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Schaltungsanordnung zur erwachung von Taktimpul sfolgen.
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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur überwachung von
zeitlich gestaffelten und jeweils an voneinander getrennten Ausgangstaktleitungen
abnehmbaren Taktimpulsfolgen, wobei bei gleicher Impulsfolgefrequenzkeine zeitliche
Uberlappung von Impulsen der verschiedenen Taktimpulsfolgen auftritt und ihre den
zeitlichen Ablauf bestimmenden Kennwerte, ausgelöst durch die Impulse einer gleichartigen
Ursprungsimpulsfolge in einer entsprechend voreinstellbaren Steuereinheit, durch
die mit Erreichen der jeweiligen Voreinstellung abnehmbaren Steuersignale bestimmt
sind.
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In Verbindung mit der Steuerung von Vorgängen, die der Zeichengabe
in Fernsprechanlagen dienen, besteht häufig die Notwendigkeit, über einzelne Impulsfolgen
verfügen zu müssen, deren einzelne Impulse jeweils mit zwar gleicher Folgefrequenz,
aber derart unterschiedlicher Phasenlage zueinander auftreten, daß sie sich nicht
zeitlich überlappen. Durch die Verwendung derartiger Impulsfolgen kann eine überlastung
zentraler Einrichtungen, wie
sie beispielsweise Einrichtungen zur
Stromversorgung oder die Taktimpulsfolgen liefernde Generatoren darstellen, vermieden
werden. Durch eine Staffelung jeder der beispielsweise von einem elektronischen
Zeittaktgeber für die Abwicklung der automatischen Gebührenerfassung in Fernsprechanlagen
erzeugten Zeittakte kann die Belastung einer ihn versorgenden Stromquelle in einem
Tarifbereich im Verhältnis der Anzahl der vorgenommenen Staffelungsschritte aufgeteilt
werden.
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Es ist eine überwachungseinrichtung für mehrere Impulsquellen bekannt,
bei der die Impulse von jeweils zwei Impulsquellen den beiden Steuereingängen einer
bistabilen Kippstufe zugeführt werden. Ihr Ausgang ist dann direkt oder über zusätzliche,
der Entkopplung zu anderen Impulsquellen dienenden Kippstufen mit einer eine Störung
signalisierenden Anordnung verbunden. Es werden dabei Impulse miteinander verglichen,
die bei störungsfreiem Betrieb koinzident auftreten. Ist dies bei den miteinander
verglichenen Impulsen nicht der Fall, so wird das Tastverhältnis der von denjenigen
bistabilen Kippstufen abgegebenen Signale, denen diese Impulse zugeführt worden
sind, derart verändert, daß eine Fehlersignalisierung ausgelöst wird.
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Weiterhin ist eine Schaltungsanordnung bekannt, durch die Impulsfolgen,
die in gerader Anzahl auftreten und deren Impulse zwar gleiche Folgefrequenz aufweisen,
jedoch eine zeitliche Überlappung von Impulsen der verschiedenen Impulsfolgen nicht
gegeben ist, ohne die Verwendung von zeitbestimmenden Gliedern überwacht werden.
Um das Ausbleiben wenigstens eines Impulses einer Impulsfolge zu erkennen, werden
die Impulse sämtlicher Impulsfolgen den Eingängen eines ODER-Gliedes zugeführt,
an dessen Ausgang eine bistabile Kippstufe mit ihrem Takteingang angeschlossen ist.
Der Ausgang der Kippstufe oder ein vom
Schaltzustand des betreffenden
Ausganges unmittelbar abhängiger Schaltungspunkt wird im ungestörten Fall durch
einen Impuls der einen Impulsfolge in den demvorgegebenen Ausgangs zustand entgegengesetzten
Signal zustand und durch den jeweils nachfolgenden Impuls der anderen Impulsfolge
in den dem ursprünglichen Schaltzustand entsprechenden Signalzustand gesteuert.
Diese Anordnung ist dabei auf die Verwendung einer bistabilen taktgesteuerten Kippstufe
abgestellt. Die Überprüfung auf die Richtigkeit der Taktimpulsfolge erfolgt also
dadurch, daß das Auftreten eines Taktimpulses einer bestimmten Taktimpulsfolge mit
dem vorbestimmten Schaltzustand des Ausganges der Kippstufe in Bezug gesetzt wird.
