DE2201764A1 - Laeutwerk - Google Patents

Description

WESTERN ELECTRIC COMPANY McAlonie 1-3-2

Incorporated

NEW YORK, N. Y. 10007, USA

Läutwerk

Die Erfindung betrifft eine elektronische Hörsignaleinrichtung, beispielsweise einen in einer Fernsprechanlage verwendbaren Wecker.

Übliche elektromechanische Glockenläutwerke werden seit einer großen Anzahl von Jahren als erste Signalgabeeinrichtungen bei Fernsprechern verwendet. Trotz der Tatsache, daß solche Wecker einfach und relativ billig zu produzieren sind, zeigen sie doch gewisse Nachteile. Unter diesen Nachteilen sind die relative Größe und Masse der Klingelschaltung und der zugehörigen Glocke und der häufig störende, charakteristische schrille Ton. Eine Lösung zu dem aufgezeigten und weiteren Problemen bestand in der Entwicklung eines elektronischen Läutwerkes, die durch die Fortschritte in der elektronischen Industrie ermöglicht worden ist. Indem integrierte Schaltungen und ein elektro-akustischer Wandler anstelle einer raumbeansprtichenden elektromechanischen Glocke verwendet werden, sind die Anforderungen an Platzbedarf stark verringert worden und

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das abgegebene Signal konnte so geändert werden, daß es dem Ohr gefällt und trotzdem zwischen den tagtäglichen Geräuschen bemerkbar bleibt, die an den Aufstellungsorten von Fernsprechern angetroffen werden. Zusätzlich können wegen des vergrößerten Wirkungsgrades von Läutwerkschaltungen mehr Apparate an eine gegebene Schleife angeschlossen werden, und die Schleifenlänge kann bedeutend verlängert werden. Die US-PS 3 508 012 gibt ein Beispiel eines solchen Läutwerks mit elektronischem Ton.

Wie es häufig der Fall ist, erzeugen die Lösungen von alten Problemen neue Aufgaben, welche zusätzliche Lösungen erforderlich machen. Das Gebiet der Läutwerke mit elektronischem Ton ist hier keine Ausnahme. Wenn so beispielsweise integrierte Schaltungen verwendet werden sollen, wird es zu einem Erfordernis, Verknüpfungsglieder zu schaffen, die zwischen gültigen Rufsignalen und unerwünschten Spannungsimpulsen und Übergängen unterscheiden können, wobei diese Verknüpfungsglieder keine Spulen oder große Kondensatoren aufweisen dürfen, da diese Elemente nicht bequem in Festkörpereinrichtungen aufgenommen werden können. Bekannte Läutwerke haben in charakteristischer Weise solche Elemente in Filterschaltungen benutzt, die im Hinblick auf Durchlaß der gültigen Läutfrequenzen

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ausgelegt waren und unerwünschte Frequenzen blockiert haben. Solche Filterschaltungen sind dann brauchbar, wenn diese Frequenzen durch einen größeren Abstand voneinander getrennt sind. Es stellt sich jedoch als schwieriges Problem heraus, wenn die gültigen und ungültigen Signale von der gleichen oder von benachbarten Frequenzen sind. Dies ist der Fall, wenn die üblichen Läutspannungen von 20 oder 30 Hz verwendet werden, da störende Wählimpulse, mit 10 oder 20 Impulsen pro Sekunde erzeugt, einen Frequenzanteil aufweisen, der beinahe identisch ist mit dem gültigen Signal, so daß die Unterscheidung schwierig wird. Es werden somit neue und verbesserte Verknüpfungsglieder unter Anwendung neuer Techniken benötigt, welche diese Schwierigkeiten überwinden sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Hörsignaleinrichtung zu schaffen, die selektiv auf gültige Signale anspricht und ungültige Signale zurückweist.

Die gestellte Aufgabe wird aufgrund folgender Merkmale gelöst: . Ein oszillatorischer Generator steht unter der Steuerung einer Verknüpfungsschaltung und ist mit einem elektro-akustischen Wandler kombiniert; der elektro-akustische Wandler wird von dem

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oszillatorischen Generator nur bei Anlage eines gültigen Eingangssignals an der Verknüpfungsschaltung betätigt; die Verknüpfungsschaltung ist zur Bestimmung und Anzeige der Gültigkeit von Eingangs Signalen ausgelegt und erzeugt vorbestimmte Reaktionen, die auf vorgewählte Chrakteristiken der Eingangssignalspannung, -frequenz und - energieinhalt beruhen.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung umfaßt die Verknüpfungsschaltung eine Schwellenwertschaltung, die zur Feststellung von Eingangs Signalen über einem vorbestimmten Pegel dient, danach eine Begrenzungsschaltung zur Amplitudenbegrenzung des festgestellten Signals, eine Mittlungsschaltung zum Ausgleich des Ausgangssignals der Begrenzerschaltung sowie einen Schaltkreis, der auf das gemittelte Aus gangs signal nur dann anspricht, wenn dieses einen vorbestimmten Wert übersteigt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Sperrschaltung vorgesehen, die die Erzeugung eines hörbaren Ausgangssignals sperrt, wenn ein ungültiges Eingangssignal an der Verknüpfungsschaltung anliegt.

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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft somit die Verbesserung von Läutwerken. Ein weiterer Aspekt besteht darin, eine Läutwerk-Schaltung zu schaffen, die bezüglich gültiger Rufsignale empfindlich ist und gegenüber unerwünschter Signale und Übergangsvorgängen unempfindlich ist, und die ferner leicht und wirtschaftlich unter Verwendung von integrierten Schaltungen hergestellt werden kann. Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das verbesserte Läutwerk direkt das konventionelle elektromechanische Glockenläutwerk ersetzen kann, ohne daß weitere Änderungen der Anlage notwendig wären.

