DE3590106C2 - System zur Signalübertragung zwischen einer Zentrale und zusätzlichen Geräten über ein herkömmliches Telefonnetz - Google Patents
System zur Signalübertragung zwischen einer Zentrale und zusätzlichen Geräten über ein herkömmliches TelefonnetzInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein System zur Signalüber
tragung zwischen einer Zentrale und zusätzlichen Geräten
über ein herkömmliches Telefonnetz.
Derartige Systeme dienen zur Überwachung von Räu
men und Anlagen und Erzeugen eines elektrischen Alarm
signals, wenn ein anormaler Zustand, z. B. Feuer, unbefugtes
Betreten oder eine Fehlfunktion irgendeiner zu überwachenden
Maschine erfaßt wird. Ferner können elektrische Signale zur
Anzeige des Zustandes irgendeiner Einrichtung beim Teilneh
mer erzeugt werden, auch dann wenn kein anormaler Zustand
vorliegt, z. B. Ablesen von Strommeßgeräten, meteorologischen
Messungen oder Betriebsdaten von Verarbeitungsanlagen.
Die US-A 4 258 357 beschreibt ein Alarmübertra
gungssystem mit einer Einrichtung an der Teilnehmer-End
stelle zum Überwachen von Alarmsensoren und zum Anzeigen
eines Alarmvorfalls sowie eine Einrichtung in einer Zentral
station zum Überwachen dieser Signale und zur Anzeige eines
festgestellten Alarmvorfalls. Bei der Einrichtung an der
Teilnehmer-Endstelle dieses bekannten Systems wird kein
Niedrigton-Signal eingesetzt, um einen Alarm zu signalisie
ren; daher ist auch keine Einrichtung zum Erzeugen eines
derartigen Niedrigtonsignals oder eine Einrichtung zur
Unterbrechung eines derartigen Niedrigtonsignals vorhanden.
Auch werden keine modulierten Signale sondern polarisierte
Gleichstromsignale, die übliche Telefonnetzwerke beeinträch
tigen können, zur Übertragung von Informationen zur zentra
len Überwachungsstation verwendet.
Die US-A-3,686,439 beschreibt ein über das Tele
fonnetz arbeitendes Überwachungssystem, bei dem ein 100 Hz-
Signal verwendet wird. Ein 100 Hz-Signal ist jedoch hörbar,
könnte daher nicht routinemäßig auf Telefonleitungen einge
setzt werden, da es Interferenzen mit dem normalen Tele
foneinsatz verursachen würde. Darüber hinaus dient dieses
100 Hz-Signal als Taktsignal des Systems, während ein 1000
Hz-Signal zum Betrieb des modulierten Systems beschrieben
wird, d. h. dem Zehnfachen der Taktfrequenz. Dieses modu
lierte Signal liegt im hörbaren Bereich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein
System bereitzustellen, das mit einem herkömmlichen Telefon
netz zusammenarbeitet, um zusätzliche Funktionen zu ermögli
chen. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprü
che gelöst.
Das erfindungsgemäße System verwendet keine Hilfs
signale, die für den Teilnehmer während des normalen Tele
fonbetriebs hörbar sind. Ferner werden keine Signale ober
halb des hörbaren Frequenzbereichs verwendet. Das System er
fordert keine speziellen elektrischen Filter innerhalb des
gewöhnlichen Telefonnetzes und gewährleistet einen hohen
Grad an einer zuverlässigen Überwachung der Geräte in den
Räumlichkeiten des Teilnehmers.
An einem Ort, an dem eine Gruppe von Teilnehmerlei
tungen, die durch das System bedient werden sollen, bequem
zugänglich ist, wird eine zentrale Steuereinheit (im folgenden
auch als "Abfrageeinrichtung" bezeichnet) mit allen diesen
Teilnehmerleitungen verbunden. In der Räumlichkeit jedes Teil
nehmers wird eine individuelle elektronische Einheit (im fol
genden als "Teilnehmerendstelle" oder "STU" bezeichnet) mit
dessen Teilnehmerleitung verbunden.
Mit jeder STU sind verschiedene Geräte verbunden,
die durch das System überwacht werden sollen, so daß ihre Aus
gangssignale in der STU in elektrischer Form verfügbar sind.
In einer Ausführungsform fragt die Abfrageeinrichtung
die STUs zu geeigneten Zeiten mittels eines hörbaren Signals
innerhalb des hörbaren Bereichs ab. Die STUs antworten mittels
eines ähnlichen Signals zur Anzeige des Zustandes der Geräte
in den Räumlichkeiten des entsprechenden Teilnehmers.
Dieses normale Frage- und Antwortmuster ist auf
Zeiten beschränkt, während denen das Telefon des Teilnehmers
aufgelegt ist, das heißt, wenn der Teilnehmer das Telefon
nicht für übliche Zwecke verwendet, und wird unterbrochen,
wenn der Teilnehmer das Telefon aufnimmt (das heißt ein abge
nommener Zustand geschaffen wird).
Ein besonderes Signal mit einer Frequenz weit unter
dem hörbaren Bereich wird ebenfalls an der STU erzeugt und
zu der Abfrageeinrichtung über die Telefonleitung übertragen,
die natürlich ebenfalls die anderen herkömmlichen Telefon
signale wie Stimme, Wählton, Freizeichen, Besetztzeichen usw.
trägt. Dieses besondere Signal (im folgenden als "Niedrigton"
bezeichnet) ist vorzugsweise dauernd, sowohl während des auf
gelegten als auch während des abgenommenen Zustands vorhanden,
jedoch nur dann, wenn alle Geräte in den Räumlichkeiten des
bestimmten Teilnehmers sich in ihrem vorbestimmten normalen
oder sicheren Betriebsbereich befinden.