Das Prinzip der Auswertung besteht darin, daß aufgrund der entsprechenden Verknüpfung
der Eingangsimpulsfolgen bei Ausfall eines Impulses einer Taktimpulsfolge der nachfolgende
Impuls der anderen Taktimpulsfolge mit dem Ausgangs signal der Kippstufe koinzidieren
muß.
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Aufgabe der Erfindung ist es, mit einem möglichst geringen Aufwand
die Ausgabe von gestaffelten Impulsfolgen an die Ausgangsleitung auf die ordnungsgemäße
Einhaltung des zeitlichen Impulsrasters zu überprüfen.
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Dies wird bei einer A mrdnung der eingangsgenannten Art dadurch erreicht,
daß zur Erkennung einer Störung im zeitlichen Ablauf der an den einzelnen Ausgangstaktleitungen
abnehmbaren Impulse diese über ein Entkopplungsnetzwerk unter Beibehaltung des vorhandenen
zeitlichen Ablaufes auf einer einzigen Prüfleitung zusammengefaßt werden, daß die
an dieser Prüfleitung entstehende Ist-Impulsfolge in einer Vergleichsanordnung mit
den die zeitlichen Kennwerte in ihrer vorschriftsmäßigen Form festlegenden Steuersignalen
der Steuereinheit unmittelbar oder mit durch diese Steuersignale ausgelösten und
Kennwerte charakteri-
sierenden Folgesignalen verglichen werden,
und daß eine Abweichung in den einzelnen Kennwerten der gesamten Ist-Impulsfolge
ein Fehlermeldesignal bewirkt, das jeweils für sich die daran anzuknüpfenden Folgefunktionen
auslöst.
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Durch eine geeignete unmittelbare Verknüpfung der Impulse der einzelnen
Ausgangstaktimpulsfolgen mit Steuersignalen, aufgrund derer diese Impulse ursprünglich
zeitlich definiert werden, ist eine komplexe Überwachung möglich.
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Es läßt sich - bezogen auf jede Ausgangsleitung - ein Dauersignal,
ein Ausfall des Taktes sowie eine Abweichung von der durch die Erzeugereinheit definierten
Zeitdauer der einzelnen Impulse feststellen. Da auf Steuersignale zurückgegriffen
wird, die für die Erzeugung der einzelnen Impulse herangezogen werden, ist es besonders
vorteilhaft, daß die Anordnung zur Überwachung unmittelbar in die Einheit zur Erzeugung
dieser Impulse integriert werden kann. Durch die Abnahme der zu bildenden Prüfimpulsfolge
unmittelbar an der Ausgangsleitung läßt sich gleichzeitig die einwandfreie Funktion
der Ausgangsverstärker zusätzlich in die Prüfung einbeziehen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden die genannten Steuersignale
an den entsprechend ausgewählten Schrittausgängen eines mit einem vorgegebenen Hilfstakt
beaufschlagten Ringzählers abgenommen. Dessen voreinstellbare Ausgangssignale steuern
ursprünglich die zeitlichen Kennwerte für die in einer entsprechenden Einrichtung
abzustaffelnden Impulse, also z.B. die Impulsdauer und den zeitlichen Abstand der
einzelnen Impulse zueinander. Es werden also die bereits für die Erzeugung der Impulse
herangezogenen Elemente für weitere Funktionen zusätzlich ausgenutzt.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird die zeitliche Staffelung
durch eine Schieberegisteranordnung vorgenommen, deren Schrittausgänge jeweils mit
einer Ausgangstaktleitung koppelbar sind. Diese Schieberegisteranordnung erhält
den Verschiebeimpuls von einem vorbestimmten Schritt des Ringzählers. Das an ihre
einzelnen Schrittausgänge als Impuls übergebbare Informationsbit wird mit jedem
Impuls der abzustaffelnden Ursprungsimpulsfolge eingegeben.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels
näher beschrieben.
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FIG 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Schaltungsanordnung zur
überwachung von Impulsfolgen gemäß der Erfindung.
