselspannung eine bestimmte Polarität hat, z.B. positiv ist. Bei einer sinusförmigen Wechselspannung d.h. bei einer Spannung, deren Nulldurchgang stetig und nicht sehr steil verläuft, läßt sich dieser Arbeitszyklus leicht feststellen, was von der Erfindung in vorteilhafter Weise ausgenutzt wird.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Abfühleinrichtung als magnetoresistive Brücke ausgeführt. Die Brückenwiderstände werden dabei vom elektromagnetischen Feld, das durch den Stromfluß durch die Hin- und Rückleitung erzeugt wird, verändert. Auf diese Weise wird in vorteilhafter Weise ; eine elektrische Isolation zwischen der Teilnehmerschleife und der Meßschaltung erreicht. Der Aufbau der Abfühleinrich- j tung als Brücke bietet zudem die Möglichkeit ein Ausgangs- | signal als Funktion des Gesamtstromes in einem Zweig der I Leitung oder als Funktion der Stromdifferenz in den beiden Leitungen zu erzeugen. Für die zu erfassenden Stromwerte kann

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in einfacher Weise die Brücke aus magnetfeldabhängigen j Widerständen von 10 kOhm aufgebaut werden und mit einer Brückenjversorgungsspannung von 10 Volt arbeiten. Bei einem Spitzen- , strom von 300 mA erzeugt die Brücke eine Differenzausgangs- I

spannung von 100 mV , während der minimal vorkommende Strom, j der noch erfaßt werden soll, von 20 mA, ein Ausgangssignal von ! 20 mV erzeugt. j

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist durch die Verwendung eines Differenzverstärkers gekennzeichnet, dessen Eingänge mit den beiden Brückenausgängen verbunden sind, und an dessen Ausgang das Arbeitszyklussignal erzeugt wird. Auf diese Weise wird ein digitales Steuersignal erzeugt, welchejs zur Abzählung der Impulse des Oszillators verwendet werden kann. Liegt nur die Rufspannung an der Teilnehmerschleife, so erzeugt der Differenzverstärker ein Rechteckausgangssignal mit einem Arbeitszyklus von 50%. Im abgehobenen Zustand weist das Ausgangssignal entsprechend den oben angeführten Werten einen Arbeitszyklus von 62% oder 100% auf, abhängig davon, ob Rufspannung zugeführt wird oder nicht. Ausgehend also von der Erfassung des Arbeitszyklus kann auf einfache Weise festgestellt werden, ob ein Schleifengleichstrom fließt oder nicht, d.h. ob im Falle einer Telefonieanwendung der gerufene Teilnehmer abgehoben hat oder nicht. Die Toleranz der Schaltung kann dabei so ausgelegt werden, daß die Ansprechschwelle im abgehobenen Zustand bei 57% liegt (im Vergleich zu 62% im Normalfall) , womit Glexchstromkomponenten festgestellt werden können, welche bei nur 23% der Spitzenwechselstromamplitude liegen. Dabei wird berücksichtigt, daß die Gleichstromkomponente nicht unter den genannten Wert fallen kann solange 60% des Schleifenwiderstandes außerhalb des Teilnehmerapparates liegen und die Batterie- und Rufspannung zugeführt wird.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll anschließend anhand von Figuren beschrieben werden.

!Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen

Einrichtung zur Messung der Gleichstromkomponente ,

Fig. 2A eine magnetoresistive Abfühleinrichtung, !

JFig. 2B einen Querschnitt durch die in Fig. 2A ge- '

I zeigte Einrichtung,

Fig. 3 Einzelheiten des in Fig. 1 gezeigten Zu-

standsdetektors und

Fign. 4A bis 4D Stromkurven für eine Telefonieschleife, abhängig von den Zuständen des Teilnehmerapparates (Handapparat aufgelegt oder abgehoben) und abhängig von der Zuführung einer Rufwechs elspannung.

Fig. 1 zeigt den Teilnehmerapparat 5, an den die Zuführungsleitungen 6 und 7 angeschlossen sind. Über die Übertragungsleitung T und die beiden Anschlußleitungen 22 und 23 ist der Teilnehmerapparat 5 mit einer Abfühleinrichtung S und einem Zustandsdetektor 4 verbunden.