Wie bereits erwähnt, werden die eingangs beschriebenen Schwierigkeiten gemäß Erfindungsgedanken dadurch überwunden, daß eine Tonläutwerk-Schaltung benutzt wird, die Verknüpfungsglieder zur Unterscheidung zwischen gültigen Rufsignalen und unerwünschten

aufweist
Übergängen SOXfiexsxkKl&äeKtem, daß ferner ein oszillatorischer Generator zum Betrieb eines Ausgangsumwandlers und eine Leistungsumwandlungseinrichtung zur Ableitung von Rufsignalleistung von dem Eingangs rufsignal vorgesehen sind. Die gesamte Schaltung ist leicht integrierbar, da keine Spulen oder Transformatoren benötigt werden. Der von dem Tonläutwerk belegte Platz

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ist somit ziemlich gering.

Gemäß einem wichtigen Merkmal der Erfindung arbeitet das Verknüpfungsglied im Hinblick auf Unterscheidung zwischen gültigen und ungültigen Rufsignalen, indem ein Ausschnitt aus jedem Zyklus der Eingangs rufwellenform extrahiert wird und die darin enthaltene Energie bestimmt wird. Diese Funktion wird dadurch durchgeführt, daß zuerst ein Schwellenwertpegel gesetzt wird, welcher von dem Eingangsrufsignal überschritten werden muß. Spannungen über diesem vorbestimmten Pegel werden dann abgeschnitten rg* und zwar mittels einer symmetrisches Transistorschaltung, Das abgeschnittene ept Transistorsignal wird dann an eine Mittlungsschaltung angelegt, die so ausgelegt ist, daß ein Kondensator auf einen vorbestimmten Spannungspegel geladen wird, und zwar nur von Signalen innerhalb eines gewählten Amplituden- und Frequenzbereiches, der einen genügenden Energie-Inhalt aufweist. Bei Erreichung dieses Pegels betätigt der geladene Kondensator einen Transistorschalter, welcher die Lieferung von Leistung an den oszillatorischen Generator freigibt, der wiederum den Ausgangswandler antreibt. Das Verknüpfungsglied stellt so sicher, daß die konventionellen 20 oder 30 flz-

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Rufsignale von 40 bis 90 Volt das Tonläutwerk betätigen und ein hörbares Ausgangssignal erzeugen, daß aber Übergangsvorgänge und Impulse bis auf mehrere hundert Volt in jeder Polarität dies nicht bewirken können.

Der oszillatorische Generator dient zur Betätigung des Ausgangs- wandlers, wenn das zuvor erwähnte Verknüpfungsglied richtig getriggert ist. Die Leistung für den Generator wird von dem Eingangs rufsignal abgeleitet. In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein astabiler Transistor-Multivibrator zur Erzeugung von Schwingungen von ungefähr 500 Hz verwendet und es wird Vorsorge darüber getroffen, die erzeugte Frequenz zu verändern, wie später erläutert werden wird.

Die Leistungsumwandlungseinrichtung dient zur Umwandlung von Eingangsrufsignalen in Energie, die zum Betrieb des oszillatorischen Generators benötigt wird. Diese Schaltung umfaßt un einer Ausführungsform ein Netzwerk von Diodenwiderständen und einen Transistor und richtet den Wechselstromeingang gleich und liefert einen geregelten Spannungsausgang. Das Netzwerk hat Eigenschaften, die im großen und ganzen mit einer Zener-Diode identisch sind. Die Herstellung aus mehreren der oben erwähnten Elemente erlaubt

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jedoch die Anwendung der integrierten Schaltkreistechnik.

Das Wandlerbauelement zur Umwandlung des Ausgangssignals des oszillatorischen Generators in hörbare Rufsignale ist in einer Aueführungsform ein Standard-Fernsprechempfängerelement, das durch die Fortlassung von verschiedenen kompensierenden Einrichtungen modifiziert ist, die gewöhnlich zum Erhalt eines gleichförmigen Frequenzganges benötigt werden. Diese Einrichtung benötigt ein Minimum an Raum, ist billig und trotzdem relativ wirksam bei der Umwandlung von elektrischer Energie in akustische Energie in dem gewünschten Frequenzbereich. Andere Arten von elektro-akustischen Wandlern können mit ähnlichem Erfolg verwendet werden.

Die Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines grundlegenden Tonläutwerkes gemäß Erfindung;

Fig. 2A eine Schaltung des Verknüpfungsgliedes des Tonläutwerkes

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nach Fig. 1;

Fig. 2B eine Schaltung der Leistungsübertragungseinrichtung des Tonläutwerkes nach Fig. 1;

Fig. 2C eine Schaltung des oszillatorischen Generators des Tonläutwerkes nach Fig.1;

Fig. 3A und B Schaltungen des gesamten, grundlegenden Tonläutwerkes, die in Blockform in Fig. 1 dargestellt ist;

Fig.4A ein Blockschaltbild des zugrundeliegenden Tonläutwerkes nach Fig. 1, das zur Abgabe von konstanten Läuttönen modifiziert ist;

Fig. 4B eine ähnliche Modifikation zur Erzeugung von amplitudenmodulierten Läutwerktönen;

Fig. 4C ein Blockschaltbild des zugrundeliegenden Tonläutwerkes nach Fig. 1, das zur Erzeugung von frequenzmodulierten Läuttönen modifiziert ist;

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Fig. 5A, B und C verschiedene Spannungswellenformen, die an speziellen Punkten innerhalb des Tonläutwerkes nach Fig. 3 sowohl für gültige Eingangs signale als auch für Wählimpulse gemessen werden; und

Fig. 6A, B, C und D Spannungswellenformen, die an dem Tonläutwerkausgang gemessen werden, und zwar für verschiedene Arten von hörbaren Signalen.

Die Gesamtanordnung der zugrundeliegenden Tonläutwerkschaltung ist in Blockdiagrammform in Fig. 1 dargestellt. Ankommende Rufsignale werden über Leitungen 101, 102 empfangen und direkt an ein Verknüpfungsglied 103 angelegt, welches zur Unterscheidung zwischen gültigen und ungültigen Rufsignalen dient. Bei der Feststellung eines gültigen Signals wird ein oszillatorischer Generator 104 von dem Verknüpfungsglied 103 über ein Steuerglied 107 betätigt. Die Frequenz des oszillatorischen Generators ist so gewählt, daß ein gefälliges, hörbares Aus gangs signal von einem elektro-akustischen Wandler 105 erzeugt wird, der von dem Generator angetrieben wird. Eine Leistungsumwandlungs-

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einrichtung 106 dient zur Gleichrichtung von ankommenden Rufsignalen und zur Bildung einer Quelle von gerelter Spannung, um den oszillatorischen Generator zu betreiben.