Wenn eines oder mehrere dieser Geräte von diesem Be
reich abweichen, daß heißt einen Gefahrenzustand oder Alarmzu
stand annehmen, wird die Erzeugung des Niedrigtons innerhalb
der STU unterbrochen. Eine derartige Unterbrechung des Niedrig
tons wird durch die Abfrageinrichtung erfaßt und bewirkt eine
unmittelbare Rückfrage bei der betreffenden STU, die der Ur
sprung dieses Phänomens ist, auch wenn das zugeordnete Telefon
abgenommen ist, so daß diese STU normalerweise zu dieser Zeit
nicht abgefragt (oder nicht antworten) würde. Die Antwort auf
eine derartige Anfrage, die dann durch die STU erzeugt wird,
liefert eine Information über den Grund des beobachteten Phäno
mens, das heißt über die Ursache der Gefahr oder des Alarms.
Wie oben ausgeführt, findet die Abfrage und Antwort
innerhalb des hörbaren Frequenzbereichs statt und wird daher
jeder anderen Verwendung des Telefons während des abgenommenen
Zustands überlagert, zum Beispiel einem Gespräch des Teilnehmers.
Dies tritt jedoch nur im Falle der Anzeige eines Alarms oder
einer Gefahr auf. Es stellt daher keine Beeinträchtigung dar
und wird auch durch die Telefonnormen nicht verboten. Es hat
tatsächlich die wünschenswerte Nebenwirkung, gleichzeitig den
Telefonteilnehmer auf die Situation aufmerksam zu machen.
Wenn kein derartiges, vorstehend beschriebenes Phäno
men auftritt, fragt die Abfrageeinrichtung normalerweise die
einzelnen STUs in einer vorbestimmten zyklischen Folge ab. Es
sind jedoch ebenfalls andere Abweichungen von der Folge in vor
teilhafter Weise vorgesehen. Wenn beispielsweise eine bestimmte
STU als Teil des Systems zuerst aktiviert wird, wird sie vor
zugsweise unmittelbar abgefragt, auch wenn dies außerhalb der
normalen Folge liegt, um den Zustand ihrer zugeordneten Geräte
ohne Verzögerung zu bestimmen. Ebenfalls wird, immer wenn ein
Teilnehmer auflegt, die STU an dieser Stelle vorzugsweise un
mittelbar abgefragt, auch wenn ein Niedrigton keinen Gefahren-
oder Alarmzustand anzeigt.
In einer anderen Ausführungsform ist das Niedrigton
signal der Ursprung der Information hinsichtlich der Zustände
der Geräte an einer STU. Statt mit der Übertragung eines Ab
fragesignals und dem Empfang der Antworten zu beginnen, über
wacht die Abfrageeinrichtung das Vorhandensein oder Nichtvor
handensein des Niedrigtonsignals sowohl im abgenommenen als auch
im aufgelegten Zustand des Telefons. Nur wenn das Niedrigton
signal nicht vorhanden ist, wodurch eine Veränderung des Zu
stands mindestens eines der Geräte angezeigt wird, fragt die
Abfragevorrichtung die entsprechende STU, um den Grund für das
Aussetzen des Niedrigtonsignals zu bestimmen.
Hinsichtlich weiterer Einzelheiten wird auf die fol
gende Beschreibung unter Berücksichtigung der beigefügten
Zeichnungen verwiesen. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm des Gesamtsystems einer Aus
führungsform der Erfindung;
Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Abfrageeinrichtung,
die einen Teil der Ausführungsform von Fig. 1 bildet; und
Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Teilnehmerendstelle
(oder STU), die einen Teil der Ausführungsform von Fig. 1
bildet.
Gleiche Bezugszeichen bezeichnen ähnliche Elemente in
den unterschiedlichen Figuren.
Fig. 1 zeigt ein an sich in jeder Hinsicht herkömm
liches Telefonnetz 10. Tatsächlich ist es eines der Merkmale
der vorliegenden Erfindung, daß sie unter Verwendung eines her
kömmlichen Telefonnetzes durchgeführt werden kann, ohne den
Betrieb im geringsten zu stören.
Dieses Netz 10, das in Fig. 1 in einer sehr verein
fachten Form dargestellt ist, umfaßt mehrere Teilnehmertelefon
handapparate, die mit den entsprechenden Bezugszeichen 11, 12
und 13 bezeichnet sind. Jeder dieser Handapparate ist mit seiner
eigenen örtlichen Telefonleitung oder Ringleitung verbunden.
Diese sind mit den entsprechenden Bezugszeichen 14, 15 und 16
bezeichnet. Diese Ortsleitungen führen wiederum alle zu einem
Schaltsystem 17, das normalerweise in der Telefonzentrale an
geordnet ist. Alle diese Elemente des Systems können im wesent
lichen irgendeine übliche Form aufweisen. Die Teilnehmerhand
apparate 11, 12, 13 können Wähl- oder Druckknopfapparate sein.
Der Schalter der zentralen Schaltstelle 17 kann ein Drehschal
ter oder ein Kreuzschienenschalter oder ein vollständig elek
tronisch arbeitender Schalter sein. Die Ortsleitungen 14, 15,
16 können ebenfalls eine geeignete, herkömmliche Form haben,
beispielsweise Verstärkerleitungen, Entzerrerleitungen usw.,
vorausgesetzt, daß sie in der Lage sind, Niedrigtonsignale
weiterzuleiten.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung umfaßt das
System von Fig. 1 ferner eine Abfrageeinrichtung 18. Diese
Abfrageinrichtung ist vorzugsweise an einem Ort angeordnet,
an dem sie bequem mit den verschiedenen Teilnehmerleitungen
verbunden werden kann. Dies kann die Zentrale sein, an der die
Schalteinrichtung 17 ebenfalls angeordnet ist. In Fig. 1 sind
Verbindungen 19, 20 und 21 zwischen der Abfrageeinrichtung 18
und den entsprechenden Leitungen 14, 15 und 16 dargestellt.