Die Abfühleinrichtung S wird in den Fign. 2A und 2B genauer gezeigt. Zwei Flachleitungen 20 und 21 sind durch Isolationslagen 24 und 26 isoliert, zwischen denen sich eine magnetoresistive Lage 25 befindet. Das Material für die Lagen 24 und

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muß ein gutes Dielektrikum sein und besteht z.B. aus oder Al₃O₃.

Fig. 2B zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 2B in Fig. 2A. Fig. 2B zeigt eine magnetoresistive Abfühlbrücke, wobei eine Batterie über die Leitungen A und C mit den Metallisierungsleitungen 31 und 32 verbunden ist, welche mit diagonalen Punkten der aus den Widerständen 27 bis 30 geformten Wheatstonebrücke verbunden ist. Die magnetoresistiven Widerstandslagen 27, 28, 29 und 30 sind zueinander parallel und laufen in der Längsrichtung der in Fig. 2A !gezeigten Streifenleitungen 20 und 21. Die Brückenwiderstände !messen also die Ströme durch die Streifenleitungen über eine Elektromagnetische Kopplung.

;Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 28 und 29 ist über die metallisierte Leitung 33 mit einem Metallanschluß •verbunden, an den die Leitung B zum Detektor 4 in Fig. 1 anjgelötet wird. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen I27 und 30 ist über die metallisierte Leitung 34 mit einer JMetallflache verbunden, auf der die Leitung D angelötet Iwird, die ebenfalls zum Detektor 4 führt.

Die in Fig. 2 gezeigte Einrichtung gestattet eine phasenunabhängige Feststellung eines durch einen Wechselstrom überlagerten Gleichstromes. Der Arbeitszyklus (d.h. die Zeit während der die Wechselspannung z.B. einen positiven Wert hat) eines unbekannten Wechselstromsignales kann durch Vergleich mit dem Arbeitszyklus eines bekannten Wechselstromsignales ohne Gleichstromkomponente, d.h. mit einem Arbeitszyklus von 0,5 gemessen werden. Die Einrichtung ist daher besonders geeignet zur Feststellung des Abhebens eines gerufenen Teilnehmers in einer Telefonieanlage.

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Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung verwendete eine phasenunabhängige Methode zur Feststellung der Gleichstromkomponente innerhalb einer Ansprechzeit, die kürzer als eine Periode der überlagerten Wechselspannung ist. In einigen besonders gelagerten Fällen kann die Höhe der Gleichstromkomponente direkt bestimmt werden, sofern die Amplitude des Wechselspannungssignales bekannt ist.

Es soll nun angenommen werden, daß es sich bei der überlagerten Wechselspannung um eine Sinusspannung mit der Spitzenamplitude A handelt. Wird nun dem Wechselstrom ein Gleichstrom der Größe D überlagert, wobei D kleiner ist als A, so erhöht sich der Arbeitzyklus (die Zeit während der jdie Wechselspannung z.B. einem positiven Wert hat), um ; (aresin D/A)/π . In gleicher Weise erhöht sich z.B. der Arbeitszyklus einer Dreieckwechselspannung der Spitzenamplitude A um D/2A. Die Erhöhung des Arbeitszyklus ist jedoch bei annähernd rechteckigen Spannungen sehr schwer feststellbar.

Oie verwendete Methode zur Feststellung und Messung der Gleichstromkomponente besteht also in einer Messung des !Arbeitszyklus der empfangenen Wechselspannung, wie es oben !beschrieben wurde. Hierbei muß, wie bereits erwähnt, die !empfangene Spannung stetige und nicht zu steile Nullgänge aufjweisen. Mit der geschilderten Methode wird die empfangene Wechselspannung während eines ganzen Zyklus überwacht, wobei jedoch der Empfangszyklus hinsichtlich des Zeitpunktes der Nulldurchgänge der Wechselspannung willkürlich gelegen sein kann. Die vorgeschlagene digitale Methode zur Messung der Gleichstromkomponente besteht darin, den Arbeitszyklus der empfangenen Wechselspannung bei der Zählung von Impulsen, deren Wiederholungsfrequenz ein M-faches ist der Frequenz der

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empfangenen Wechselspannung, mit zu verwenden. Dabei werden N Impulse des Impulsgenerators gezählt, wobei M ungefähr gleich ist N. Wenn die Anzahl der während des Arbeitszyklus gezählten Ausgangsimpulse mit K bezeichnet wird, und zwar in einer Zeit die durch N Impulse definiert ist, so kann der Arbeitszyklus als K/N mit einer Auflösung 1/M und einer Genauigkeit von + 2 (M-N+1) / (M+N) angegeben werden. Die höchste Genauigkeit wird also dann erzielt, wenn M gleich N ist, oder wenn der lokale Oszillator auf eine Frequenz synchronisiert wird, welche das N-fache der Grundfrequenz der empfangenen Wechselspannung ist. Eine hohe Auflösung wird selbstverständlich nur bei einer hohen Oszillatorfrequenz erreicht.