Fig. 2A stellt ein Blockschaltbild des Verknüpfungsgliedes 103 dar. Diese Schaltung kann aus Gründen erleichterter Beschreibung in vier Unterschaltungen aufgeteilt werden, aber es wird darauf hingewiesen, daß die richtige Operation der Gesamtschaltung von jeder Komponente abhängt. Diese Unterschaltungen sind erstens Schwellenwertdetektor 210 aus Dioden Dl- D4, Widerständen Rl und R2 und einem Kondensator Cl, zweitens eine Begrenzungsschaltung 211 aus Transistoren Tl- T4, Dioden D5 und D6 und Widerständen R3 - R5, drittens eine Mittlungsschaltung 212 aus Dioden D7 und D8, Widerständen R6 - R8 und Kondensatoren C2 und C3, sowie viertens ein Transistorschalter 213 aus Transistoren T5 und T6 und ein Widerstand R 9.

Die Wirkungsweise des Verknüpfungsgliedes als Teil der Ton-•läutwerkschaltung wird unter Bezugnahme auf Fig. 5A besser verstanden, welche typische Spannungswellenformen darstellt, die an den Leitungen

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101, 102 erscheinenkönnen. Gültige Signale sind in charakteristischer Weise sinusförmig von Natu mit Amplituden in der Größenordnung von 40 - 110 Volt Wechselspannung bei Frequenzen von 20 oder 30 Hz und können auf die Batterie-Spannungen des zentralen Amtes überlagert sein, welche typischerweise 48 Volt Gleichspannung beträgt. Unerwünschte Signale können durch zahlreiche Quellen verursacht sein, beispielsweise Wählimpulse, Gabelschalter-Flackern, Blitzüberschläge und Rauschen. Von diesen sind die Wählimpulse am schwierigsten zu unterscheiden, da sie-wie bereits erwähnt - bei Frequenzen von 20 Impulsen pro Sekunde erzeugt sein können und Amplituden von Volt oder noch mehr aufweisen können. Wählimpulse sind nicht sinusförmig von Natur, vielmehr können sie als unsymmetrische Spitzen charakterisiert werden, die einen raschen Anstieg und Abstieg aufweisen. Wie später erläutert wird, macht das Verknüpfungsglied 103 vorteilhaft von dieser Tatsache bei dem Verfahren der Diskrimination Gebrauch.

Es wird nun auf die Einzelbeschreibung der Betriebsweise des Schwellenwertdetektors 210 eingegangen. Der Kondensator Cl dient zur Sperrung der Gleichstromkomponente der über die Leitungen 101,

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102ankommenden Signale. In umgekehrter Richtung geschaltete Zener-Dioden Di und D2 setzen durch ihre Durchbruchsspannung einen Schwellenwert, der von ankommenden Signalen überwunden werden muß, wenn diese an den Spannungsteiler-Widerständen Rl und R2 erscheinen. Diese Dioden sorgen auch dafür, daß der Uberbrückungswiderstand der Tonläutwerkschaltung sehr hoch im Bezug auf die Sprechsignale an den Leitungen 101, 102 gehaltai wird. Die Wellenformen des Rufsignals und der Wählimpulse sind in Fig. 5B bezüglich des Punktes 201 dargestellt. Signale, welche die erste Schwelle überwinden können, werden danach an die Zener-Dioden D3 und D4 angelegt, die ebenfalls gegeneinander geschaltet sind und zur weiteren Entfernung von schwachen Signalen dienen.

Das am Punkt 202 erhaltene Signal wird bezüglich seiner Amplitude mittels des symmetrischen Transistorbegrenzers 211 begrenzt. Diese Unterschaltung umfaßt drei Arme, die im wesentlichen parallel zueinander liegen. Der mittlere Arm aus den Widerständen R3, R4 und R5 dient als Spannungsteiler. Jeder der verbleibenden Arme besteht aus einem Paar von Transistoren Tl, T2 bzw. T3

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und T4, die in Darlington-Schaltung geschaltet sind, und je eine Diode D5 bzw. D6. Der Basisanschluß des Darlington-Transistors T3 ist mit der Verbindung der Widerstände R3 und R4 verbunden. Die Kollektoranschlüsse der Transistoren T3 und T4 sind miteinander verbunden und mit der Anode der D6 verbunden, deren Kathode mit der Leitung 102 verbunden ist. Der Emitter-Anschluß des Transistors T3 ist mit dem Basisanschluß des Transistors T4 verbunden, dessen Emitteranschluß mit dem Punkt verbunden ist. Der restlicheArm ist in ähnlicher Weise geschaltet, wobei der Basisanschluß des Darlington-Transistors mit der Verbindung der Widerstände R 4 und R5 in Verbindung steht. Die Kollektor-Anschlüsse der Transistoren Tl und T2 sind miteinander und mit der Anode der Diode D6 verbunden, deren Kathode mit dem Punkt in Verbindung steht. Der Emitteranschluß des Transistors T2 ist mit dem Basisanschluß des Emitters Tl verbunden, dessen Emitteranschluß mit der Leitung 102 in Verbindung steht.

Die Dioden D5 und D6 dienen dazu, die jeweiligen Transistoren gegen Beschädigung zu schützen, die durch große umgekehrte Spannungen verursacht werden können, die an der Begrenzungsschaltung

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erscheinen können. Jede dieser Dioden kann von der Emitter-Basis-Verbindung eines Transistors hergestellt werden, dessen Kollektor- und Basisanschlüsse kurzgeschlossen sind.