Weiter sind gemäß der vorliegenden Erfindung an jeder einzelnen
Teilnehmerstelle getrennte Teilnehmerendstellen, abgekürzt als
STU, vorgesehen, die mit dem Bezugszeichen 22, 23 und 24 be
zeichnet sind.
Es wird auf die Tatsache hingewiesen, daß in Fig. 1
nur eine Einrichtung für drei Teilnehmer dargestellt ist. Es
ist jedoch selbstverständlich, daß dies nur aus Gründen der
Einfachheit der Darstellung der Fall ist. Die Erfindung kann
für eine größere Anzahl Teilnehmer verwendet werden, wobei die
Zahl der Handapparate, Verbindungen und STUs ebenfalls ent
sprechend erhöht wird. Dies wird in Fig. 1 symbolisch durch
mittels gestrichelter Linien überbrückter Zwischenräume zwischen
den vorgenannten Elementen des gesamten Systems dargestellt.
Fig. 2 zeigt das "Innere" der Abfrageeinrichtung 18,
nämlich einen ersten, einen zweiten und einen dritten Multi
plexer 25, 26 und 27. Es handelt sich hierbei um Zeitmulti
plexer, die in üblicher Weise die Signale von den unterschied
lichen Verbindungen 19, 20 und 21 zu unterschiedlichen Zeiten
auswählen und die so ausgewählten Signale zu ihren entsprechen
den Ausgängen übertragen. Darüberhinaus ist der Multiplexer 25
eine Zweiwegeinrichtung, die auch in der Lage ist, wahlweise
zu unterschiedlichen Zeiten an den anderen "Enden" des Multi
plexers 25 zugeführte Signale an die unterschiedlichen Verbin
dungen 19, 20 und 21 zu verteilen. Somit kann jedes Ende des
Multiplexers 25 je nach Verwendungszweck als Eingang und Aus
gang dienen. Der Multiplexer 25 ist mit einem Sende-Empfangs
schalter 28 (auch abgekürzt als T/R Schalter) verbunden. Der
Teil des T/R Schalters 28, der im Empfangsbetrieb arbeitet,
liefert wiederum Signale vom Multiplexer 25 zum Demodulator 29
für mit Frequenzumtastung frequenzmodulierte (abgekürzt FSK-)
Signale. Der Teil des T/R Schalters 28, der im Sendebetrieb
arbeitet, empfängt seine (zu übertragenden) Eingangssignale von
einem Modulator 30 für FSK-Signale.
Der Demodulator 29 liefert wiederum seine Ausgangs
signale zu der Systemsteuerung 31, und der Modulator 30 em
pfängt seine Eingangssignale von derselben Steuerung 31.
Die Multiplexer 26 und 27 leiten ihre entsprechenden
Ausgangssignale zu den unterschiedlichen Filtern 32, 33. Der
Filter 32 liefert wiederum seine Ausgangssignale zum Detektor
34, während der Filter 33 seine Ausgangssignale dem Detektor
35 zuführt. Beide Detektoren führen schließlich ihre Ausgangs
signale der gleichen, oben erwähnten Systemsteuerung 31 zu.
Aufgrund der ineinandergreifenden Beziehung zwischen
den Arbeitsweisen der verschiedenen Elemente der Abfrageein
richtung 18, die in Fig. 2 dargestellt sind, und den Elementen
jedes STU 22, 23 und 24 (siehe Fig. 1) sollen letztere in wei
teren Einzelheiten beschrieben werden, bevor auf die voll
ständige Beschreibung der Arbeitsweisen beider eingegangen
wird. Diesbezüglich wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen, die
das "Innere" des STU 22 zeigt. Selbstverständlich sind alle
STUs hinsichtlich ihrer Konstruktion im wesentlichen identisch,
so daß die Beschreibung des STU 22 gleichermaßen für die STUs
23 und 24 und für irgendein zusätzliches STU zutrifft, das
durch die gestrichelten Linien zwischen der STU 23 und der STU
24 in Fig. 1 symbolisiert ist.
Die STU 22 (Fig. 3) ist mit der Leitung 14 verbunden,
die ebenfalls den Teilnehmerhandapparat 11 mit dem Netzschal
ter 17 und der Abfrageeinrichtung 18 verbindet.
Die von der Leitung 14 empfangenen Signale werden
innerhalb der STU 22 einem Filter 36 zugeführt, dessen Ausgangs
signal einem Demodulator 37 für frequenzmodulierte FSK-Signale
zugeführt wird.
Von einem Modulator 38 für frequenzmodulierte FSK-
Signale werden Signale der Leitung 14 zugeführt.
Der Leitung 14 werden ebenfalls Signale von einem
Signalgenerator 39 zugeführt.
Die Ausgangssignale vom Demodulator 37 werden wiederum
dem Signalverarbeitungsschaltkreis 40 zugeführt.
Die Signalquellen 41, 42 und 43 in Fig. 3 stellen
elektrische Signalausgänge von entsprechenden Geräten (nicht
dargestellt) dar, die in den gleichen Räumlichkeiten wie die
STU 22 und der Handapparat 11 angeordnet sind, und die durch
das die vorliegende Erfindung darstellende System überwacht
werden sollen.
Beispielsweise kann die Signalquelle 41 ein Relais
sein, das immer dann schließt und dadurch einen elektrischen
Signalweg schafft, wenn eine Feueralarmeinrichtung in den
Räumlichkeiten des Teilnehmers einen Alarmzustand erfaßt.