In Fig. 3 ist der Zustandsdetektor 4 gezeigt, welcher nach der oben beschriebenen Methode arbeitet. Der genannte Detektor arbeitet mit der in Fig. 1 gezeigten Abfühlschaltung S zusammen. In der beschriebenen Anwendung ist die Gleichstromkomponente entweder Null oder stellt einen bestimmten Bruchteil der Wechselstromkomponente dar. Der Arbeitszyklus der empfangenen Wechselspannung hat demnach auch zwei definierte Werte.

Die im Ausführungsbeispiel gezeigte Einrichtung hat den Vorteil, daß häufig benötigte Teile unkompliziert und daher nicht aufwendig sind. Der Pulsgenerator wird durch die Rufspannung phasenstabilisiert und erzeugt einen Impuls zug, dessen Frequenz das N-fache der Frequenz der Rufspannung beträgt. Für jede ankommende Teilnehmerleitung wird wie in Fig. 3 gezeigt ist, ein Zähler vorgesehen, sowie Logikeinrichtungen um den Zählerstand zu überprüfen und daraus den Abgehoben-Zustand feststellen zu können. Durch die Art des Aufbaus eignet sich die in Fig. 3 gezeigte Schaltung gut ^;zur Ausführung in hochintegrierter Technik.

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Fig. 3 zeigt einen Vergleicher 10, der z.B. als Differenz- ; verstärker ausgeführt sein kann, welcher an seinem ersten \ Eingang 11 ein Signal empfängt, das aus einer Wechselspannung i mit der Frequenz F und einer überlagerten Gleichstromkomponente! zusammengesetzt sein kann, die den Schleifenstrom bei abgehobenem Handapparat darstellt. An seinem zweiten Eingang empfängt der Differenzverstärker ein --ähnliches, jedoch phasenverschobenes Signal. In einer Telefoniezentrale bestimmt sich das Verhältnis der Wechselstrom- und Gleichstrom-i komponenten durch die Spannung der Ämtsbatterie, des Rufspannungsgenerators und der zugelassenen Teilnehmerleitungs- ! impedanzen. Das Ausgangssignal des Vergleichers 10 wird einem \ UND-Glied 12 zugeführt.

Der Oszillator 13 schwingt mit einer Frequenz MF, worin M vorzugsweise eine ganze Zahl N von z.B. 63 ist. Der Oszillator ;13 kann z.B. als phasensynchronisierter Oszillator ausgeführt !sein. Die Referenzfrequenz F wird vom Rufspannungsgenerator 8 erzeugt. Der Ausgang des Oszillators 13 ist einerseits mit idem anderen Eingang des UND-Gliedes 12 und andererseits mit dem Eingang einer Frequenzteilerschaltung 14 verbunden, die ι die empfangene Pulsfrequenz durch die ganze Zahl N teilt. Der Zähler 15 zählt bis N+1 und erhält Impulse vom Oszillator 13 nur während der Zeit, in der der Vergleicher 10 ein z.B. po-,sitives Ausgangssignal erzeugt und damit das UND-Glied 12 für die Pulse durchlässig macht.

Der Frequenzteiler 14 erzeugt nach N Impulsen ein Ausgangssignal, das die monostabile Kippschaltung 16 anstößt und hiermit ein Speichersteuersignal zum Speicher 18 liefert. Dieser Speicher speichert daraufhin den im Zähler 15 gespeicherten Wert. Der Zähler 15 wird durch ein Ausgangssignal der monostabilen Kippschaltung 17 zurückgestellt, welche durch die Rückflanke des von der monostabilen Kippschaltung 16 erzeugten Ausaanassianales angestossen wird. Ein Decodierer 19 erzeugt

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ein Ausgangssignal, welches aufgrund des im Speicher 18 gespeicherten Wertes die betreffenden Einrichtungen zu steuern gestattet, und anzeigt, ob der Wert im Speicher über- oder unterhalb eines bestimmten ausgewählten Wertes liegt und damit anzeigt, ob der Handapparat des zugeordneten Teilnehmers im vorigen Zyklus aufgelegt oder abgehoben war.