Die Begrenzungsschaltung 211 kann am besten beschrieben werden, indem ihre Wirkungsweise unter verschiedenen Eingangsbedingungen erläutert wird. Wenn die Spannung am Punkt 202 in Bezug auf die Leitung 201 ansteigt, nimmt der Spannungsabfall am Widerstand R3 proportional zu. Wenn die Basis des Transistors T3 genügend negativ im Bezug auf den Emitter des Transistors T4 wird, setzt die Leitung ein und es wird ein Weg mit niedrigem Widerstand vom Punkt 202 über die Diode D6 zur Leitung 102 gebildet. Weitere positive Anstiege der Spannung am Punkt 202 werden so begrenzt. Wenn die Spannung am Punkt 202 mit Bezug auf die Leitung 102 fällt, erscheint in ähnlicher Weise eine proportionale negative Spannung an der Basis des Transistors T2 und dem Emitter des Transistors Tl. Wenn diese Spannung genügend groß wird, um den Transistor Tl leitent zu schalten, wird ein Weg niedriger Impedanz zwischen der Leitung 102 über die Diode D5 zum Punkt 202 ge bildet und weitere Abnahmen der Spannung am Punkt 202 werden begrenzt.

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Die Fig. 5C stellt einen Vergleich der Spannungswellenformen am Punkt 202 als Ergebnis der Eingangsbedingungen im schlechtesten Fall dar, d.h. eine sehr kleine Rufsignalspannung und eine sehr große Wählimpuls spannung. Es ist ersichtlich, daß gültige Signale ihre charakteristische, symmetrische Gestalt behalten und einen relativ hohen Energieinhalt besitzen, während Wählimpulse unsymmetrisch sind und einen relativ geringen Energieinhalt aufweisen.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Darlington-Transistoren Tl, T2 bzw. T3, T4 das zusätzliche Merkmal der Temperaturkompensation für die Transistorschalter T5, T6 aufweisen. Dies kommt

die

durch die Tatsache zustande, daßlzur Einschaltung der Darlington-Transistoren T5 und T 6 benötigte Spannung eine Funktion von zwei Emitter-Basis-Verbindungen ist und die Abschneid-Wirkung der Begrenzungsschaltung 211 ähnlich abhängig von zwei solchen Verbindungen ist, die jeweils durch die Darlington-Transistorpaare Tl, T2 sowie T3, T4 gebildet werden. Deshalb werden Temperaturauswirkungen auf die Schwelle der Transistorschalter T5, T6 durch identische Änderungen der Spannung an dem Schalter durch die Begrenzungsschaltung ausgeglichen.

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Nach der Begrenzung wird das ankommende Signal danach an die
Mittlungsschaltung 212 angelegt, während effektive Eingangsanschlüsse am Punkt 202 und der Leitung 102 liegen. Der Widerstand R6, dessen einer Anschluß mit dem Punkt 202 in Verbindung steht, dient zur Regelung des Stromes, der durch die Mittlungsschaltung fließt, indem eine Zeitkonstante in Verbindung mit dem Kondensator C2 gebildet wird. Der andere Anschluß des Widerstandes R6 ist mit der einen Klemme des Kondensators C2 verbunden. Die verbleibende Klemme des Kondensators C2 ist mit der Anode der
Diode D8 verbunden, deren Kathode mit der Leitung 102 in Verbindung steht. Der Kondensator C2 ist ferner mit der Kathode der Diode D7 verbunden. Die Anode der Kathode D7 steht in Verbindung mit einer Klemme des Transistors C3 am Punkt 205, dessen andere Klemme ebenfalls mit der Leitung 102 verbunden ist. Die Serienkombination der Widerstände R7 und R8 liegt parallel zum Kondensator C3 und stellt für diesen einen Entladungsweg dar.

Wenn während des Viertelzyklus die Spannung zwischen dem Punkt und der Leitung 102 von null in positiver Richtung zunimmt, fließt Strom über den Strombegrenzungswiderstand R6, den Kondensator C2, die Diode D8 zur Leitung 102. Der Kondensator C3 wird nicht

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geladen, da der Strom durch den niederohmigen Weg über die Diode D8 abgeleitet wird. Während des Viertelzyklus wird der KondensatorC2 mit einer Geschwindigkeit geladen, die durch die Zeitkonstante der RC-Schleife bestimmt wird. Wenn im nächsten Viertelzyklus die Eingangsspannung von dem Maximalwert auf null absinkt, wirkt der geladene Kondensator C2 als Batterie in Serie mit der Eingangsschaltung. Der Strom fließt von der Leitung 102 über den Kondensator C3, die Diode D7, den Kondensator C2 und den Strombegrenzungswiderstand R6 zum Punkt 202. Die Spannung am Kondensator C3 beginnt anzusteigen, der Punkt 205 wird negativ in Bezug auf die Leitung 102. Der Kondensator C3 wird weiter während des gesamten negativen Halbzyklus der Eingangsspannung geladen, wobei die Aufladungsgeschwindigkeit wiederum gemäß Zeitkonstante der RC-Schleife gesteuert wird.

Am Ende eines vollständigen Zyklus ist der Kondensator C3 aufgeladen, und zwar im Falle von gültigen Eingangsrufsignalen auf eine Spannung, die in die Nähe des doppelten Wertes der maximalen Spannung am Punkt 202 kommt. Diese Bedingung kommt deshalb zustande, weil gültige Signale auf ihrem maximalen Pegel während einer relativ langen Zeitdauer im Zyklus verbleiben,

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was durch ihren relativ hohen RMS-Wert zum Ausdruck kommt, so daß die vollständige Ladung der Kondensatoren C2 und C3 ermöglicht wird. Wenn im Vergleich dazu Wählimpulse oder andere Übergangsimpulse als Eingangs signale anliegen, ist ein vollständiges Laden nicht möglich. Diese Signale besitzen einen relativ geringen Energie-Inhalt, da sie auf ihrem maximalen Pegel nur für eine kurze Zeitperiode pro Zyklus verbleiben. Die vollständige Ladung der Kondensatoren C2 und C3 wird deshalb verhindert, und so wird eine Unterscheidungsmöglichkeit geschaffen.