Auf der gleichen Ebene kann die Signalquelle 42 ein Relais
darstellen, das in ähnlicher Weise arbeitet, wenn eine Ein
bruchsicherung aktiviert wird, und die Signalquelle 43 kann in
ähnlicher Weise für den Fall von Unterbrechungen in einem Tem
peraturregelsystem wirken.
Im folgenden sollen die Arbeitsweisen der oben be
schriebenen Bauteile beschrieben werden, wobei zuerst darauf
hingewiesen werden soll, daß die Abfrageeinrichtung 18 und
jede STU 22, 23 und 24 in Form einer als geschlossener Regel
kreis zu bezeichnenden Beziehung miteinander in Verbindung
stehen. Das heißt, die Abfrageeinrichtung erzeugt Signale,
die zu der STU übermittelt werden, die darauf antwortet und
Signale zurück zu der Abfrageeinrichtung sendet, usw. hin
und her, in einem "geschlossenen Regelkreis".
Im folgenden wird daher zuerst der "geschlossene
Regelkreis" beschrieben, beginnend mit der Systemsteuerung 31,
die mit dem FSK-Modulator 30 (Fig. 2) verbunden ist. Diese
Systemsteuerung ist so aufgebaut, daß sie wiederholt am Aus
gang FSK-modulierte Signale in einem vorbestimmten Muster er
zeugt. Dieses Muster ist so, daß die STUs 22, 23, 24, die einen
Teil des gesamten Systems bilden, darauf antworten, um wiederum
gewisse Ausgangssignale zu erzeugen, wie im folgenden beschrie
ben. Der FSK-Modulator 30 antwortet durch die Erzeugung von den
Signalen von der Steuerung 31 entsprechenden FSK-modulierten
Signalen. Die zwei verwendeten Trägerfrequenzen liegen vorzugs
weise bei etwa 2.700 und 2.900 Hz, das heißt, in der Nähe des
oberen Endes des Frequenzbandes, das durch eine typische ört
liche Telefonleitung gelangt.
Diese FSK-modulierten Signale vom Modulator 30 ge
langen dann durch den T/R Schalter 28 zum Multiplexer 25. Dort
werden ebenfalls Steuersignale von der Systemsteuerung 31 in
einer solchen zeitlichen Zuordnung zu den Signalen vom FSK-
Modulator 30 zugeführt, daß letztere zu einer der Verbindungen
19, 20 und 21 geleitet werden, in Abhängigkeit davon, welche
der STUs 22, 23 oder 24 die beabsichtigte Bestimmungsstation
dieser Signale vom FSK-Modulator 30 zu diesem Zeitpunkt ist.
Falls die beabsichtigte Bestimmungsstation für eine
besondere Signalfolge die STU 22 ist, liefert der Multiplexer
25 diese Folge zur Verbindung 19, wenn sie die STU 22 über die
Telefonleitung 14 erreicht. Es ist zu beachten, daß die gleiche
Signalfolge ebenfalls den Handapparat 11 über die Leitung 14
erreicht. Weiteres hierüber soll später ausgeführt werden.
Nach dem Erreichen der STU 22 wird, nun unter Bezug
nahme auf Fig. 3, die oben beschriebene Signalfolge im FSK-De
modulator 37 nach dem Durchgang durch das Filter 36 demodu
liert, das vorzugsweise ein Bandpaßfilter ist und so aufge
baut ist, daß selektiv das durch die beiden FSK-Trägerfrequenzen
belegte Frequenzband übertragen wird (zum Beispiel das Band
von 2.700 bis 2.900 Hz). Am Ausgang des Demodulators 37 werden
daher die modulierten, ursprünglich durch die Steuerung 31 ge
lieferten Signale (Fig. 3) rekonstruiert. Diese rekonstruier
ten Signale werden der Signalverarbeitungseinheit 40 in der
STU 22 zugeführt.
Diese Verarbeitungseinheit 40 ist so aufgebaut, daß
sie auf die oben erwähnten Signale antwortet, und eine Folge
modulierter Signale erzeugt, die wiederum dem FSK-Modulator
38 zugeführt werden, wo sie eine entsprechende Folge von FSK-
modulierten Signalen erzeugen, vorzugsweise bei den gleichen
Trägerfrequenzen wie die von der Abfrageeinrichtung 18 em
pfangenen Signale. Diese Folge FSK-modulierter Signale kehrt
über die Leitung 14 und die Verbindung 19 zu der Abfrageein
richtung zurück. Im übrigen wird darauf hingewiesen, daß diese
Antwortsignalfolge natürlich ebenfalls den Handapparat 11 er
reicht.
An der Abfrageeinrichtung wird der Multiplexer 25
durch die Steuerung 31 in zeitlicher Zuordnung zu der erwar
teten Ankunft dieser Antwortsignalfolge von der STU 22 akti
viert, so daß Signale an der Verbindung 19 über den Empfangs
teil des T/R Schalters 28 zum FSK-Demodulator 29 gelangen. Der
Demodulator 29 gewinnt die Signale, die zur Modulation der
FSK-Signale an der STU 22 verwendet wurden, zurück und führt
dieselben der Systemsteuerung 31 zu.
Betrachtet man nun wieder die STU 22 (Fig. 3), so
liefern die durch den Signalverarbeitungsschaltkreis 20 er
zeugten modulierten Signale eine Information über den Zustand
der Signalquellen 41, 42 und 43. Wenn beispielsweise an der
STU 22 gerade keine Relaisschließungen zur Anzeige von Alarm
zuständen der verschiedenen überwachten Gerate stattfinden,
wird durch den Signalverarbeitungsschaltkreis 40 ein vorbe
stimmtes Muster modulierter Signale erzeugt. Wenn ein oder
mehrere Relais schließen, werden entsprechend unterschiedliche
Muster erzeugt, und die (demodulierten) Signale, die letztlich
die Steuerung 31 von der STU 22 erreichen, sind ebenfalls
unterschiedlich. Die Systemsteuerung 31 antwortet auf das be
sondere Muster der empfangenen Signale in einer besonderen
Weise. Wenn beispielsweise ein Signalmuster empfangen wird,
das anzeigt, daß an der Signalquelle 41 der STU 22 (Fig. 3)
ein Alarmzustand herrscht, liefert die Systemsteuerung 31 ein
entsprechendes Alarmsignal zu irgendeiner gewünschten Anzeige.