In Fig. 4A sind die Stromverhältnisse in der Teilnehmerschleif e| für den Fall gezeigt, daß keine Rufspannung dem Teilnehmer j .zugeführt wird und der Handapparat abgehoben ist. Es wird an- j genommen, daß der Strom in der Teilnehmerschleife zwischen j 15 ma und 100 mA liegt. |

In Fig. 4B ist der Fall gezeigt, daß keine Rufspannung zugeführt wird und der Handapparat aufgelegt ist. Es fließt kein Strom in der Teilnehmerschleife.

;in Fig. 4C ist der Fall gezeigt, daß dem Teilnehmer Rufspan-

Inung zugeführt wird und der Handapparat abgehoben ist. Es wird

angenommen, daß der Rufwechselstrom ungefähr zweimal so hoch ist wie der Schleifengleichstrom I_np, so daß die Wechselstromamplitude von Spitze zu Spitze ungefähr 5 I „ beträgt.

[in Fig. 4D ist der Fall gezeigt, daß Rufspannung zugeführt wird und der Handapparat aufgelegt ist.

Mit dem in Fig. 1 gezeigten Abfühler S kann der Arbeitszyklus der Wechselspannung gemessen werden, indem der Ausgang des Vergleichers 10 dazu benutzt wird, das Ausgangssignal des Oszillators 13 durchzulassen oder nicht. Eine einfache Einrichtung wird dann erhalten, wenn ein Zählregister der Kapa-

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zität 2 verwendet wird, und der lokale Oszillator 13 mit einer Frequenz arbeitet, welche das (2 -1)-fache der Ruf-

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spannung beträgt. Beispielsweise wird ein Sechs-Bit-Zähler 15 vorgesehen, wobei der Oszillator 13 mit einer Frequenz schwingt, welche das 63-fache der RufSpannungsfrequenz beträgt .

Der Oszillator 13 kann in der gezeigten Anordnung für mehrere Leitungsschaltungen gemeinsam verwendet werden. Ebenso können die Einrichtungen zur Erzeugung der Steuerimpulse zum Auslesen, Speichern und Decodieren in jeweils einem Zyklus der Rufspannung gemeinsam verwendet werden.

,Beispielsweise beträgt die Rufspannung 20 Hertz, so daß der Oszillator 13 mit einer Frequenz von 1260 Hertz schwingt. Der ,erzeugte Impulszug wird vom Teiler 14 durch 63 geteilt, so daß im Teiler 14 sechs binäre Stufen vorgesehen werden müssen. Mit den monostabilen Kippschaltungen 16 und 17 werden die

:Rückstelleinrichtungen betätigt, wodurch die Dauer des Rückstellimpulses durch die Kippzeit der monostabilen Kippschaltungen vergrößert werden kann, und dabei jedoch andererseits jviel kürzer sein sollte als eine Periode des Oszillators 13.

Am Ende jedes Zyklus der Rufspannung wird das im Zähler 15 !gespeicherte Resultat zum Speicher 18 übertragen, der somit fortgeschrieben wird. Daraufhin wird der Zähler 15 auf Null •zurückgestellt und ist nun für die nächste Periode der Rufspannung arbeitsbereit.

Durch das Überprüfen des Arbeitzyklus (d.h. die Zeit während der die Amplitude positiv ist) der empfangenen Wechselspannung einmal in jeden Zyklus der Rufspannung ist die Ansprechzeit der Einrichtung auf keinen Fall länger als zwei Rufspannungszyklen. Im ungünstigsten Falle wird der Handapparat ungefähr zu Beginn einer Arbeitsperiode der Einrichtung abgehoben, je-

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doch andererseits so spät, daß bereits etwas vom Arbeitszyklus;

i des Vergleichers verloren ist. Umgekehrt ist die rascheste \ Ansprechzeit der Einrichtung nur geringfügig größer als ein ; Zyklus der Rufspannung. Im Mittel kann man also mit einer
Ansprechzeit von 1 1/2 Zyklen rechnen. ■