Der Transistorschalter 213 umfaßt Transistoren T5 und T6, die in Darlington-Schaltung miteinander verbunden sind, wobei die eine Klemme des Widerstandes R9 mit dem Basisanschluß des Transistors T5 in Verbindung steht. Der Widerstand R9 verhindert einen Durchbruch in Sperrichtung der Basis-Emitter-Strecken der Transistoren T5 und T6, und zwar von der Begrenzung der Spannung, die an dem Kondensator C3 erscheinen kann. Die verbleibende Klemme des Widerstandes R9 ist direkt mit der einen Klemme des Kondensators C3 verbunden, dessen verbleibende Klemme mit dem Emitter-Anschluß des Transistors T6 in Verbindung

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steht. Wenn die Spannung am Kondensator C3 eine genügende Größe erreicht, wie dies nur bei gültigen Rufsignalen der Fall ist, beginnen die Transistoren T5 und T6 zu leiten. Wie später erläutert wird, wird der Schalteffekt zur Betätigung der verbleibenden Tonläutwerk-Schaltung benutzt.

Die Fig. 2B stellt eine schematische Schaltung der Leistungsumwandlung seinrichtung 106 dar. Wie zuvor erwähnt, dient diese Schaltung zur Bereitstellung einer gleichgerichteten und geregelten Leistungsquelle , deren Leistung von dem Eingangs rufsignal abgeleitet wird. Der Punkt 203 und die Leitung 102 sind die effektiven Eingangsanschlüsse dieser Schaltung, Bei positiven Halbzyklen der Eingangsspannung stellt die Diode DlO, die parallel zu den Widerständen RIO und RIl liegt, einen Weg niedriger Impedanz dar, so daß der Kondensator C4, welcher ebenfalls parallel zur Leitung liegt, sich nicht auflädt. Wenn dagegen die ankommenden Spannung negativ wird, wird der Kondensator C 4 aufgeladen, wobei der Stromweg von der Leitung 102 über den Kondensator C4, die Diode DIl und den Widerstand Rl2 zum Punkt 203 führt. Wenn der Spannungsabfall am Widerstand RIO die Durchbruchspannung der Zener-Diode

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D9 erreicht, wird die Emitter-Basis-Verbindung des Transistors T7 in Durchlaßrichtung vorgespannt. Der Transistor T7 beginnt zu leiten und verhindert eine weitere Aufladung des Kondensators C4. Indem die Widerstandswerte der Widerstände RIO und RIl so gewählt werden, daß RIO/ (RIO + RIl) = - ist, folgt, daß die maximale Spannung, auf welche sich der Kondensator C4 aufladen kann, auf einen Wert η mal der Durchbruchsspannung der Zener-Diode D9 begrenzt wird. Diese Schaltung stellt somit ein bequemes Mittel zur Duplikation der Wirkung von η Zener-Dioden in Serienschaltung dar und kann leicht in integrierter Schaltungsform hergestellt werden.

Die am Kondensator C4 angelegte Spannung wird zur Leistungszufuhr für die verbleibende Tonläutwerkschaltung benutzt. Während die maximale, am Kondensator C4 erscheinende Spannung durch die Wirkung der Zener-Diode der Leistungsumwandlungseinrichtung 106 reguliert wird, ist die Schaltung trotzdem ausgelegt, die Wellungen in der Eingangsspannung dem oszillatorischen Generator 104 zuzuführen. Daher erzeugen Standardrufsignale von 20 Hz ein hörbares Ausgangssignal, welches aus einem stetigen Ton besteht, der mit 20 Hz moduliert ist. Die Fig. 6A zeigt die Ausgangsspannungs-Wellenform eines Tonläutwerkes für diese Bedingung. Die

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Elimination des Wellungseffektes wird später in Verbindung mit der Schaffung von unterscheidbaren Läutmöglichkeiten diskutiert.

Die Fig. 2C stellt eine Schaltung des oszillatorischen Generators 104 dar. Diese Schaltung kann beliebige Standardeinrichtungen zur Erzeugung von Schwingungen umfassen, beispielsweise einen Doppel-T-Oszillator, aber es wird ein astabiler Multivibrator bevorzugt. Die Multivibrator-Schaltung umfaßt Transistoren Tl2 und Tl3, wobei der Basisanschluß des Transistors Tl2 mit dem Kollektoranschluß des Transistors Tl 3 über einen Kondensator C6 und der Basisanschluß des Transistors Tl3 mit dem Kollektoranschluß des Transistors Tl2 über einen Kondensator C5 und eine Diode Dl2 verbunden sind. Die Widerstände Rl7 und Rl9 verbinden die Kollektoranschlüsse der Transistoren Tl2 und Tl3 jeweils mit der Leitung 215, Widerstände R 18 und R20 sind jeweils mit den Basen der Transistoren Tl3 bzw. Tl2 verbunden und die verbleibenden Anschlüsse stehen miteinander und mit der einen Klemme des Widerstandes R21 in Verbindungen, dessen restliche Klemme mit der Leitung 215 verbunden ist. Der Basisanschluß des Widerstandes T14 ist mit dem Kollektoranschluß des Transistors Tl2 und der Kollektoranschluß des Transistors T14 ist mit der

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Leitung 215 verbunden. Der Emitter-Anschluß des Transistors T14 steht mit der Verbindung zwischen dem Kondensator C5 und der Diode Dl 2 in Verbindung.

Gleichstromleistung zum Antrieb des Multivibrators wird an die Leitung 215 über den leitenden Transistor T 9 von dem geladenen Kondensator C4 geliefert. Das Aus gangs signal des Multivibrators wird von dem Emitter-Anschluß des Transistors Tl 3 abgenommen, der mit dem Basisanschluß des Transistors Tl5 in Verbindung steht. Der Widerstand R21, der für beide RC-Arme der Multivibrator- schaltung gemeinsam ist, wird zur Steuerung der Geschwindigkeit benutzt, mit der sich die Kondensatoren C5 und C6 aufladen, so daß die Ausgangsfrequenz hierdurch eingeregelt wird. Wie später ersichtlich ist, ist der Widerstand R21 wichtig, wenn unterschiedliche Läutmöglichkeiten vorgesehen werden sollen. Der Transistor T14 dient zur Bildung eines niederohmigen Weges zum schnellen Entladen des Kondensators C5. Dies führt zu einem relativ niedrigen belasteten Zyklus (Verhältnis von Einschaltzeit zur Ausschaltzeit), wodurch der Wirkungsgrad des Multivibrators verbessert wird. Eine weitere Beschreibung der Wirkungsweise der Multi vibrato r-

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Schaltung erscheint unnötig, da solche Multivibratoren hinreichend bekannt sind.