Dies kann beispielsweise eine Anzeige bei der Feuerwehr sein,
die für die Räumlichkeiten des Teilnehmers zuständig ist, in
denen die STU 22 angeordnet ist. Derartige Anwendungen der
von jeder STU empfangenen Signalmuster sind an sich üblich und
können eine der vielfältigen Formen aufweisen, ohne daß die
Merkmale des gesamten Systems, das der vorliegenden Erfindung
zugrunde liegt, beeinträchtigt werden. Die Einrichtungen für
die Realisierung dieser Anwendungen werden daher hier nicht
weiter beschrieben oder dargestellt.
Es wird nun wieder darauf eingegangen, daß, wie bereits
erwähnt, die FSK-Signale, die zwischen der Abfrageeinrichtung
18 und irgendeiner gegebenen STU bin- und herlaufen, ebenfalls
den Telefonhandapparat erreichen, dem die STU zugeordnet ist.
Dies ist solange kein Problem, wie das Telefon aufgelegt ist,
da diese FSK-Signale durch den Teilnehmer bei aufge
legtem Zustand des Hörers unbemerkt bleiben. Dies gilt jedoch
nicht während des abgenommenen Zustands des Hörers. Die FSK-
Signale liegen innerhalb des hörbaren Frequenzbereichs. Sie
werden daher von dem Teilnehmer gehört, wenn er versucht, das
Telefon für ein normales Gespräch zu verwenden. Dies ist sehr
störend, insbesondere, da diese FSK-Signale absichtlich in kur
zen Intervallen wiederkehren, um den relativ aktuellen Zustand
der zu überwachenden Geräte anzuzeigen. Auch wenn das Geräusch
dieser FSK-Signale für den Teilnehmer akzeptabel wäre, würden
sie dennoch in vielen Fällen gegen die Vorschriften der Telefon
gesellschaften und/oder gegen staatliche Vorschriften verstoßen,
die die Einführung derartiger hörbarer Fremdsignale in das Netz
während des abgenommenen Zustands verbieten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem
wie folgt gelöst:
Der Generator 39, der an jeder STU (Fig. 3) vorgesehen
ist, ist so aufgebaut, daß er Signale mit einer Frequenz im we
sentlichen unterhalb des hörbaren Frequenzbereiches erzeugt.
Beispielsweise kann dieser Generator 39 in der Lage sein,
Signale mit einer Frequenz von etwa 25 Hz zu erzeugen. Aufgrund
dieser Arbeitsweise bei einer derart niedrigen Frequenz wird
der Generator 39 als ein "Niedrigton"-Generator bezeichnet.
Der Generator 39 arbeitet nicht kontinuierlich. Er
wird vielmehr durch den Signalverarbeitungsschaltkreis 40 ge
steuert, so daß er sich in einem der beiden Zustände befindet.
Solange die Signalquellen 41, 42 und 43 sich alle in ihrem
Nicht-Alarmzustand befinden, bewirkt der Signalverarbeitungs
schaltkreis 40, daß der Niedrigtongenerator 39 sein niedrig
frequentes Ausgangssignal erzeugt, das daraufhin die Abfrage
einrichtung 18 über die Telefonleitung 14 und die Verbindung 19
erreicht. Im Gegensatz dazu bewirkt der Signalverarbeitungs
schaltkreis 40, immer wenn eine oder mehrere der Signalquellen
41, 42 oder 43 sich in einem Alarmzustand befinden, daß der
Niedrigtongenerator 39 die Erzeugung des niedrigfrequenten
Ausgangssignals unterbricht. Dieses niedrigfrequente Signal
erreicht somit auch nicht die Abfrageeinrichtung 18. Wie be
reits erwähnt, ist jede STU im wesentlichen in ähnlicher Weise
wie die STU 22 aufgebaut, die im einzelnen in Fig. 3 darge
stellt ist und arbeitet im wesentlichen in der gleichen Weise.
An der Abfrageeinrichtung 18 werden die Multiplexer
26 und 27 durch die Systemsteuerung 31 erregt, so daß sie
sequentiell die an den Verbindungen 19, 20, bzw. 21 anliegenden
Signale auswählen.
Vom Multiplexer 26 wird ein Signal, das in der perio
dischen Folge den aufgelegten Zustand der unterschiedlichen
Handapparate 11, 12 und 13 darstellt, über das Filter 32 und
den Auflegedetektor 34 abgeleitet und der Systemsteuerung 31
zugeführt.
Vom Multiplexer 27 wird ein Signal abgeleitet, das
ebenfalls in periodischer Folge das Vorhandensein oder Nicht
vorhandensein des niedrigfrequenten Signals von den verschiede
nen Niedrigtongeneratoren der STUs 22, 23 und 24 darstellt,
über das Filter 33 abgeleitet und der Systemsteuerung 31 zuge
führt.
Es soll nun beobachtet werden, was während jeder von
vier möglichen Situationen geschieht, die an irgendeiner gege
benen STU vorherrschen, zum Beispiel der STU 22 von Fig. 3.
Eine mögliche Situation ist die, daß der der STU 22
zugeordnete Telefonhandapparat 11 aufgelegt ist und kein Alarm
zustand an der STU 22 vorliegt. Der aufgelegte Zustand wird an
der Abfrageeinrichtung 18 erfaßt und der Ausgang des FSK-
Modulators 30 wird periodisch der STU 22 zugeführt, die mit
einem Nicht-Alarmausgang ihres FSK-Modulators 38 antwortet.