Obwohl in der gezeigten Einrichtung eine magnetoresistive ! Abfühleinrichtung gezeigt wurde, können natürlich auch andere
Einrichtungen zur Feststellung des Schleifenstromes verwendet _: werden. Es sollte jedoch eine gute elektrische Isolation ! der Detektoreinrichtung von der Teilnehmerleitung erzielt ; werden. Beispielsweise können hierfür auch optoelektronische j Einrichtungen verwendet werden. Die gezeigte magnetoresistive j Brücke hat jedoch den Vorteil, daß Gleichmode-Spannungen
auf der Telefonleitung zu keinen Störungen führen, da die
Brücke von einem Differenzeingangssignal gespeist wird. Auch
kann die magnetoresistive Brücke mit dem Detektor mitintegriert werden, wodurch sich der Abgleich der Einrichtung vereinfacht. Die Verwendung einer von der Teilnehmerschleife
isolierten Abfühleinrichtung verringert auch die Notwendigkeit zur Verwendung von mehreren voneinander unabhängigen
Versorgungsspannungen. Daneben ist die gezeigte magnetoresistive Brücke einfacher herzustellen als eine optoelektronische Einrichtung.

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Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Α.! Einrichtung zur Messung der Gleichstromkomponente in einem überlagerten Wechselspannungssignal bekannter Frequenz,

gekennzeichnet durch eine Abfühleinrichtung (S), die : mit der vom Wechselstrom durchflossenen Hin- (22, 20, Pig. 2A) und Rückleitung (23, 21) gekoppelt ist und eine Anzeige der Potentialwerte auf den beiden Leitungen liefert, durch einen Oszillator (13, Fig. 3) zur Erzeugung von Impulsen der Wiederholungsfrequenz M.F, worin M ganzzahlig und wesentlich größer als 1 ist und F die bekannte Frequenz angibt,

' sowie durch einen Zähler (15) zum Abzählen der Im- ^! pulse während einer Wechselspannungshalbwelle be- : stimmter Polarität gegenüber der wahren Null-Linie

(Arbeitszyklus), welcher nach einer bestimmten Anzahl ! (N) von vom Oszillator (13) gelieferten Impulsen ausge-I lesen und zurückgestellt wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, j daß die Abfühleinrichtung (S) aus einer magneto-

! resistiven Wheatstonebrücke besteht, wobei die bei-

ι den Widerstände (27, 30, Fig. 1, 28) des einen Längs-

i zweiges mit der Hinleitung (22) und die beiden Wider-

' stände (28, 29) des anderen Längszweiges mit der Rück-

i leitung (23) magnetisch gekoppelt sind und die Brücke von einer Gleichspannung (Punkte A, C) gespeist wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitszyklussignal von einem Vergleicher (10) erzeugt wird, dessen beide Eingänge (B, D) mit den beiden Ausgangspunkten der Brücke (Verbindungspunkte

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BJund D zwischen den Widerständen 28 und 29, sowie zwischen 27 und 30) verbunden sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücke in integrierter Technik ausgeführt ist, wobei die vier Brückenwiderstände (27-30, Fig. 2B) in im wesentlichen eindimensionaler Ausdehnung parallel zu den Hin- und Rückleitungen (20, 21, Fig. 2A) angeordnet sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein UND-Glied (12, Fig. 3) dessen beide Eingänge mit dem Ausgang des Oszillators (13) und dem Arbeitszyklussignal verbunden sind und dessen Ausgang mit dem Eingang des Zählers (15) verbunden ist, durch einen Frequenzteiler (14) mit dem Teilerverhältnis N, dessen Ausgang über eine erste Verzögerungsschaltung (16) mit dem Speichersteuereingang eines Speichers (18) zur Abspeicherung des Zählerstandes des Zählers (15) im Speicher (18) verbunden ist, wobei der Rückstelleingang des Zählers (15) mit dem Ausgang einer zweiten Verzögerungsschaltung (17) verbunden ist, die von der ersten Verzögerungsschaltung (16) angestossen wird,

sowie durch einen Decodierer (19) der nach jeweils einem Zyklus der bekannten Frequenz feststellt, ob der im Speicher (18) gespeicherte Wert über- oder unterhalb eines bestimmten Wertes liegt.

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