Die Fig. 3A und B stellen schematische Schaltungen der gesamten, grundlegenden Tonläutwerkschaltung dar. Zu Unterscheidungszwecken sind das Verknüpfungsglied 103, der oszillatorische Generator 104, die Leistungsumwandlungseinrichtung 106 jeweils mit gestrichelten Linien abgegrenzt. Die Bezugszeichen der vorhergehenden Figuren werden aufrechterhalten, so daß gleiche Komponenten die gleichen Bezeichnungen aufweisen.

Die Verbindungs schaltung zwischen dem Transistorschalter T5, T6 und dem oszillatorischen Generator 104 umfaßt Transistoren T8 - TIl und Widerstände R14 - R16. Der Basisanschluß des Transistors T8 ist mit dem Kollektoranschluß der Transistoren T5 und T6 verbunden. Der Emitter-Anschluß des Transistors T8 ist mit dem Basisanschluß des Transistors TH verbunden, während der Kollektoranschluß des Transistors T8 sowohl mit dem Basisanschluß des Transistors T9 als auch mit dem Kollektoranschluß des Transistors TlO in Verbindung steht. Der Emitter-Anschluß des Transistors T9 ist mit der einen Klemme des Widerstandes R16 und mit der Leitung

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verbunden. Die andere Klemme des Widerstandes Rl6 ist mit dem Basisanschluß des Transistors TlO und dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R7 und R8 verbunden. Die Emitter-Anschlüsse des Transistoren TlO und TIl sind beide mit der Leitung 102 verbunden. Der Kollektoranschluß des Transistors TIl ist mit dem Emitter-Anschluß des Transistors Tl3 und mit dem Basisanschluß des Transistors Tl 5 verbunden. Der Kollektoranschluß des Transistors T9 ist dem Punkt 204 verbunden, mit dem auch die eine Klemme des Widerstandes Rl5 in Verbindung steht, deren andere Klemme mit den Kollektoren der Transistoren T5 und T6 in Verbindung äeht. Der Widerstand R14 ist zwischen dem Punkt 204 und dem Basisanschluß des Transistors T9 geschaltet.

Bevor die Betriebsweise der Gesarntschaltung beim Anliegen von gültigen Rufsignalen betrachtet wird, wird als instruktiv die Betrachtung der Reaktion der Schaltung im Falle betrachtet, wenn Übergangs- oder unerwünschte Impulse angelegt werden. Wie zuvor festgestellt, sind solche ungültigen Eingangssignale unwirksam zur vollständigen Aufladung des Kondensators C3 und zur Betätigung des Transistorschalters T5 und T6. Demgemäß verbleiben diese Transistoren in ihrem nichtleitenden Zustand. Dagegen ist es

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vollständig möglich, daß der Kondensator C4 als Ergebnis einer anliegenden Spannung geladen wird. Wenn diese Bedingung eintritt, ist es wichtig, daß die Schaltung nicht anspricht , so daß kein Ausgangston erzeugt wird. Dieses Verhalten wird auf zwei Wegen sicher erhalten. Erstens erscheint die Spannung am Kondensator C4 auch an der Serienkombination der Widerstände Rl 5, der Basis-Emitter-Strecke des Transistors T8 und der Basis-Emitter-Strecke des Transistors TIl. Diese Transistoren werden so leitend gesteuert·» In diesem Fall wird die Basis des Transistors T9 auf einer Spannung gehalten, die gleich der einen Basis-Emitter-Strecke oberhalb des Potentials der Leitung 102 ist, und zwar infolge des Weges über den leitenden Transistor T8 und die Basis-Emitter-Verbindung des Transistors TH. Der Emitter des Transistors T9 wird ebenfalls auf der gleichen Spannung gehalten, und zwar infolge des Weges über den Widerstand R16 und die Basis-Emitter-Verbindung des Transistors TlO. Da somit die Emitter- und Basis-Anschlüsse des Transistors T9 auf der gleichen Spannung sind, ist der Transistor T9 in seinem nichtleitenden Zustand. Die Leitung 215 empfängt so keine Spannung vom Kondensator C4 und der Multivibrator wird daran gehindert zu schwingen. Die zweite Sicherung wird durch den leitenden Transistor TIl geschaffen, der die

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Emitter- und Basis-Anschlüsse des Transistors Tl 5 kurzschließt. Da der Transistor Tl5 so im nichtleitenden Zustand gehalten wird, wird der in Serie dazu liegende elektro-mechanische Wandler daran gehindert zu arbeiten. Diese Schaltungsmerkmale stellen sicher, daß beliebige kurzzeitige Schwingungen, die am Eingang zu dem Tonläutwerk erzeugt werden, oder innerhalb des Tonläut werkes selbst nicht in der Lage sind, den Ausgangswandler zur Erzeugung von unerwünschten hörbaren Lauten anzuregen.