Dies wird mittels des FSK-Demodulators 29 erfaßt, und die System
steuerung 31 nimmt keine Alarmhandlung vor, sondern folgt ein
fach der periodischen Abtastung der Verbindung zu dieser STU
sowohl für das fortdauernde Auflegesignal als auch für die
fortdauernden Nicht-Alarm FSK-Signale.
Eine zweite mögliche Situation ist die, daß der Tele
fonhandapparat 11 weiterhin aufgelegt bleibt, daß jedoch an der
STU 22 ein Alarmzustand eintritt. Der aufgelegte Zustand wird
weiterhin an der Abfrageeinrichtung 18 erfaßt und der Ausgang
vom FSK-Modulator 30 wird weiterhin periodisch der STU 22 zu
geführt. Die STU antwortet jetzt jedoch mit einem Alarmsignal
von ihrem FSK-Modulator 38. Dies wird durch den FSK-Demodulator
29 erfaßt und die Systemsteuerung 31 nimmt die geeignete Alarm
handlung, wie oben beschrieben, vor.
Eine dritte Situation ist die, daß der Telefonhand
apparat 11 abgenommen ist, und daß kein Alarmzustand an der
STU 22 vorliegt. Dieser abgenommene Zustand wird nun an der
Abfrageeinrichtung 18 festgestellt, die daraufhin für die
Dauer dieses dritten Zustands keine Ausgangssignale vom FSK-
Modulator 30 der STU 22 zuführt, vorausgesetzt, daß die Abfra
geeinrichtung 18 auch ein Niedrigtonsignal feststellt, das sie
von der gleichen STU empfängt. Es soll daran erinnert werden,
daß ein Niedrigton vom Generator 39 erzeugt wird, wenn kein
Alarmzustand vorliegt.
Die vierte Situation ist die, daß der Telefonhand
apparat 11 wiederum abgenommen ist, wobei jedoch mindestens
ein Alarmzustand an der STU 22 vorliegt. Der abgenommene Zu
stand an der STU 22 wird wiederum an der Abfrageeinrichtung 18
festgestellt, wobei jedoch kein Niedrigtonsignal von der glei
chen STU festgestellt wird. Unter diesen Umständen liefert die
Abfrageeinrichtung 18 Ausgangssignale der gleichen Art vom
FSK-Modulator 30 zur STU 22, wie sie sie zuführen würde, wenn
sich der Handapparat 11 im aufgelegten statt im abgenommenen
Zustand befände. Dies bewirkt natürlich eine Antwort von der
STU 22 in Form von FSK-modulierten Signalen von ihrem Modula
tor 38, die wiederum an der Abfrageeinrichtung 18 erfaßt werden
und zur Erzeugung der gewünschten Alarmantwort verwendet werden.
Es ist jetzt zu erkennen, daß solange kein Alarmzustand
an der STU vorliegt, keine Signale im hörbaren Bereich bei Be
trieb der vorliegenden Erfindung vorliegen, während der zuge
ordnete Telefonhandapparat durch den Teilnehmer benutzt wird.
Dies erfüllt die Teilnehmerwünsche und stimmt mit den Vor
schriften überein. Wenn andererseits ein Alarmzustand vorliegt,
gibt es derartige hörbare Signale, auch wenn der Telefonhand
apparat benutzt wird, und zwar in Form von FSK-modulierten
Signalen, die zwischen der Abfrageeinrichtung und den Räum
lichkeiten des Teilnehmers hin- und herlaufen. Während der
Alarmzustände sind derartige hörbare Signale nicht nur durch
die Vorschriften gestattet, sondern ebenfalls vom Standpunkt
des Teilnehmers in hohem Maße erwünscht, da sie den Teilnehmer
sofort warnen, daß ein Alarmzustand vorliegt.
Es ist ebenfalls klar, daß mittels der Multiplexer 25,
26 und 27 in der Abfrageeinrichtung 18 (Fig. 2) für die
STUs 23, 24 in periodischer Folge die gleiche Behandlung ge
währleistet ist, wie sie hinsichtlich der STU 22 gegeben ist.
Das heißt, zuerst wird die Abfrageeinrichtung 18 so verbunden,
daß sie mit der STU 22 in der oben beschriebenen Weise zusammen
wirkt, dann wird sie mit der STU 23 für den gleichen Zweck ver
bunden, dann mit der STU 24 usw. in periodischer Folge.
Wenn mehr als drei STUs vorgesehen sind - was norma
lerweise bei jeder beliebigen praktischen Anwendung der Fall
ist - werden alle in periodischer Folge in der oben für die
einzige STU 22 beschriebenen Weise behandelt.
Eine Reihe zusätzlicher Betrachtungen hinsichtlich
der vorliegenden Erfindung sind angebracht.
Eine besonders "glückliche" Kombination der zusammen
wirkenden Merkmale kann darin gesehen werden, daß in erster
Linie der hochfrequente Teil des hörbaren Bereichs für eine
Warnung im aufgelegten Zustand des Telefonapparates verwendet
wird, während für eine anfängliche Warnung im abgenommenen
Zustand des Telefonapparates ein unterhalb des hörbaren Be
reichs liegendes Signal verwendet wird.