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FIG 2 veranschaulicht in einem Impulsdiagramm die für die Erkennung
einer Störung heranzuziehenden Schaltzustände.
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Für das Ausführungsbeispiel nach FIG 1 wird angenommen, daß in einer
Staffelungseinheit SE der von einem Taktgeber gelieferte, einem bestimmten Tarifbereich
entsprechende Zeittakt ZT in n-Staffelschritten zeitlich gestaffelt werden soll.
Das bedeutet, daß in dem Zeitraum zwischen zwei aufeinander folgenden Taktimpulsen
des jeweiligen Zeittaktes die Staffelung abgeschlossen sein muß.
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Unter der Voraussetzung, daß mehrere Staffeleinheiten funktionell
in Reihe geschaltet sind, kann die insgesamt in einer Staffelungseinheit für die
Durchführung des Staffelungsauftrages notwendige Zeit nur einen entsprechenden Bruchteil
der Zeitdauer zwischen den genannten Impulsen betragen. Die aufgrund der einzelnen
Staffelschritte der Staffelungseinheit SE entstehenden, zeitlich getrennten Ausgangsimpulse
werden über die entspre-
chenden Schaltungspunkte Al bis An an die
damit verbundenen Ausgangsleitungen abgegeben. über diese Leitungen werden dann
die Impulse der durch die Staffelung entstehenden n-Impulsfolgen den sie weiterverarbeitenden
Einrichtungen zugeführt.
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Zur zeitlichen Abstaffelung wird das Schieberegister SR verwendet,
das durch die von einem Ringzähler RZ abgegebenen Steuersignale gesteuert wird.
Jeder Impuls des Zeittaktes ZT bzw. jeder von einer vorgeordneten Staffelungseinheit
übergebene und abzustaffelnde Impuls wird gegebenenfalls unter Einschaltung eines
nicht dargestellten Zwischenspeichers in das Schieberegister SR eingegeben. Gleichzeitig
soll dieser Impuls die Kippstufe K2 in die dem Ausgangszustand entgegengesetzte
Lage schalten.
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Das an ihrem Ausgang entstehende Signal dient neben über wachungszwecken
dazu, den Ringzähler RZ freizugeben. Damit kann der an dem entsprechenden Steuereingang
anliegende Hilfstakt HT wirksam werden, so daß der Ringzähler entsprechend den Impulsen
dieses Hilfstaktes die einzelnen Schrittausgänge nacheinander ansteuern kann. Dieser
Hilfstakt, der beispielsweise ein 1-Millisekundentikt ist, kann entweder intern
in der Staffelungseinrichtung selbst erzeugt werden, oder von außen zugeleitet werden.
Im letzteren Fall könnte er von dem die Zeittakte liefernden Taktgeber übernommen
werden, da ein derartiger Takt bei einem an sich bekannten elektronischen Zeittaktgeber
für die Erzeugung der erforderlichen Grundtakte verwendet wird.
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Mit dem ersten wirksamen Impuls dieses Hilfstaktes wird über den Schritt
RO eine der Breite des steuernden Taktimpulses entsprechende zeitliche Lücke festgelegt.
Mit Erreichen des Ausgangsschrittes R1 wird ein zeitlich mit einem Impuls des Hilfstaktes
übereinstimmender Impuls
abgegriffen, der dem Fortschalteeingang
SF des Schieberegisters SR zugeführt wird. Damit kann ein Informationsbit aus dem
genannten und einen eingetroffenen Impuls abspeichernden Zwischenspeicher übernommen
werden. Das bedeutet, daß aufgrund des vom Schritt R1 des Ringzählers abgenommenen
Verschiebeimpulses am ersten Ausgangs schritt S1 des Schieberegisters ein Ausgangssignal
entsteht. Jeder Schrittausgang S1 bis Sn ist mit dem einen Eingang eines Koinzidenzgliedes
G1 bis Gn verbunden. Der jeweils andere Eingang eines jeden dieser Koinzidenzglieder
ist mit dem Ausgang einer Kippstufe K1 verbunden. Der Setzeingang S dieser Kippstufe
ist mit dem Schrittausgang R2 und ihr Rücksetzeingang R mit dem Schrittausgang Rx
des Ringzählers verbunden. Mit dem aufgrund des steuernden Hilfstaktes am Schrittausgang
R2 entstehenden Ausgangssignal wird somit die Kippstufe gesetzt. Wird der Schritt
Rx erreicht, so wird durch das damit entstehende Ausgangs signal der Rücksetzeingang
dieser Kippstufe angesteuert und damit diese Kippstufe in den ursprünglichen Ausgangszustand
zurückgesetzt. Während der durch die Differenz der Ausgangsschritte R2 und Rx und
durch die Folgefrequenz des steuernden Hilfstaktes bestimmten Zeit wird also über
den Ausgang der Kippstufe den einzelnen Gattern G1 bis Gn ein die Aussteuerung dieser
Gatter ermöglichendes Potential zugeführt. Es wird jedoch nur jeweils immer dasjenige
Gatter durchgesteuert, das über seinen anderen Eingang mit dem zu dem jeweiligen
Zeitpunkt signalführenden Schrittausgang des Schieberegisters verbunden ist.