Es wird nunmehr auf die Wirkungsweise der Schaltung in Anwesenheit von gültigen Rufsignalen eingegangen und daran erinnert, daß die Transistoren T5 und T6 infolge der Wirkung des Verknüpfungs» gliedes 103 zu leiten beginnen. Als Ergebnis wird die Basis des Transistors T8 mit der positiven Leitung 102 kurzgeschlossen, wodurch die Transistoren T8 und TIl nichtleitend werden. Die Verhinderung der Leitung des Transistors Tl 5 ist so aus dem Wege geräumt. Wenn der Transistor T8 nicht leitet, wird die Basis des Transistors T9 negativ in Bezug auf ihren Emitter und der Transistor T9 beginnt zu leiten, wobei die Spannung des Kondensators C4 an den Multivibrator an der Leitung 215 angelegt wird»

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Da die Ausgangsfrequenz des Multivibrators von der an der Leitung 215 anliegenden Spannung anhängig ist, ist es notwendig, diese Spannung zu regeln. Dies wird durch die Widerstände Rl6 und R8 in Konbination mit den Transistoren T9 und TlO durchgeführt. Es wird beispielsweise angenommen, daß der Widerstandswert des Widerstandes R8 zu einem Neuntel des Widerstandswertes des Widerstandeswertes Rl6 gewählt wird. Wenn die Spannung auf der Leitung 215 zehnmal die Spannung erreicht, die zur Vorwärts vorspannung des Transistors TLO benötigt wird, erscheint ein Zehntel dieser Spannung am Widerstand R8 und schaltet tatsächlich den Transistor TlO an. Die Basis des Transistors T9 ist dann direkt mit der Leitung 102 verbunden, wobei der Transistor T9 ausgeschaltet wird. Wenn die Spannung am Widerstand R8 wieder auf einen Wert absinkt, der ausreicht, den Transistor TlO auszuschalteh, beginnt der Transistor T9 erneut zu leiten. Dieser Regelvorgang hält die Leitung 215 auf einer Spannung, die direkt proportional zur Emitter-Basis-Einschaltspannung des Transistors TlO ist. Die Temperaturkompensation des Multivibrators wird auch erreicht, da die Multivibrator- Aus gangs frenquenz, welche normalerweise proportional zum Verhältnis der Emitter-Basis-Einschaltspannung zur Betriebsspannung ist; aus diesem Grunde im großen und

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ganzen konstant gemacht ist, unabhängig von den temperatur bewirkten Änderungen im Transistorverhalten.

Die Transistoren T9 und TlO führen zum zusätzlichen Merkmal, daß die Transistoren T5 und T6 in der Anwesenheit von gültigen Signalen "einschnappen". Indem der Widerstandswert des Widerstandes R7 im Vergleuch zum Wert des Widerstandes R8 groß gemacht wird, ist die Spannung an diesem sehr klein, wenn die Transistoren T5 und T6 zunächst eingeschaltet werden. Wenn die Transistoren T9 und TlO zu leiten beginnen, nimmt die Spannung am Widerstand R8 plötzlich auf einen Wert zu, der gleich ist dem Emitter-Basis-Spannungsabfalljdes Transistors TlO, welcher parallel hierzu liegt. DieserRückkopplungseffekt treibt die Transistoren T5 und T6 weiter in ihren leitfähigen Zustand, so daß die fortlaufende Tätigkeit in der Anwesenheit von gültigen Rufsignalen sichergestellt ist.

Der Ausgangsteil der Tonläutwerkschaltung umfaßt einen Tran- sistir Tl5, einen Widerstand R22, einen Kondensator CI und einen elektro-akustischen Wandler 105.

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Die eine Klemme des Kondensators C7 ist mit der Leitung 204 und die andere Klemme mit dem Widerstand R22 verbunden, welcher in Serie mit dem Kollektoranschluß des Transistors Tl 5 liegt, dessen Emitter mit der Leitung 102 verbunden ist. Der Wandler 105 liegt parallel zum Kondensator C7. Am Emitter-Anschluß des Transistors Tl 3 erzeugte Schwingungen führen zum Ein- und Ausschalten des Transistors Tl 5, dessen Basis mit dem Emitter des Transistors Tl3 verbunden ist, wobei die Ein- und Ausschalt-Frequenz durch den oszillatorischen Generator 104 bestimmt wird. Auf diese Weise werden entsprechende Spannungsänderungen am Kondensator C7 und am Wandler 105 erzeugt. Ein hörbares Aus gangs signal wird so erzeugt.

Es sind verschiedene Methoden zur Änderung des Klangausganges der grundlegenden Tonläutwerk-Schaltung verfügbar, und zwar um unterscheidbare Rufverhaltensweisen zu schaffen. Beispielsweise kann die Frequenz oder der Zwangszyklus des oszillatorischen Generators J04 geändert werden, so daß Charakteristik des erzeugten Ausgangstones geändert wird. Die Änderungen würden jedoch von dauerhafter Natur sein und würden keine Massenproduktion einer einzelnen Art von zugrundeliegendem Tonläutwerk erlauben.

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Eine bevorzugte Alternative besteht darin, alle erforderlichen Änderungen äußerlich zugängig zu machen. Die offenbarte Tonläutwerkschaltung ist für eine solche Lösung gut geeignet, da durch die Zufügung von verschiedenen logischen und betrieblichen Spannungsschaltungen an drei Punkten innerhalb des zugrundeliegenden Tonläutwerkes , kann ein unterscheidbares Läutverhalten erzielt werden. Diese Klemmenpunkte sind mit 1, 2 und 3 bezeichnet und aus Fig. 4 ersichtlich. Der Punkt 1 ist an der Verbindung der Anode der Diode D7 und der einen Klemme des Kondensators C3 abgeleitet. Punkt 2 ist direkt von der Leitung 204 abgeleitet. Punkt 3 ist von der Verbindung der Widerstände Rl8, R20 und R21 abgeleitet.

Die Fig. 4A trägt in Blockdiagrammform die einfachsten äußeren Modifikationen an der zugrundeliegenden Läutwerkschaltung zur Erzeugung eines konstanten Ausgangstons. In dieser Anordnung sind die Punkte 1 und 2 jeweils über Dioden Dl 3 bzw. 14 sowie einen Schalter Sl mit einer Quelle negativen Gleichstromes verbunden. Beim Schließen des Schalters Sl wird das Verknüpfungsglied 103 betätigt, so daß der oszillatorische Generator 204 läuft. Zusätzlich wird die Spannung am Kondensator

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C4 der Leistungsumwandlungseinrichtung 106 konstant gehalten. Als Ergebnis wird ein gleichbleibender unmodulierter Ton erzeugt. Die Spannungswellenform am Wandler 105 ist in Fig. 6B dargestellt.