Die Verwendung des hochfrequenten Teiles ermöglicht
eine relativ hohe Datenrate, was bedeutet, daß eine relativ
detaillierte Information über die zu überwachenden Geräte er
halten werden kann und daß dies auch häufig wiederholt werden
kann, und daß relativ viele STUs vom System aufgenommen werden
können. Die Verwendung der unterhalb des hörbaren Bereichs
liegenden Frequenz macht es möglich, ohne Störung während der
(vermutlich überwiegenden) Zeiten zu sprechen, wenn kein Alarm
vorliegt. Durch das Verschieben der von der unterhalb des hör
baren Bereichs liegenden Frequenz zur hohen Frequenz wird je
doch die gewünschte detaillierte Information erhalten, wenn sie
gebraucht wird, das heißt, wenn ein Alarmzustand vorliegt, und
zwar auch während der Zeiten, zu denen der Handapparat sich im
abgenommenen Zustand befindet.
Es ist ebenfalls bemerkenswert, daß der Niedrigton eine
Redundanz für die Alarmfunktion des Systems während des auf ge
legten Zustands liefert. Während dieses Zustands wird der
Niedrigton weiter von jeder STU der Abfrageeinrichtung zuge
führt, solange kein Alarm an der STU vorliegt. Jede Niedrig
tonunterbrechung während des aufgelegten Zustands wird eben
falls durch die Abfrageeinrichtung erfaßt und liefert eine so
genannte "Grob"-Sicherheitsalarmanzeige für die detailliertere
Anzeige, die normalerweise durch die FSK-modulierte Antwort
von der STU erzeugt wird.
Die Alarmanzeige während der Zeiten, zu denen der
Handapparat abgenommen ist, ist ferner ausfallsicher, da das
Nichtvorhandensein des Niedrigtonsignals einen Alarmzustand
anzeigt. Somit bewirkt ein Ausfall in den Bauteilen der STU
eine Pseudoalarmanzeige, der eine sofortige Berichtigung folgt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
gibt es zusätzlich zu den oben beschriebenen einen weiteren
Fall, wenn eine bestimmte STU die FSK-modulierte Signalfolge
von der Abfrageeinrichtung 18 übertragen bekommt, auch wenn
diese STU in der periodischen Folge eigentlich nicht an der
Reihe ist.
Dieser Fall ist die Rückkehr vom abgenommenen Zustand
zum aufgelegten Zustand des zugehörigen Telefonhandapparates.
Wie vorstehend ausgeführt, wird der Zustand jedes Te
lefonhandapparates für jede STU an der Abfrageeinrichtung 18
erfaßt. Wenn auf diese Weise ein Wechsel vom abgenommenen Zu
stand zum aufgelegten Zustand erfaßt wird, wird die STU in den
Räumlichkeiten dieses Teilnehmers vorzugsweise als nächste ge
schaltet, um das FSK-modulierte Signal von der Abfrageein
richtung zu empfangen, und ist somit ebenfalls die nächste, die
ihre FSK-modulierte Antwort liefert. Der Grund hierfür besteht
darin, daß nur eine nicht detaillierte Information über den Zu
stand der Geräte an diesem Ort während der vorangegangenen
Zeitdauer mit abgenommenem Handapparat erhalten wurde und es
wünschenswert erscheint, diese Information ohne Verzögerung zu
aktualisieren, wenn der abgenommene Zustand des Handapparates
nicht länger vorliegt.
Ein weiteres, sehr bemerkenswertes Merkmal der Er
findung besteht darin, daß die einzelnen Teile des gesamten
Systems Teile einer Reihe bekannter Ausführungsformen sein
können.
So weisen alle Elemente der Abfrageeinrichtung 18
(Fig. 2) ebenso wie alle Teile der STU 22 (Fig. 3) eine be
kannte Form auf.
Betrachtet man zunächst die Abfrageeinrichtung 18, so
erkennt man, daß die Multiplexer 25, 26 und 27 eine bekannte
Bauweise aufweisen. Die Filter 32 und 33 können eine bekannte
Bauweise aufweisen, die zur Auswahl der bestimmten Frequenzen geeignet
ist, die dem Detektor 34 für den Zustand des Telefonhandappa
rates bzw. dem Niedrigtondetektor 35 geleitet werden. Diese
Detektoren selbst sind ebenfalls bekannt, wobei der Detektor 34
des Zustands des Telefonhandapparates ein herkömmliches Teil
des Telefonsystems ist, und der Niedrigtondetektor 35 ein
Detektor ist, der das Vorhandensein oder Nichtvorhandenseins
des 25 Hz-Niedrigtonsignals erfaßt. Der T/R Schalter 28 ist
von bekannter Bauweise und die Systemsteuerung 31 kann irgend
einen bekannten Schaltkreis einschließen, der in der Lage ist,
die beschriebenen richtungsbetriebenen Abfrage- und Antwort-
Steuerfunktionen durchzuführen. Somit kann die Systemsteuerung
31 eine herkömmliche Quelle für Taktsignale umfassen, von
denen die sequentiellen Arbeitssignale für die Multiplexer 25,
26 und 27 abgeleitet werden. Ebenfalls durch von den Takt
signalen abgeleitete Signale können die Quellen, wie zum Bei
spiel Schieberegister der modulierten Signalfolgen für den
FSK-Modulator 30 angetrieben werden. UND-Gliederschaltkreise
können verwendet werden, um das gleichzeitige Vorhandensein
der Signale für den abgenommenen Zustand des Handapparates und
der Niedrigtonsignale zu erfassen. Eine derartige Erfassung wird
durch herkömmliche Schaltkreise zur Verhinderung von Signalen
an dem FSK-Modulator 30 erreicht. Umgekehrt bewirkt die Nicht
erfassung dieser gleichzeitigen Signale die Übertragung der
artiger Signale zum FSK-Modulator.