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Dies ist in dem geschilderten Beispiel lediglich für das Gatter G1
der Fall, da nur für dieses Gatter am anderen Eingang das Signal vom ersten Schrittausgang
S1 des Schieberegisters anliegt. Damit ist für dieses Gatter G1 die Koinzidenzbedingung
erfüllt. Das an seinem Ausgang auftretende Signal wird über den Staffelungsverstärker
V1 als erster Ausgangsimpuls der insgesamt n-Staffelungsim-
pulse
abgegeben. Dieser Ausgangsimpuls ist mit Erreichen des Schrittes Rx des Ringzählers
beendet. Gleichzeitig entfällt damit die Ansteuerung für den Staffelungsverstärker
V1. Die Impulsdauer des am Ausgang des Verstärkers entstehenden Ausgangsimpulses
ist somit durch die Zeit zwischen dem Setzen und dem Rücksetzen der Kippstufe K1
bestimmt. Diese Impulsdauer läßt sich somit durch die Wahl der den Ringzähler steuernden
Folgefrequenz des Hilfstaktes und durch die Wahl der Schrittdifferenz vorgeben.
Mit dem Erreichen des Schrittes Rx soll beispi weise der erste Durchlauf des Ringzählers
beendet sein, so daß über den Zwischenschritt RO ein weiterer Durchlauf beginnt.
Mit dem erneut gebildeten Schiebeimpuls wird dann in der für den ersten Schrittausgang
geschilderten Weise der zweite Schrittausgang des Schieberegisters mit einem Ausgangsimpuls
beaufschlagt, und damit gesteuert durch die Kippstufe K1 das diesem Schritt zugeordnete
Gatter geöffnet. Diese Wirkungsweise setzt sich unter der Voraussetzung einer n-fachen
Staffelungsmöglichkeit in der Einheit SE bis zum Schritt Sn fort. Mit dem n-ten
Durchlauf des Ringzahlers entsteht am Schrittausgang Sn des Schieberegisters ein
entsprechender Ausgangsimpuls. Dieser wird in der durch den Ringzähler vorgegebenen
Zeitdauer über den diesem Schritt zugeordneten Staffelverstärker Vn an die Ausgangsleitung
An abgegeben.
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Mit dem am letzten Schrittausgang entstehenden Ausgangssignal wird
über ihren Takteingang die Kippstufe K2 angesteuert, so daß mit dem geänderten Ausgangssignal
der Ringzähler gesperrt wird und eine erneute Freigabe erst mit dem nächsten Impuls
des Zeittaktes bzw. eines anderen abzustaffelnden Eingangsimpulses ln der geschilderten
Weise erfolgt.
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An den Ausgängen der Staffelungsverstärker V1 bis Vn entstehen also
zeitlich gestaffelt gleichartige Ausgangsim-
pulse, die sich jeweils
zeitlich nicht überlappen. Eine anliegende Zeittaktimpulsfolge ZT wird somit in
n gleichartige und an den Ausgangsleitungen getrennt abnehmbare Impulsfolgen umgesetzt.