Fig. 4B stellt in Blockdiagrammform die Modifikationen an der zugrundlegenden Läutwerkschaltung dar, die zur Erzeugung von amplitudenmoduliertem Läuten benötigt werden. In dieser Schaltung ist die Klemme 2 wiederum über die Diode D14 und den Schalter Sl mit einer Quelle negativer Gleichspannung verbunden, wobei ein konstanter Spannungsausgang von der Leitungsumwandlungseinrichtung 106 geliefert wird. Eine Einrichtung zur Erzeugung von Rechteck-Impulsen wird über die Klemme 1 über die Diode Dl3 verbunden und wird in ähnlicher Weise durch den Schalter Sl gesteuert. Nach Betätigung dient die Einrichtung 401 zur Erzeugung von Richtigimpulsen zur Ein- und Ausschaltung des Verknüpfungsgliedes 103 mit vorgewählter Taktfrequenz; die am Wandler 105 erscheinende Spannungswellenform für Töne, die mit einer Taktfrequenz von 10 Hz moduliert sind, ist in Fig. 6C dargestellt.

Die Fig. 4C stellt in Blockdiagrammform die Modifikationen an der Grundton-Läutwerkschaltung dar, die zur Erzeugung von

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frequenzmodulierten Rufen benötigt werden, was in diesem Falle als ein Ton definiert wird, bei welchem die zugrunde_r liegende Treibfrequenz alternativ von einer Frequenz auf eine andere mit einer speziellen Taktrate geändert wird. Dieses Verhalten wird durch Verbindung der Klemmen 1 und 2 mit einer Quelle von negativem Gleichspannungspotential über die Dioden Dl 3 und D 14 sowie den Schalter Sl erzielt, und zwar in der gleichen Weise, wie zuvor in Verbindung mit der Erzeugung eines gleichbleibenden Tones beschrieben wurde. Zusätzlich ist die Einrichtung zur Erzeugung von Rechteck-Impulsen zwischen die Klemme und die oben erwähnte Spannungswelle geschaltet, und zwar über den Schalter Sl, wobei die Spannung am Widerstand R 21 periodisch geändert wird. Da, wie zuvor erwähnt, die Spannung am Widerstand R21 die Frequenz des oszillatorischen Generators 104 steuert, werden frequenzmodulierte Töne bei der Betätigung des Schalters Sl erzeugt; die am Wandler 105 er scheinende Ausgangsspannungswellenform für Frequenzmodulation bei 10 Hz iet in Fig. 6D dargestellt.

In jeder der oben beschriebenen Schaltungen (Fig. 4 A-4C ) kann die Betätigung des Schalters Sl von Hand oder automatisch

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gesteuert werden. Im Falle von manueller Steuerung kann der Schalter Sl beispielsweise direkt auf jedem von mehreren Telefonapparaten des Teilnehmers stehen, der eine Nebenstellenanlage besitzt. In diesem Fall verursacht die Betätigung des Schalters Sl ein hörbares Signal am gerufenen Apparat, welches von dem Klang unterschiedlich ist, der von einem auswärtigen Ruf erzeugt wird. Dieses Ergebnis wird deshalb erzielt, weil in Abhängigkeit von der gewählten Schaltungsanordnung gleichbleibende, amplituden- oder frequenzmodulierte Töne durch die Nebenstellenrufe erzeugt werden und nicht der charakteristische 20Hz-gewählte Ton, der von dem grundlegenden Tonläutwerk als Ergebnis von Rufen von auswärts erzeugt wird. Zusätzlich können unterschiedliche Apparate in hörbarer Weise unterscheidbar gemacht werden durch die Anwendung von unterschiedlichen fundamentalen Tonfrequenzen oder Frequenzmodulations-Kombinationen.

Um eine automatische Steuerung zu erzeugen, kann der Schalter Sl direkt mit dem Verknüpfungsglied 103 verbunden werden. In diesem Fall erzeugen alle ankommenden Rufe an einem speziellen Fernsprechapparat ein hörbares Ausgangssignal, weil es ein

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gleichbleibender amplituden- oder frequenzmodulierter Ton, deren Charakteristiken von der Tonläutwerkschaltung abhängt, die von dem Teilnehmer vorgewählt worden ist. Teilnehmer mit mehreren Fernsprechapparaten oder -diensten können durch Wahl unterschiedlicher Ruf Charakteristiken für jeden Apparat oder Dienst hörbar bestimmen, an welchem Apparat ein Ruf ankommt oder welche Art von ankommendem Ruf vorliegt.

Es versteht sich, daß die beschriebenen Ausführungsformen nur zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung dienen. Es können verschiedene Variationen von Fachleuten durchgeführt werden, ohne daß der Erfindungsgedanke und der Schutzbereich der Erfindung verlassen werden.

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Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE

   ί lj Hörsignaleinrichtung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

   Ein oszillatorischer Generator (104) steht unter der Steuerung einer Verknüpfungsschaltung (103) und ist mit einem elektroakustischen Wandler (105) kombiniert;

   der elektro-akustische Wandler (105) wird von dem oszillatorischen Generator (104) nur bei Anlage eines gültigen Eingangssignals an der Verknüpfungsschaltung (103) betätigt;

   die Verknüpfungsschaltung ist zur Bestimmung und Anzeige der Gültigkeit von Eingangssignalen ausgelegt und erzeugt vorbestimmte Reaktionen, die auf vorgewählten Charakteristiken der Eingangs signalspannung, -frequenz und - energie-Inhalt beruhen.
2. 2. Hörsignalanrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sperrschaltung (T8 und TIl) die Erzeugung eines hörbaren Ausgangssignals sperrt, wenn ein ungültiges Eingangs-

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   signal an der Verknüpfungsschaltung anliegt.
3. 3. Hörsignaleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichH

   net, daß die Verknüpfungsschaltung eine Schwellenwertschaltung (210), die zur Feststellung von Eingangs Signalen über einem vorbestimmten Pegel dient, ferner eine Begrenzungsschaltung (211) zur Amplitudenbegrenzung des festgestellten Signals, eine Mittlungsschaltung (212) zum Ausgleich des Ausgangssignals der Begrenzungsschaltung und einen Schalterkreis (213) aufweist, der auf das gemittelte Ausgangssignal nur dann anspricht, wenn dieses einen vorbestimmten Wert übersteigt.

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