Im folgenden sollen die STU 22, der FSK-Demodulator 37
und der FSK-Modulator 38 betrachtet werden, die wiederum eine
bekannte Bauweise aufweisen können, ebenso wie der Filter 36,
der vor dem Demodulator 37 liegt. Der Niedrigtongenerator
kann ebenfalls eine bekannte Form haben, die in der Lage ist,
bei Erregung die gewünschten 25 Hz-Signale zu erzeugen. Die
Signalquellen können einfache Relaisschaltkreise sein, die durch
entsprechende Alarme betätigt werden, und die Signalverarbeitungs
vorrichtung kann ein bekannter digitaler Logikschaltkreis sein,
oder als Mikroprozessorschaltkreis ausgebildet sein, der in
üblicher Weise programmiert ist, um die geeigneten, zeitlich
synchronisierten Signale abzugeben, wie bereits beschrieben.
Das Telefonsystem selbst wird durch die Erfindung nicht
beeinträchtigt. Es ist kein zusätzliches Filter im Telefon
system erforderlich; insbesondere findet kein Einstreuen der
Niedrigtonsignale von einer Seite des Netzschalters 17 zur
anderen statt, da der Netzschalter aus anderen Gründen geeignete
Filtervorrichtungen aufweist, nämlich um die unterschiedlichen
Niveaus des Gleichstroms auf den gegenüberliegenden Seiten des
Schalters voneinander zu trennen.
Wenn das System der vorliegenden Erfindung nicht ver
wendet wird, um einen Alarm zu signalisieren, sondern um andere
Zustände der Geräte in der Räumlichkeit eines Teilnehmers zu übermitteln, wie
z. B. Meßwertablesungen, meteorologische Messungen usw., kann
der Niedrigton verwendet werden, um anzuzeigen, daß alle Meß
instrumente arbeiten, sogar während der Telefonhandapparat sich
im abgenommenen Zustand befindet. Während der Zeiten, zu denen
der Handapparat aufgelegt ist, können die Signale von jeder ge
gebenen STU dann die gewünschten, detaillierteren Daten über die
Geräte liefern.
Das in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellte System kann
in einer zweiten Weise betrieben werden. Statt die Überwachung
durch die Übertragung von Abfragesignalen und den Empfang von
Antworten zu beginnen, kann die Abfrageeinrichtung 18 das Vor
handensein oder Nichtvorhandensein der Niedrigtonsignale er
fassen und nur nach dem Verschwinden des Niedrigtonsignals
einer bestimmten STU diese STU abfragen, um den Grund für das
Verschwinden des Niedrigtonsignals zu ermitteln. In dieser Be
triebsweise liefern die Niedrigtonsignale die anfänglichen An
zeigen der Zustände der Geräte. Solange das Niedrigtonsignal
von der Abfrageeinrichtung von einer bestimmten STU empfangen
wird, fragt die Abfrageeinrichtung diese STU nicht ab, da das
Vorhandensein des Niedrigtonsignals bereits eine Anzeige da
für ist, daß diese STU nicht abgefragt werden muß (das heißt,
alle mit dieser STU verbundenen Geräte befinden sich in einem
"Nicht-Alarm"-Zustand). Nach dem Verschwinden des Niedrigton
signals erfaßt die Abfrageeinrichtung eine Änderung und über
mittelt Abfragesignale an die betreffende STU, um den Grund
für das Verschwinden des Niedrigtonsignals zu bestimmen, der
durch die von der STU übermittelten Antwortsignale angezeigt
wird.
Claims (5)
1. System zur Signalübertragung zwischen einer Zentrale und
zusätzlichen Geräten über ein herkömmliches Telefonnetz,
wobei das System aufweist:
- a) in den Räumlichkeiten eines Telefonnetzteilnehmers vorgesehene und mit Telefonen (11-13) des Netzes verbundene Einrichtungen (22-24) zur Übermittlung eines Signals mit einer Frequenz unterhalb des hör baren Bereichs von jedem der Räumlichkeiten zur Zen trale, wenn sich die zusätzlichen Geräte in den Räumlichkeiten in einem ersten Zustand befinden, egal ob die Telefonhörer aufgelegt oder abgehoben sind;
- b) Einrichtungen (40-43) in den Räumlichkeiten zum Unterbrechen der Übertragung des unterhalb des hör baren Bereichs liegenden Signals, wenn mindestens ein zusätzliches Gerät in der gegebenen Räumlichkeit in einen zweiten Zustand umschaltet;
- c) eine an der Zentrale vorgesehene Einrichtung (35) zur Erfassung der Unterbrechung des von der gegebe nen Räumlichkeit bei aufgelegtem oder abgehobenem Telefonhörer übertragenen und unterhalb des hörbaren Bereichs liegenden Signals;
- d) eine an der Zentrale vorgesehene, auf die Erfas sungseinrichtung (35) ansprechende Einrichtung (30, 31) zur Übertragung eines Abfragesignals im hörbaren Telefonfrequenzbereich zu der gegebenen Räumlichkeit nur dann, wenn die Erfassungseinrichtung (35) eine Unterbrechung des von der gegebenen Räumlichkeit übertragenen und unterhalb des hörbaren Bereichs liegenden Signals erfaßt;
- e) und in den Räumlichkeiten vorgesehene und auf das Abfragesignal ansprechende Einrichtungen (38, 40) zur Rückübertragung von Antwortsignalen zur Zen trale, die im hörbaren Telefonfrequenzbereich liegen und Merkmale zur Anzeige des Zustandes der zusätzli chen Geräte aufweisen.
2. System nach Anspruch 1, wobei die Abfragesignale FSK-mo
dulierte Signale im oberen Teil des hörbaren Bereichs
sind.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Antwortsignale
ebenfalls FSK-modulierte Signale im oberen Teil des hör
baren Bereichs sind.
4. System nach Anspruch 2 oder 3, wobei die FSK-Trägerfre
quenzen bei etwa 2.700 und 2.900 Hz liegen.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das un
terhalb des hörbaren Bereichs liegende Signal eine Fre
quenz von etwa 25 Hz aufweist.
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