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Es ist nun zu überprüfen, ob diese Impulse bzw. diese Taktimpulsfolgen
an den Ausgängen der jeweiligen Staffelungsverstärker ordnungsgemäß entstehen. Dies
erfolgt mit der unmittelbar mit der Erzeugereinheit SE gekoppelten überwachungseinheit
UE. Unter Einbeziehung der in der FIG 2 dargestellten Impulsdiagramme wird diese
überwachung auf folgende Weise vorgenommen: Die jeweils an den Ausgängen der Staffelungsverstärker
während eines Staffelungsvorganges entstehenden Impulse werden über ein durch die
Dioden Dl bis Dn angedeutetes Entkoppelungsnetzwerk auf einer einzigen Ansteuerleitung
zusammengefaßt. In einer Vergleichsanordnung Vg werden die auf dieser Steuerleitung
auftretenden Impulse mit Steuersignalen verglichen, die vom Ringzähler abgegriffen
werden und die größtenteils bereits für die Erzeugung der Impulse herangezogen wurden.
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über dem Schrittausgang R1 des Ringzählers Rz kann während der Zeitdauer
eines Impulses des Nilfstaktes, wie bereits erwähnt, ein Signal abgenommen werden,
das, da es den Schiebeimpuls für das Schieberegister darstellt, jeweils eine Pause
für die Ausgangsimpulse definiert. Diese Ausgangsimpulse sind in der Zeile a der
FIG 2 angedeutet.
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Sie werden durch das Gatter GD mit den an der genannten Ansteuerleitung
zusammengefaßten Ausgangsimpulsen in Beziehung gesetzt. Diese Ausgangsimpulsfolge
ist entsprechend dem mit den Bezugszeichen b versehenen Schaltungspunkt in der Zeile
b der FIG 2 für den ungestörten Fall dargestellt. Während des Verschiebeimpulses
darf kein Staffelungsverstärker durchgeschaltet sein. Ist dies aufgrund eines Fehlers,
beispielsweise aufgrund eines feh-
lerhaften Dauerzustandes auf
einer Ausgangsleitung der Fall, so wäre für das Gatter GD die Koinzidenzbedingung
erfüllt. Durch das damit entstehende Ausgangssignal kann der erkannte Fehler, der
durch das Auftreten eines dem Potential eines Ausgangsimpulses entsprechenden Dauerpotentials
entsteht, an eine Auswerteeinrichtung SD übermittelt werden. Durch diese Einrichtung
werden dann die an diesen Fehlerfall zu knüpfenden Folgefunktionen veranlaßt.
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Ein weiterer schwerwiegender Fehler ist bei einem Ausfall eines Taktes
gegeben. Dieser Fehlerfall wird durch das Mehrfachkoinzidenzgatter GA festgest ellt.
Die überwachung auf Taktausfall muß nicht während der ganzen Zeitdauer eines entstehenden
Ausgangsimpulses vorgenommen werden.
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Unter der Voraussetzung, daß diese Zeitdauer durch eine RS-Kippstufe
definiert wird, genügt es, wenn diese Überwachung während eines durch das Schieberegister
SR und den Ringzähler RZ definierten Staffelschrittes für die Dauer einer oder mehrerer
Hilfstaktlängen erfolgt. Es wird deshalb ein Steuersignal herangezogen, das von
einem zwischen den Ausgangsschritten R2 und Rx des Ringzählers liegenden Schritt
abgeleitet wird. In dieser durch den jeweiligen Schrittabstand festgelegten Zeit,
die wie bereits erwähnt mit der Impulsdauer eines Ausgangsimpulses übereinstimmt,
muß ein Staffelverstärker V durchgeschaltet sein. Für den durch das Gatter GA vorgenommenen
Vergleich wird ein Steuersignal vom Ausgang Ri herangezogen.
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Dieses einer Hilfstaktlange entsprechende Signal tritt also immer
zu einer Zeit auf, in der ein Ausgangsimpuls vorhanden sein muß. Es ist in der Zeile
e der FIG 2 dargestellt. Neben diesem Signal wird über einen weiteren Eingang dem
Gatter GA das in der Zeile d dargestellte Ausgangssignal der bistabilen Kippstufe
K2 zugeführt. Ilit diesem Signal wird die Dauer eines gesamten Staffelungsvorganges
definiert, da diese Kippstufe mit Erreichen des
letzten Staffelungsschrittes
in ihre Ausgangslage zurückgeschaltet wird. Durch den eingezeichneten Punkt am dritten
Eingang des Gatters GA wird angedeutet, daß die über.
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die Steuerleitung b zusammengefaßten Ausgangssignale an diesem Eingang
invertiert wirksam werden. Die invertierte und einem ordnungsgemäßen Ablauf entsprechende
Impulsfolge ist in der Zeile 5 der FIG 2 dargestellt. Es werden also durch das Mehrfachkoinzidenzgatter
GA die gemaß der Zeile 5, der Zeile d und der Zeile e jeweils auftretenden Impulse
verknüpft. Im ungestörten Fall ist die notwendige Koinzidenzbedingung durch die
Auswirkung des Negationseinganges nicht erfüllt, so daß dieses Gatter nicht durchgesteuert
werden kann. Bleiben dagegen auf einer Ausgangsleitung die Ausgangsimpulse aus,
so führt dies am Negationseingang zu einem Dauersignal. Dadurch wird die Koinzidenzbedingung
erfüllt, so daß ein diesen Fehler signalisierendes Ausgangssignal entsteht. Dieses
wird der Einrichtung SA zugeführt, das wiederum die daran anzuknüpfenden Folgefunktionen
einleitet.
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Mit dem Gatter GZ wird über ihren durch einen Punkt angedeuteten Negationseingang
die an der gemeinsamen Steuerleitung b auftretende Impulsfolge in ihrer negierten
Form mit den von der Kippstufe K3 abgegebenen Impulsen verglichen. Diese eine Zeitstufe
bildende Kippstufe wird mit jedem Impuls der an der Steuerleitung b auftretenden
Impulsfolge angestoßen. Ihre Laufzeit ist so gewählt, daß sie in ungestörtem Betriebszustand
kleiner ist als die Zeitdauer der zeitlich nacheinander auftretenden und an der
Leitung b zusammengefaßten Ausgangsimpulse. Das bedeutet, daß die an beiden Eingängen
des Gatters GZ zur Wirkung gelangenden Impulse bei einem einwandfreien Ablauf nicht
koinzident auftreten. Ist jedoch ein Ausgangsimpuls gegenüber dem durch die Zeitstufe
bestimsten Normwert verkürzt, so tritt eine zeitliche Überlappung der an
den
Eingängen anliegendn Impulse auf. Dies führt zu einem Ausgangssignal, das wiederum
als Fehlermeldesignal einer Auswerteeinheit SZ zugeführt wird. In der Zeile b der
FIG 2 ist für den ersten Impuls ein hinsichtlich seiner Zeitdauer fehlerhaft verkürzter
Impuls gestrichelt angedeutet. Damit verlängert sich der invertierte Impuls entsprechend.
Dies ist der Zeile b zu entnehmen. In der Zeile c der FIG 2 sind die von der Kippstufe
K3 jeweils abgegebenen und den Normwert definierenden Ausgangsimpulse dargestellt.
Tritt in der dargestellten Weise ein verkürzer Impuls auf, so findet während der
Zeit tk eine zeitliche überlappung statt. Das dadurch ausgelöste Fehlermeldesignal
wird in der Einrichtung SZ verarbeitet.
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In FIG 1 ist für jede der genannten Fehlerarten eine Auswerteeinheit
dargestellt. Diese Einheiten sind dann erforderlich, wenn für jeden dieser genannten
Fehler unterschiedliche Folgefunktionen ausgelöst werden sollen. Bei gleichen Folgefunktionen
für diese einzelnen Fehlerarten können die Ausgänge der Gatter GT, GA und GZ zusammengefaßt
und einer ihre Fehlermeldesignale verarbeitenden Einrichtung gemeinsam zugeführt
werden. Durch diese Einrichtung oder durch die dargestellten getrennten Auswerteeinheiten
kann beispielsweise eine wahrnehmbare Anzeige des jeweiligen Fehlers erfolgen und
gegebenenfalls eine Umschaltung der Ausgangsleitungen auf einen ersatzweise anzuschaltenden
Ausgangstakt vorgenommen werden.
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4 Patentansprüche 2 Figuren